Qu’est-ce que la blockchain Bitcoin ? Un guide sur la technologie derrière le BTC.

La blockchain Bitcoin est une fusion de Bitcoin et la blockchain. Une personne ou un groupe de personnes connu sous le nom de Satoshi Nakamoto a créé le protocole Bitcoin en 2008 pour décentraliser le contrôle de l'argent lorsque les entités centralisées avaient échoué dans le monde. Une publication intitulée le white paper du Bitcoin décrit un ensemble de règles de calcul qui déterminent un nouveau type de base de données distribuée : la blockchain. Le réseau a été lancé en janvier 2009.

La cryptomonnaie la plus connue, Bitcoin, est celle pour laquelle la technologie blockchain a été créée. Comme le dollar américain, une cryptomonnaie est un moyen d’échange numérique qui utilise des techniques de cryptage pour superviser l’établissement d’unités monétaires et vérifier les transferts financiers.

La blockchain Bitcoin fait référence aux données stockées dans des « blocs » d’informations qui sont ensuite liés entre eux dans une « chaîne » permanente. Un bloc est un ensemble de transactions Bitcoin sur une période spécifique. Des piles de blocs sont empilées les unes sur les autres, chaque nouveau bloc s'appuyant sur les précédents. En conséquence, une chaîne de blocs est formée, donnant naissance au mot « blockchain ».

Chaque fois qu’un nouveau bloc est ajouté, les blocs précédents ne sont plus modifiables. Cela garantit que chaque bloc est plus sécurisé au fil du temps, et c'est un exemple de la façon dont la technologie Bitcoin change la façon dont les transactions bancaires et financières sont effectuées. 

La blockchain Bitcoin, cependant, est bien plus qu’une simple crypto-monnaie : c’est la technologie sur laquelle reposent la plupart des crypto-monnaies, y compris Bitcoin. La blockchain Bitcoin est unique car elle garantit que toutes les transactions sont exactes. Chaque action dans la blockchain est enregistrée et rien n'est laissé en dehors du réseau. Une fois qu'une action est enregistrée et stockée dans l'un des blocs d'informations, elle est horodatée et sécurisée, et l'intégralité de l'enregistrement est accessible à toute personne dans le système.

La blockchain Bitcoin est également décentralisée, ce qui signifie qu’elle n’est pas stockée sur un ordinateur maître ni contrôlée par une seule entreprise. Il est distribué sur de nombreux ordinateurs du réseau.

Dans la blockchain Bitcoin, il existe des codes appelés hachage. Un hachage est unique à chaque bloc de la blockchain. Le hachage permet à chaque utilisateur du réseau d'identifier chaque bloc et lui demande de se déplacer dans la chaîne puisque chaque bloc a son propre hachage et celui d'un bloc précédent.

En gardant ce dernier point à l’esprit, les éléments critiques de la blockchain comprennent les enregistrements, le bloc, le hachage et la chaîne. Les enregistrements de bloc et les enregistrements transactionnels sont les deux types d'enregistrements de la blockchain. Un bloc contient les transactions Bitcoin les plus récentes qui n’ont encore été enregistrées dans aucun bloc précédent. Les enregistrements de transactions incluent les données sur les actifs, les prix et la propriété qui sont enregistrées, approuvées et réglées sur tous les nœuds en quelques secondes. 

Essentiellement, un hachage est une chaîne de longueur fixe générée après transformation de n'importe quelle longueur de données d'entrée dans le réseau blockchain, un bloc est similaire à une page d'un grand livre ou d'un registre et une chaîne fait référence à des blocs liés entre eux dans un réseau.

Petite histoire de la blockchain Bitcoin

L'idée de la technologie blockchain a été introduite en 1991 par Stuart Haber et W. Scott Stornetta dans leur article « Comment horodater un document numérique ». Dans cet article, ils expliquent l’utilisation d’une chaîne continue d’horodatages pour enregistrer les informations en toute sécurité.

Bitcoin a été créé en grande partie pour faciliter l’échange de crypto-monnaie Bitcoin. Cependant, les premiers utilisateurs et inventeurs ont rapidement découvert que son potentiel était bien plus grand. Dans cet esprit, ils ont conçu la blockchain de Bitcoin pour stocker plus que de simples données sur le mouvement du jeton.

La technologie Bitcoin utilise des transactions peer-to-peer (P2P), permettant de fonctionner sans aucune banque ni tiers pour gérer chaque mouvement financier. Il permet d'envoyer des paiements en ligne directement d'une partie à une autre sans passer par une institution financière.

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Le terme peer-to-peer signifie que les ordinateurs qui font partie du réseau sont égaux les uns aux autres, qu'il n'y a pas de nœuds « spéciaux » et que tous les nœuds partagent la charge de fournir des services réseau. Il est composé de milliers de nœuds Bitcoin qui exécutent le protocole. Le protocole est responsable de l’établissement et de la sauvegarde de la blockchain.

La formation d'un réseau peer-to-peer est possible car les données des utilisateurs sont liées à la personne ou à l'entité avec laquelle ils interagissent et ils sont chargés de maintenir le réseau distribué opérationnel. Les informations concernant l'individu ou l'entité sont ensuite transmises de leur portefeuille Bitcoin à leur emplacement et à leur adresse IP, ce qui représente une interaction Bitcoin peer-to-peer.

Bitcoin représente une forme d'argent numérique et sans confiance , parallèlement à un mouvement de décentralisation des services financiers. Avant Bitcoin, il était nécessaire qu'un tiers de confiance tienne un grand livre – le système d'enregistrement des données financières d'une entreprise ou d'une personne – pour enregistrer qui possédait combien. Tout le monde possède une copie de ce registre avec le réseau Bitcoin, il n’y a donc pas besoin de tiers.

Chaque transaction Bitcoin a lieu dans le réseau blockchain Bitcoin, qui est l'espace numérique où se produisent l'extraction de Bitcoin et la production d'énergie de hachage. La puissance de hachage est la puissance de traitement utilisée par votre ordinateur ou votre matériel pour exécuter et résoudre divers algorithmes de hachage. Ces algorithmes sont utilisés pour créer de nouvelles crypto-monnaies et leur permettre d’échanger entre elles. Ce processus est appelé "Minage".

Habituellement, les propriétaires de Bitcoin achètent leur approvisionnement en crypto-monnaie via un échange de crypto-monnaie, une plate-forme qui facilite les transactions de Bitcoin et d'autres crypto-monnaies. Le grand livre décentralisé est ce qui constitue le réseau blockchain. Ce dernier montre que Bitcoin est un logiciel, un ensemble de processus dans lesquels les participants effectuent différentes tâches.

Une blockchain est un registre numérique de transactions dupliquées réparties sur le réseau de systèmes informatiques de la blockchain. Chaque bloc de la chaîne contient plusieurs transactions, et chaque fois qu'une nouvelle transaction se produit sur la blockchain, un enregistrement de cette transaction est ajouté au grand livre de chaque participant.

Cette base de données distribuée est gérée par plusieurs participants à l'aide d'une technologie appelée technologie de grand livre distribué (DLT). La blockchain est un type de DLT dans lequel les transactions sont enregistrées à l'aide d'une signature cryptographique immuable appelée hachage. Les transactions sont ensuite organisées en blocs. Chaque nouveau bloc comprend un hachage du précédent, les enchaînant efficacement, c'est pourquoi les registres distribués sont communément appelés blockchains.

La blockchain fonctionne comme un grand livre, suivant chaque transaction Bitcoin et s'auto-vérifie, ce qui signifie que l'ensemble du réseau de nœuds – les différents ordinateurs participant au réseau – vérifiera et sécurisera en permanence chaque mouvement. C’est ici que les « mineurs » entrent en jeu : leurs ordinateurs font le gros du travail de maintenance de la chaîne et reçoivent ainsi du Bitcoin en récompense. Ces règles, collectivement, constituent le protocole Bitcoin.

Les mineurs de Bitcoin font référence aux ordinateurs de grande puissance qui résolvent des problèmes mathématiques complexes pour frapper une pièce. Les mineurs sont des machines dédiées au réseau qui vérifient toutes les transactions et bloquent tout acteur malveillant. Les mineurs de Bitcoin compilent autant de transactions que possible dans un bloc, puis vérifient le bloc et l'ajoutent à la chaîne des blocs précédents à l'aide d'une méthode mathématique. Pour fournir leur puissance de calcul au réseau, les mineurs sont payés en Bitcoin nouvellement créé.

Comment fonctionne la blockchain Bitcoin ?

Une blockchain est un type de base de données qui est une collection d’informations stockées électroniquement sur un système informatique. Ce qui est conservé dans les bases de données, les informations ou les données est généralement structuré sous forme de tableau qui facilite la recherche et le filtrage des informations. Les bases de données sont conçues pour stocker de grandes quantités d’informations qui peuvent être consultées, filtrées et modifiées facilement et rapidement par de nombreux utilisateurs à tout moment. 

Pour ce faire, de vastes bases de données hébergent des données sur des serveurs constitués d'ordinateurs puissants. Ces serveurs peuvent être construits à l’aide de centaines et de centaines d’ordinateurs. Pourquoi? Disposer du stockage informatique et de la puissance nécessaires pour que de nombreux utilisateurs puissent accéder simultanément à la base de données. C'est également la différence avec une base de données, disons, un lecteur de stockage de type cloud. 

Voici en quoi une blockchain diffère d'une base de données. La première différence réside dans la façon dont les données sont structurées. Une base de données structure les données en tables, tandis qu'une blockchain collecte les informations en groupes, appelés blocs, qui contiennent des ensembles de données. Chaque bloc a une capacité de stockage spécifique qui est enchaînée au bloc rempli précédent lorsqu'il est rempli, formant ainsi une chaîne de données. C'est pourquoi on l'appelle blockchain : des millions de blocs remplis de données sont enchaînés.

Ce système signifie que chaque blockchain est une base de données plus complexe car elle crée une chaîne de données irréversible lorsqu'elle est mise en œuvre dans un système décentralisé. Lorsqu'un bloc est rempli, il est immuable et devient partie intégrante d'une chronologie. Ainsi, chaque bloc de la chaîne a un horodatage exact lorsqu'il est ajouté à la chaîne.

Ainsi, l’objectif de la blockchain est de permettre l’enregistrement et la diffusion d’informations numériques, mais pas leur édition. C'est pourquoi il ne s'agit pas d'une base de données en soi ; personne ne peut le changer une fois qu'il est rempli et enchaîné. Avec l’apparition de la technologie Bitcoin, la blockchain a eu sa première application concrète.

Réduire les risques

L’utilisation d’un réseau blockchain présente de nombreux avantages. Premièrement, la précision de la chaîne. Les transactions faisant partie de la blockchain doivent être approuvées par des milliers de milliers d’ordinateurs. Cela supprime toute implication humaine dans la vérification, ce qui signifie qu’il y a moins d’erreurs humaines, ainsi qu’un enregistrement plus précis des informations.

Mais que se passe-t-il si l’un des ordinateurs du réseau commet une erreur de calcul ? L’erreur ne concernerait qu’une seule copie de la blockchain. Pour que cela se propage, il faudrait qu’au moins 51 % du réseau comporte la même erreur, ce qui est très peu probable.

Un autre avantage est que la blockchain élimine le besoin de vérificateurs tiers. Tout membre du réseau Bitcoin peut consulter et vérifier la blockchain à tout moment.

Les données de la blockchain sont décentralisées, ce qui signifie qu'elles ne sont pas stockées dans un emplacement central mais plutôt copiées et réparties sur un vaste réseau d'ordinateurs. Il est donc très difficile pour quiconque de falsifier les données, car un kicker, par exemple, aurait besoin d'accéder à tous les réseaux pour les compromettre complètement.

Enfin, un élément essentiel de la blockchain est que, même si toute personne disposant d'une connexion Internet peut consulter la liste de l'historique des transactions du réseau et accéder aux détails des transactions, personne ne peut accéder aux informations d'identification des utilisateurs qui effectuent ces transactions. De plus, chaque fois qu'une transaction est enregistrée, elle est vérifiée par le réseau, ce qui signifie que les milliers d'ordinateurs qui la composent confirment si les détails de l'achat sont corrects. 

Blockchain vs banques

La blockchain fonctionne très différemment d’une banque traditionnelle puisqu’elle est 100 % décentralisée et qu’elle s’appuie sur des milliers d’ordinateurs pour vérifier ses transactions. Cela signifie qu'il fonctionne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, tous les jours de l'année. L’avantage le plus important de toute la blockchain Bitcoin est sa transparence, car la blockchain agit comme un registre public pour chaque transaction effectuée sur le réseau Bitcoin.

D'autres différences sont que la vitesse des transactions peut aller de 15 minutes à plus d'une heure, selon la congestion du réseau. Tandis que les paiements par carte et les dépôts par chèque peuvent prendre de 24 à 72 heures.

La blockchain Bitcoin a des frais variables, allant généralement de 0 $ à 50 $. Bien que les frais ne soient pas liés au montant transféré, ils sont déterminés par les circonstances actuelles du réseau et la taille des données de la transaction. Étant donné qu’un bloc de la blockchain Bitcoin ne peut contenir qu’un mégaoctet (Mo) de données, le nombre de transactions incluses dans un seul bloc est limité. 

Une autre différence réside dans la manière d’effectuer les transactions. Alors que la blockchain permet à toute personne disposant d’une connexion Internet d’effectuer un virement, les banques ont besoin que vous disposiez d’un compte, d’un téléphone mobile ou d’un ordinateur.

Toutes ces différences font de la technologie blockchain un grand perturbateur dans les finances traditionnelles et le secteur bancaire. Il s’agit de chaînes inviolables et décentralisées, gravées dans le marbre, qui non seulement réduisent les coûts, mais créent également un réseau transparent dans lequel les utilisateurs peuvent se sentir responsabilisés et en sécurité.

 Les limites de la blockchain 

Bien que la blockchain présente de nombreux avantages, comme tout, elle a ses inconvénients. La première est que la blockchain peut ralentir lorsqu’il y a trop d’utilisateurs sur le réseau. Il est également plus difficile à mettre à l’échelle en raison de sa méthode de travail consensuelle.

Une autre limitation est que les données de la blockchain sont immuables, vous ne pouvez pas revenir en arrière et modifier le bloc précédent une fois qu'il est écrit. Certains peuvent y voir une imitation qui nécessite une auto-entretien, ce qui signifie que les utilisateurs doivent gérer leur propre portefeuille, sinon ils peuvent en perdre l'accès. 

Une grande limite est que la technologie blockchain n’est pas encore mature. En outre, il n’offre pas d’interopérabilité avec d’autres blockchains et autres systèmes financiers, et est difficile à intégrer dans les systèmes existants.

Avancées techniques

Réseau Lightning

Le Lightning Network (LN) permet aux participants de transférer des BTC entre eux sans aucun frais en utilisant leurs portefeuilles numériques. Une deuxième couche est ajoutée au réseau Bitcoin pour permettre les transactions entre parties hors de la blockchain, appelées transactions hors chaîne. Une deuxième couche augmente le débit sans compromettre aucune des fonctionnalités de décentralisation ou de sécurité de la blockchain d'origine.

Lightning Network crée des canaux de paiement entre deux utilisateurs dans une base de données distribuée afin qu'ils puissent effectuer des transactions entre eux, sans que tous les autres utilisateurs reçoivent leurs informations, définissant ainsi des transactions hors chaîne.

Il est considéré comme un tournant dans le monde des crypto-monnaies car il a été conçu pour accélérer le traitement des transactions et réduire les coûts associés à la blockchain Bitcoin. Il a été conçu en 2015 et est en cours de développement et d'activation. 

Cependant, les chercheurs ont averti qu’à mesure que le Lightning Network se développe, il deviendra une cible plus attrayante pour les attaquants. Bitcoin sur le réseau de paiement en développement pourrait être volé si les utilisateurs ne font pas attention et il pourrait être difficile d'assurer la sécurité des actifs à l'avenir.

Selon des experts de l’Université hébraïque de Jérusalem, le Bitcoin actuellement bloqué dans le canal de paiement Lightning Network, qui représente actuellement environ 9 millions de dollars en Bitcoin, pourrait être pillé par des attaquants. Même si cette faille peut être grave, les chercheurs sont optimistes quant à sa possibilité de la réparer à long terme.

SegWit

Segregated Witness, ou SegWit, fait référence à un changement de processus dans la façon dont Bitcoin conserve les données de transaction dans la blockchain. Séparer signifie séparer et les témoins sont les signatures de la transaction. Il a été créé pour renouveler la manière dont les données sont stockées sur la blockchain de Bitcoin. Cela permet au réseau de conserver plus de transactions dans un seul bloc, améliorant ainsi le débit des transactions. SegWit est devenu actif sur Bitcoin en août 2017 après la publication du code de la mise à jour en 2015.

SegWit augmente la limite de taille de bloc d'une blockchain en supprimant les données de signature des transactions Bitcoin. Lorsque des parties d’une transaction sont supprimées, l’espace est libéré, tout comme la capacité d’ajouter d’autres transactions à la chaîne.

SegWit a non seulement amélioré la vitesse de traitement des transactions de Bitcoin, mais a également résolu une faiblesse du protocole qui permettait aux nœuds de modifier les problèmes de malléabilité des transactions (TXID) sur le réseau. En supprimant ce que l'on appelle les « données de signature » ou « les données du témoin » du champ de saisie d'un bloc, Segwit a augmenté le nombre de transactions pouvant tenir dans un bloc et a corrigé le défaut de malléabilité des transactions.

Sur le réseau Bitcoin, la mise à jour SegWit a été introduite en tant que soft fork en août 2017. Un soft fork est une mise à jour rétrocompatible qui permet aux nœuds mis à niveau de communiquer avec des nœuds non mis à niveau. Un soft fork inclut généralement une nouvelle règle qui n’entre pas en conflit avec celles existantes. Cependant, en raison du coût élevé de fonctionnement d'un nœud (en particulier dans les pays en développement), la mise à niveau a été suspendue le 8 novembre 2017.

Taproot

Le développeur de Bitcoin Core, Greg Maxwell, a proposé l'amélioration Taproot en janvier 2018. Le critère de 90 % de blocs extraits avec un signal de support des mineurs a été rempli trois ans plus tard, le 12 juin 2021. Cela signifie que 1 815 des 2 016 blocs extraits au cours des deux années. Sur une période d'une semaine, des données codées ont été laissées par les mineurs pour démontrer leur soutien à la mise à niveau. 

Taproot est un soft fork qui améliore les scripts de Bitcoin pour améliorer la confidentialité et augmenter l'anonymat sur le réseau. Lorsqu'un utilisateur n'utilise pas Taproot, n'importe qui peut détecter les transactions. Lorsqu’ils utilisent Taproot, ils peuvent « masquer » leurs transactions. Taproot permet même de cacher l’exécution d’un script Bitcoin. Depuis octobre 2020, Taproot a fusionné avec la bibliothèque Bitcoin Core. 

L’un des changements les plus importants apportés au réseau est la substitution des signatures Schnorr à la technique actuelle de signature numérique à courbe elliptique (ECDSA) de Bitcoin. La technique ECDSA génère des clés publiques à partir de clés privées générées aléatoirement, ce qui rend impossible la détermination d'une clé privée à partir d'une adresse Bitcoin ou d'une clé publique. De plus, la signature Schnorr libérera de l'espace et de la bande passante sur le réseau Bitcoin en rendant les transactions plus rapides et plus petites. 

En autorisant les contrats à journaux discrets (DLC), la signature Schnorr peut aider à simplifier les contrats intelligents complexes sur la blockchain Bitcoin. Les DLC sont une proposition visant à ajouter une implémentation de contrat intelligent à Bitcoin, permettant la création d'oracles blockchain simples, sûrs et faciles à utiliser.

Cela peut également contribuer à la mise à l’échelle des canaux de paiement de couche deux tels que le Lightning Network, qui permet des transactions immédiates sur le réseau Bitcoin.