Points clés
- Un bloc n’est qu’un lot de transactions accompagné de l’empreinte du bloc précédent, et c’est cela qui crée la chaîne.
- Le hachage rend la falsification détectable : changez un seul octet et toutes les empreintes suivantes cessent de correspondre.
- Le consensus décide quelle version de l’historique tout le monde accepte ; en Proof of Work, cette décision est ancrée dans de l’énergie réellement dépensée par les mineurs.
- La sécurité est économique, pas magique. Réécrire l’historique reste possible en principe, mais on le rend délibérément coûteux.
La plupart des explications sur la blockchain commencent par une métaphore et n’en reviennent jamais. La chaîne de blocs, le registre numérique, la machine sans confiance. Rien de tout cela ne dit ce qui se passe réellement lorsqu’une transaction est effectuée. Cet article reprend la mécanique dans l’ordre : ce que contient un bloc, ce que fait un hachage, comment le réseau s’accorde sur un historique unique, et pourquoi modifier cet historique est coûteux plutôt qu’impossible.
Un bloc est un lot de transactions doté d’une référence vers l’arrière
Une blockchain n’enregistre pas les transactions une par une. Elle les regroupe en blocs, et chaque bloc est publié comme un tout. Dans un bloc type, on trouve un ensemble de transactions, un horodatage, quelques éléments de gestion propres au protocole, et un champ qui compte plus que les autres : une référence au bloc qui le précède.
Cette référence vers l’arrière n’est pas un numéro d’ordre. C’est un hachage cryptographique de l’en-tête du bloc précédent. Comme ce hachage dépend de l’intégralité du contenu de ce bloc antérieur, la référence fait aussi office d’empreinte. Si quoi que ce soit change dans le bloc antérieur, l’empreinte change, et le lien ne correspond plus.
Enchaînez ces références et vous obtenez une structure dans laquelle chaque bloc s’engage implicitement sur tout l’historique qui le précède. C’est le sens exact du mot chaîne, ici. Ce n’est pas une métaphore sur des maillons. C’est une structure de données précise, où chaque élément porte un résumé vérifiable de tout ce qui a précédé.
Le hachage : ce qui rend la falsification visible
Une fonction de hachage cryptographique prend une entrée de taille quelconque et produit une sortie de longueur fixe. Trois propriétés la rendent utile ici. La même entrée produit toujours la même sortie. Une modification minime de l’entrée produit une sortie entièrement différente, sans aucune ressemblance avec l’originale. Et remonter d’une sortie vers une entrée qui la produit est irréalisable en pratique sur le plan calculatoire.
Réunies, ces propriétés forment un sceau qui révèle toute altération. Impossible de falsifier un hachage pour qu’il corresponde à des données modifiées, et impossible de modifier des données assez discrètement pour que leur hachage reste identique. Quiconque détient une copie de la chaîne peut recalculer lui-même les hachages et voir immédiatement si l’historique qu’on lui a transmis est cohérent en interne.
La plupart des chaînes utilisent aussi un arbre de hachage, souvent appelé arbre de Merkle, pour résumer les transactions contenues dans un bloc. Les transactions sont hachées deux à deux, puis ces hachages sont à leur tour hachés deux à deux, de façon répétée, jusqu’à ce qu’il ne reste qu’un seul hachage racine. Cette racine est inscrite dans l’en-tête du bloc. L’avantage pratique est qu’un client léger peut prouver qu’une transaction donnée figure dans un bloc sans télécharger le bloc entier, ce qui rend les wallets mobiles viables. Vous trouverez davantage de précisions sur le vocabulaire dans notre glossaire.
Le consensus : choisir quel historique fait foi
Le hachage vous dit si une chaîne est cohérente en interne. Il ne vous dit pas laquelle de deux chaînes cohérentes est la vraie. C’est le problème du consensus, et c’est la moitié la plus difficile.
En Proof of Work, le droit de publier le bloc suivant s’obtient en trouvant un hachage inférieur à une valeur cible. Comme les sorties de hachage sont pour ainsi dire imprévisibles, la seule façon d’en trouver une est d’essayer un nombre considérable de candidats. C’est cet essai répété que réalise le matériel de minage, et il consomme de l’électricité. Lorsqu’un mineur trouve une solution valide, il diffuse le bloc, et tous les autres peuvent le vérifier instantanément en calculant le hachage une seule fois.
Cette asymétrie est le cœur de la conception : coûteux à produire, trivial à vérifier. Les nœuds suivent ensuite une règle simple. Lorsque deux chaînes valides coexistent, adopter celle qui totalise le plus de travail accumulé. Comme le travail accumulé correspond à de l’énergie réellement dépensée, la règle revient à dire : croire l’historique dont la construction a coûté le plus cher.
La difficulté s’ajuste au fil du temps pour que les blocs arrivent à un intervalle proche d’une cible, quelle que soit la quantité de matériel pointée vers le réseau. Si davantage de mineurs rejoignent le réseau, la difficulté augmente généralement et chaque machine perçoit une part plus faible. C’est pourquoi le hashrate et la difficulté portent de l’information pour quiconque suit le réseau et pas seulement le cours, et c’est pourquoi nous les publions sur le tableau de bord du minage.
Le Proof of Stake atteint le même objectif par d’autres moyens, en liant le droit de produire des blocs à du capital engagé auprès du protocole plutôt qu’à de l’énergie dépensée à l’extérieur. Aucune des deux approches n’est strictement meilleure en toutes circonstances, et leurs compromis méritent d’être compris pour eux-mêmes. Nous les comparons dans Proof of Work contre Proof of Stake.
Pourquoi réécrire l’historique coûte de l’argent
Supposons que quelqu’un veuille effacer un paiement effectué plusieurs blocs plus tôt. Il doit produire un bloc de remplacement qui exclut ce paiement, ce qui change le hachage de ce bloc, ce qui brise tous les liens qui suivent. Il doit donc aussi reconstruire chacun des blocs ultérieurs. Pendant ce temps, le réseau honnête continue d’étendre la vraie chaîne.
Pour l’emporter, l’attaquant doit construire plus vite que tous les autres réunis, et assez longtemps pour les rattraper. Sur une chaîne Proof of Work bien établie, cela suppose d’acquérir et de faire tourner la majorité du matériel, d’en payer l’électricité, et d’accepter qu’une réussite abîmerait probablement la valeur de l’actif même qu’il attaque. La défense ne consiste pas à interdire l’attaque. Elle consiste à en faire une mauvaise affaire.
Cela a un corollaire important que les supports promotionnels ont tendance à passer sous silence : la sécurité évolue avec le coût de l’attaque. Une petite chaîne au hashrate modeste est nettement plus facile à réorganiser qu’une grande. Considérer toutes les blockchains comme également immuables est une erreur.
Ce que les blockchains ne garantissent pas
Une blockchain garantit que les données enregistrées n’ont pas été modifiées en douce et que les participants s’accordent sur leur ordre. Elle ne garantit pas que ces données étaient vraies au moment de leur inscription. Si quelqu’un enregistre qu’un conteneur maritime contient telle marchandise, la chaîne conserve fidèlement cette affirmation, y compris si elle était fausse. C’est le problème de l’oracle, et il limite bon nombre des cas d’usage logistiques promus avec enthousiasme.
Une blockchain ne rend pas non plus un logiciel correct. Le code déployé on-chain peut contenir des bugs, et l’immuabilité même qui protège le registre peut rendre ces bugs permanents. C’est un autre sujet, et un sujet important.
Lire le réseau plutôt que le récit
Une fois la mécanique comprise, certaines grandeurs observables commencent à vouloir dire quelque chose. L’intervalle entre blocs et la difficulté décrivent à quel point la production de blocs est disputée. Le hashrate décrit la quantité de matériel engagée. La profondeur du mempool décrit la congestion, et donc la pression sur les frais. Aucune de ces mesures ne prédit le cours, et quiconque prétend le contraire en promet trop. Mais elles décrivent l’état du système d’une manière que les gros titres, en général, ne font pas.
Si vous souhaitez aller plus loin, notre espace apprentissage déroule les concepts connexes, et la page méthodologie explique d’où proviennent nos données et ce que nous ne prétendons pas savoir. Rien de ce qui précède ne constitue un conseil en investissement ; il s’agit d’une description du fonctionnement de la mécanique.
Questions fréquentes
Qu’est-ce qui empêche concrètement quelqu’un de modifier une ancienne transaction ?
Rien ne l’empêche de modifier sa propre copie. Ce qui empêche la modification de se propager, c’est que tous les autres participants peuvent la vérifier. Chaque bloc porte un hachage du bloc précédent : altérer une ancienne transaction change le hachage de ce bloc, ce qui invalide le lien détenu par le bloc suivant, et ainsi de suite jusqu’à la pointe de la chaîne. Pour que la modification tienne, un attaquant devrait refaire le travail de chaque bloc postérieur à celui qu’il a changé, plus vite que le réseau honnête n’étend la chaîne, puis convaincre les autres d’adopter sa version. C’est un problème de coût plutôt qu’un problème de cryptographie, et ce coût est précisément l’objectif.
Une blockchain, est-ce la même chose qu’une base de données ?
Elle contient une base de données, mais l’intérêt réside dans les règles qui déterminent qui peut écrire et comment les désaccords sont tranchés. Une base de données ordinaire a un administrateur qui décide de ce qui est vrai. Une blockchain publique remplace cet administrateur par un protocole, de sorte que des participants qui ne se font pas confiance peuvent malgré tout converger vers un historique unique. C’est une véritable capacité, mais elle coûte en débit, en stockage et en énergie. Si vous disposez déjà d’un administrateur de confiance, une base de données classique est en général le meilleur choix technique.
Pourquoi parle-t-on de confirmations plutôt que d’une transaction définitive ?
Parce que le règlement sur une chaîne Proof of Work est probabiliste et non instantané. Lorsque votre transaction apparaît pour la première fois dans un bloc, il existe une faible probabilité qu’un bloc concurrent l’emporte et que votre transaction retourne dans la file d’attente. Chaque bloc supplémentaire construit par-dessus rend l’annulation exponentiellement plus coûteuse, si bien que la transaction devient progressivement plus difficile à défaire. Attendre davantage de confirmations revient simplement à choisir une probabilité d’annulation plus faible. Le nombre suffisant dépend du montant en jeu et de la sécurité de la chaîne concernée.
Exploring blockchain, crypto, and DeFi innovation. Ex-fintech analyst turned journalist, spotlighting real-world use cases of blockchain. Writer at Cryptocurrency Miners.
