Fiche de révision : Blockchain et applications

📋 Plan du Cours

1. Fondements et propriétés de la blockchain
2. Hashage et intégrité des données
3. Registre, blocs et consensus
4. Minage et preuve de travail
5. Sécurité, fraudes et limites
6. Bitcoin et coûts énergétiques
7. Applications sectorielles
8. Bilan et enjeux

📖 1. Fondements et propriétés de la blockchain

🔑 Notions clés & Définitions

• Blockchain : Technologie de stockage et de transmission de l’information, pérenne, distribuée et infalsifiable.

★ À maîtriser

• La réplication de l’information sur de très nombreux nœuds empêche sa disparition lorsqu’un nœud tombe en panne.

📌 La blockchain permet de s’affranchir d’un tiers de confiance, ce qui peut produire un gain de temps, d’argent et d’indépendance.

Compléments

• La cryptographie, l’interdépendance des éléments et le consensus rendent une modification frauduleuse difficile, car toute modification exige une mise à jour cohérente dans tous les lieux de stockage.

💡 Astuce mémo

PDI : pérenne, distribuée, infalsifiable

📖 2. Hashage et intégrité des données

🔑 Notions clés & Définitions

• Hashage : Transformation déterministe d’un ensemble de bits en un ensemble de taille connue qui le résume, sans être réversible.

★ À maîtriser

📌 Une fonction de hashage doit être résistante aux collisions, c’est-à-dire rendre très difficile l’obtention de deux entrées produisant la même empreinte.

• SHA-256 transforme un fichier de 27 ko en une suite de 256 bits après 64 tours par 8 bits, et la comparaison de cette empreinte avec une référence permet de vérifier l’intégrité du fichier reçu sans garantir l’identité de sa source.

Compléments

• Les fonctions MD5 et SHA-256 sont des exemples de fonctions de hashage.

💡 Astuce mémo

Une empreinte numérique comme l’ADN d’un fichier

📖 3. Registre, blocs et consensus

🔑 Notions clés & Définitions

• Registre partagé : Registre partagé, ordonné et sécurisé de transactions validées par l’ensemble de la communauté.

★ À maîtriser

• Les enregistrements existants sont regroupés en blocs ordonnés séquentiellement, puis chaque bloc est relié aux précédents de manière immuable et infalsifiable.

• Chaque membre de la chaîne possède une copie valide de la blockchain et peut contrôler la qualité des données ainsi que l’intégrité des blocs adjacents.

Compléments

• Les principales catégories de blockchain sont: les blockchains publiques, comme Bitcoin depuis 2009, les blockchains privées de consortium, les blockchains privées à acteur unique

💡 Astuce mémo

Transactions → bloc → validation → chaîne

📖 4. Minage et preuve de travail

🔑 Notions clés & Définitions

• Preuve de travail : Résolution par un nœud d’un problème mathématique complexe, généralement par force brute, afin de pouvoir contribuer à la validation d’un bloc.

★ À maîtriser

• Un bloc contient notamment: le hash du bloc précédent, un marqueur de temps, les enregistrements du lot de données, un élément chiffré identifiant le mineur ou le nœud, la preuve de travail, le hash du bloc courant

• Le minage consiste à tester des valeurs de nonce jusqu’à obtenir un hash satisfaisant la difficulté, puis le premier mineur qui réussit communique le bloc aux autres nœuds.

Compléments

• Pour le bloc courant, un exemple de preuve de travail consiste à trouver un nonce produisant un hash de 256 bits commençant par 11 bits à zéro.

💡 Astuce mémo

Nonce → hash acceptable → bloc validé → récompense

📖 5. Sécurité, fraudes et limites

★ À maîtriser

📌 Si deux chaînes de blocs sont validées en même temps, la chaîne la plus longue est prise comme référence.

• Pour modifier un bloc existant, un attaquant doit modifier ce bloc et tous les suivants, recalculer leurs hashages et produire le bloc suivant avant les autres nœuds.

• Après quatre ou cinq blocs supplémentaires, la puissance de calcul nécessaire pour falsifier un enregistrement est considérée comme phénoménale et le bloc est jugé infalsifiable en un peu moins d’une heure.

Compléments

• L’anonymat offert par la blockchain est théorique, car la permanence des données permet de remonter à l’auteur si une faille révèle son identité.

💡 Astuce mémo

Modifier un bloc → recalculer toute la chaîne → dépasser les autres nœuds

📖 6. Bitcoin et coûts énergétiques

★ À maîtriser

• En 2008, Satoshi Nakamoto, dont l’identité reste floue, présente le principe d’une cryptomonnaie en réponse à la crise des subprimes aux États-Unis.

• Le Bitcoin peut capitaliser des valeurs, payer et générer de la cryptomonnaie en récompensant les mineurs, mais son nombre maximal est limité à 21 millions d’exemplaires.

• La preuve de travail consomme beaucoup d’énergie, car de nombreux nœuds testent des solutions par force brute avec des fermes de serveurs et des cartes graphiques en calcul parallèle.

Compléments

• En 2009, le code source du Bitcoin apparaît.

💡 Astuce mémo

Bitcoin comme moyen de paiement et crypto-actif limité à 21 millions

📖 7. Applications sectorielles

★ À maîtriser

• Dans une vente entre particuliers, les nœuds contrôlent la solvabilité d’Alice et la propriété de Bob avant de valider la transaction, qui est ensuite ajoutée à un bloc validé dans les 10 prochaines minutes.

• Dans la propriété intellectuelle, la blockchain peut servir de registre de preuves du contenu des droits et de leur titularité, ainsi que de support à des smart contracts. — Commission européenne

Compléments

• Les cas d’usage cités comprennent la banque, l’assurance, le cadastre et les achats.

• Les applications citées concernent aussi la finance, l’industrie, le commerce international des matières premières, la cybersécurité, l’énergie et l’éducation.

📖 8. Bilan et enjeux

★ À maîtriser

• Les principaux avantages de la blockchain sont de créer de la confiance sans intermédiaire, réduire les coûts de transaction, automatiser des contrats immuables et proposer un nouveau mode de gouvernance.

• Les principaux inconvénients sont:

  • un impact environnemental non négligeable
  • une quasi-absence de réglementation
  • une complexité pour les utilisateurs
  • un fonctionnement parfois lent et fastidieux

Compléments

• Les paradigmes cités sont : (Commission européenne):
  • la désintermédiation
  • la confiance
  • la sécurité
  • la traçabilité dès la conception

💡 Astuce mémo

Désintermédiation et confiance contre énergie, complexité et lenteur

📊 Tableaux de synthèse

Avantages et limites