Académie

Comprendre les bases 

Les cryptoactifs sont des unités de valeur numériques s’échangeant sur des réseaux informatiques décentralisés, c’est-à-dire qu’ils ne dépendent pas d’une autorité centrale (comme un état, un gouvernement ou une banque). Le Bitcoin, le premier cryptoactif, a été créé en 2009 après la crise financière de 2008. Son objectif était de mettre en place un système d'échange qui soit décentralisé, transparent et accessible à tous. 

La spécificité des cryptoactifs réside dans le fait qu’ils sont conservés et circulent grâce à une technologie appelée blockchain : la blockchain s’apparente à un grand registre numérique sécurisé et partagé entre des milliers d’ordinateurs à travers le monde. Chaque ordinateur – appelé « nœud » du réseau blockchain – maintient à son niveau une copie du registre qui est synchronisée à tout instant avec les autres copies. Les blockchains dites « publiques » son accessible à tous sans restriction. Il existe des implémentations privées de la technologie qui permettent de restreindre l’accès au réseau blockchain considéré à un petit nombre d’acteurs bien identifiés (on parle alors de blockchains « permissionnées »). Le Bitcoin et les autres cryptoactifs usuels circulent sur des blockchains publiques. 

Chaque transaction est inscrite sur la blockchain de façon immuable, rendant toute tentative de falsification virtuellement impossible. Envoyer 0,5 Bitcoin à quelqu'un revient à inscrire publiquement dans le registre de la blockchain la transaction suivante : « A a envoyé 0,5 BTC à B ». Une fois la transaction validée et enregistrée dans le registre de la blockchain (et répliquée/propagée à l’ensemble des copies du registre), elle vient incrémenter le compte de B de 0,5 BTC et décrémenter le compte de A de 0,5 BTC. Tout ceci se fait sans qu'il soit nécessaire d’impliquer un intermédiaire. 

Aujourd’hui les blockchains ne se limitent plus à de simples échanges de valeur. Elles permettent aussi de développer des applications, d’investir, d’échanger, de stocker de la valeur ou encore de participer à des projets innovants à l’échelle mondiale, tout ceci dans un mode décentralisé, communautaire, tout en bénéficiant des caractéristiques principales de la technologie blockchain que sont l’immutabilité, la sécurité, la traçabilité et la transparence. 

Les cryptoactifs circulant sur des blockchains sont souvent appelés des jetons ou tokens. 

Approfondir les enjeux et la vision  

La cryptoéconomie est basée sur des principes techniques, économiques et philosophiques. Le Bitcoin (BTC) – qui circule sur la blockchain Bitcoin, a été inventé en 2008 par une personne – ou groupe de personnes – sous le pseudonyme de « Satoshi Nakamoto ». Bitcoin a introduit le concept de rareté numérique en limitant la quantité de Bitcoins en circulation à seulement 21 millions d’unités, rendant son émission prévisible et contrôlée. Au-delà de l’aspect monétaire, le Bitcoin est une réponse à la confiance centralisée : un système où la preuve mathématique remplace l’autorité centrale. 

Rapidement, d’autres cryptoactifs et projets ont vu le jour avec des objectifs variés : Ethereum, avec son jeton natif l’Ether (ETH), lancé en 2015 est une blockchain programmable qui permet de créer des programmes autonomes appelés « smart contracts », ouvrant la voie à de nouvelles formes d’organisations et d’interactions en ligne.  

L’écosystème a depuis évolué, intégrant des projets liés à la gouvernance, à l’identité numérique, à la traçabilité ou encore à la tokenisation d’actifs. On parle désormais d’infrastructure numérique globale, en cours de développement, avec ses propres règles, usages et innovations.  Cependant, cette transformation technologique soulève également des défis, comme la sécurité, l'adoption, l'évolutivité et la réglementation. Ces sujets seront abordés dans d'autres articles de notre académie. 

Comprendre les bases  

La blockchain est une technologie sur laquelle reposent la majorité des cryptoactifs. Elle pourrait être assimilée à un grand livre comptable numérique, partagé entre des milliers d’utilisateurs à travers le monde. Chaque fois qu’une transaction a lieu, elle est ajoutée à une page appelée « bloc ». Ce bloc est relié au bloc précédent car il contient l’« empreinte numérique » de ce bloc précédent. Ensemble, ces pages forment donc une chaine de blocs, d'où le nom « blockchain ». 

Voici les principales caractéristiques de ce grand livre (blockchain) qui le rendent unique :  

• Décentralisé : Il n'est contrôlé par aucune autorité centrale. 
• Transparent : tout le monde peut consulter son contenu.  
• Sécurisé : Une fois qu'une page est validée, on ne peut plus la modifier sans que tout le monde s'en aperçoive. 

Chaque participant du réseau (ou « noeud » du reseau) conserve une copie identique de ce registre, ce qui empêche les fraudes ou les doubles dépenses. 

Les participants au réseau sont identifiés par une adresse qui leur est propre (et qui peut s’apparenter à un numéro de compte). Le lien entre cette adresse et l’identité physique de la personne qui la contrôle n’est pas connu à priori mais si l’association entre les deux peut être faite suite à une transaction particulière, alors toutes les transactions passées de la personne en question peuvent être retracées. C’est pour cette raison qu’on dit que la blockchain est « pseudonyme ».  

Approfondir le fonctionnement et les apports  

Techniquement chaque bloc contient :  

• Une liste de transactions, 
• Un horodatage, 
• Un hash cryptographique unique (comme une empreinte numérique), 
• Et le hash du bloc précédent, assurant l’ordre chronologique et l’intégrité de la chaîne. 

Les blocs sont validés par un mécanisme appelé consensus (détaillé dans le module suivant), qui permet à tous les participants du réseau de s’accorder sur ce qui est vrai. Cette validation est assurée par les « nœuds » du réseau (qui sont des ordinateurs) et qui sont répartis à travers le monde. 

Ce système permet de garantir :  

• La transparence : toutes les opérations sont consultables en ligne, 
• L’in-falsifiabilité des données et la résistance à la censure : il est quasi impossible de manipuler les données, 
• L’autonomie et la résilience du système : il n’y a pas de « pause » ou d’arrêt programmé et tant qu’un nœud est encore en ligne, le registre reste accessible. 

Au-delà des cryptoactifs, la blockchain a des usages dans la finance, la certification, la logistique, l’archivage, ou la traçabilité. 

Comprendre à quoi cela sert  

Dans un réseau blockchain, chaque participant primaire du réseau (un « nœud » du réseau) détient une copie du registre. Lorsqu’une nouvelle information doit être ajoutée au registre, il est nécessaire que tous les nœuds s’accordent sur sa validité. Le consensus est le mécanisme qui permet de garantir cet accord, et ce en l’absence d’une autorité centrale.  

Lorsqu’une transaction est soumise pour inscription dans le registre (par exemple le transfert d’un Bitcoin d’une adresse A vers une adresse B), cet ajout n’est pas pris en compte et validé par une entité centrale « orchestratrice » du registre. Le consensus est le mécanisme algorithmique qui permet à tous les ordinateurs du réseau (les « nœuds ») de valider la même version de la vérité – l’ajout de la transaction au registre, et, donc, le transfert d’un Bitcoin de l’adresse A vers l’adresse B –, et ce même s’ils ne se « connaissent » pas et ne se font pas confiance a priori. 

Deux grands types de protocoles dominent aujourd'hui les méthodes de consensus utilisées pour les blockchains :  

• Proof of Work (PoW) ou preuve de travail : Mécanisme utilisé par Bitcoin. Cette méthode repose sur la résolution d’un problème mathématique complexe qui ne peut être résolu qu’en procédant à un grand nombre de tirages aléatoires. Même s’il est très sécurisé, ce mécanisme a le défaut d’engendrer une consommation d’énergie importante. 

• Proof of Stake (PoS) ou preuve d’enjeu : Mécanisme utilisé par Ethereum et d’autres blockchains de nouvelle génération. Il repose sur la mise en jeu (« staking ») de cryptoactifs par les nœuds du réseau afin de leur donner le droit de valider les transactions après avoir été tirés au sort. Cette méthode est beaucoup moins énergivore. 

Quel que soit le mécanisme de consensus mis en œuvre, l’intérêt pour les ordinateurs du réseau – les nœuds – à y participer est d’une part de participer de manière communautaire à la sécurisation du réseau, et, d’autre part, à en tirer un bénéfice économique. En effet, ces nœuds – appelés aussi « mineurs » - sont rétribués en l’échange de l’effort qu’ils fournissent pour valider les blocs qui sont successivement ajoutés au registre de la Blockchain. Pour un mécanisme Proof of Work, ils sont globalement rémunérés en fonction de la puissance de calcul qu’ils apportent au réseau. Pour un mécanisme de Proof of Stake, ils sont rémunérés en fonction du montant déposé (« staké ») dans le protocole afin de pouvoir valider les blocs, et sont pénalisés (« slashed ») en cas de mauvais comportement de leur nœud (tentative de valider des blocs erronés, disponibilité insuffisante, etc.). 

Approfondissement technique  

1. Proof of Work (PoW)  

Principe : 

• Chaque participant (appelé mineur) tente de résoudre un problème mathématique complexe,  
• Le premier à trouver la solution peut proposer un nouveau bloc, 
• Les autres valident cette solution après l’avoir vérifiée, et le bloc est ajouté à leur copie de la chaîne par chacun des nœuds. 

Caractéristique :  

• Sécurité élevée (attaquer le réseau demande une énorme puissance  de calcul et, donc, un investissement gigantesque), 
• Très énergivore (les calculs nécessitent beaucoup d’électricité), 
• Lent et coûteux (délai élevé de validation de chaque bloc + frais de transactions élevés) 

Utilisé par Bitcoin, Litecoin, Dogecoin… 

2. Proof of Stake (PoS) 

Principe :  

Pour valider un bloc, un participant doit « staker » (bloquer) une quantité de cryptoactifs. Le réseau sélectionne aléatoirement un validateur parmi ceux qui ont mis en jeu leur fonds. Plus un validateur a misé, plus il a de chances d’être choisi, mais il peut être sanctionné en cas de comportement malhonnête (processus appelé « slashing »). 

Caractéristique :  

• Beaucoup plus économe en énergie que PoW. 
• Plus rapide et évolutif.  
• Permet le « staking » délégué : les détenteurs de tokens peuvent déléguer leur pouvoir à un validateur et être rémunérés en retour. 

Utilisé par : Ethereum, Solana (avec PoH), Avalanche, Cardano, Tezos, Polkadot… 

3. Variantes et autres systèmes  

Delegated Proof of Stake (DPos) 

• Les utilisateurs votent pour un petit nombre de validateurs « officiels ». 
• Permet une grande rapidité, mais au prix d’une centralisation plus élevée. 

Proof of History (PoH)  

• Chaque événement est horodaté cryptographiquement, ce qui permet un traitement en parallèle ultra rapide. 
• Associé à un mécanisme PoS pour la sécurité. 

Pourquoi ce choix est stratégique ? 

Le mode de consensus détermine l’équilibre entre sécurité, vitesse, coût, et décentralisation. Un bon projet blockchain choisit son consensus en fonction de son usage :  

• Sécurité maximale : PoW 
• Scalabilité et efficacité : PoS 
• Interopérabilité et rapidité : DPos, PoH 

Comprendre le fonctionnement  

Lorsqu'un actif numérique (par exemple du Bitcoin ou de l’Ether) est transféré sur une blockchain, il ne s’agit pas d’un virement traditionnel. Le transfert repose sur une transaction publique inscrite de manière infalsifiable dans le registre de la blockchain. Cette transaction suit plusieurs étapes techniques avant d’être validée et ajoutée au registre.  

Lorsqu'une transaction est initiée, le processus se déroule généralement de la manière suivante :  

1. L’adresse de destination et le montant sont renseignés dans l’outil de saisie de la transaction, souvent l’application de portefeuille ; 
2. La transaction est signée à l’aide de la clé privée du détenteur, permettant de prouver l’autorisation de l’opération ; 
3. La transaction est transmise au réseau par l’application de portefeuille qui contacte un des points d’entrée du réseau (un nœud) qui l’intégre dans sa file d’attente de transactions à traiter (pool de mémoire ou « MemPool ») et qui la diffuse aux autres noeuds du réseau pour prise en compte (« broadcasting »), en attente de traitement ; 
4. Les validateurs (mineurs ou stakers, selon le type de blockchain) sélectionnent les transactions valides et les intègrent dans un nouveau bloc ; 
5. Une fois le bloc validé et ajouté à la chaine, la transaction devient définitive et immuable. 

Ce processus peut s’exécuter en quelques secondes ou en quelques minutes, en fonction des spécificités de la blockchain utilisée. 

Approfondissement technique du processus  

1. Création de la transaction  

L’utilisateur définit :  

• L’adresse du destinataire (clé publique), 
• Le montant envoyé, 
• Les frais de réseau (appelés gas fees sur Ethereum). 

La transaction est signée avec la clé privée (algorithme cryptographique de type ECDSA) 

2. Propagation dans le réseau  

La transaction est envoyée à des nœuds du réseau, elle est ensuite placée dans un « mempool* », en attente de traitement. Les transactions avec les frais les plus élevés sont habituellement traitées en priorité. 

3. Inclusion dans un bloc  

Un validateur (PoS) ou mineur (PoW) sélectionne l’ensemble de transactions dans le mempool. Il les agrège dans un bloc et y ajoute : 

• Un horodatage 
• Le hash** du bloc précédent  
• Un hash du bloc courant 

Ce bloc est ensuite proposé au réseau  

4. Validation et finalisation  

Le réseau valide le bloc selon son mode de consensus. Une fois validé, le bloc est ajouté à la chaîne. 

La transaction devient alors irréversible et publiquement consultable sur un explorateur blockchain (par exemple : Etherscan pour la blockchain Ethereum). 

*Mempool : Le terme "mempool" fait référence à la "memory pool" (« pool » ou « bloc » de mémoire). C’est une collection de toutes les transactions qui ont été diffusées sur le réseau mais qui n'ont pas encore été incluses dans un bloc. En d'autres termes, c'est un espace où les transactions en attente sont stockées jusqu'à ce qu'elles soient validées et confirmées par les mineurs. 

**Hash : Une fonction de hachage est un algorithme cryptographique unidirectionnel polyvalent qui transforme une entrée de n'importe quelle taille en une sortie unique d'une longueur fixe et qui constitue une empreinte ou signature numérique propre à cette entrée.

Pourquoi est-ce important ?  Cela garantit que personne ne peut tricher ou dépenser deux fois le même cryptoactif. Cela rend aussi les transactions traçables, transparente et permanentes. A noter : tout ce mécanisme explique par ailleurs les délais, frais et priorités dans les transferts cryptos.