Qu'est-ce que la blockchain ? Comment créer un réseau, un code et son architecture

Tout comme l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique, Blockchain se développe rapidement pour devenir une technologie courante dans l'industrie aujourd'hui. La technologie Blockchain ne se limite plus au secteur BFSI et fait connaître sa présence dans d'autres domaines, notamment la santé, la gouvernance, la vente au détail et la logistique, pour n'en nommer que quelques-uns. Cependant, bien que Blockchain ait fait son chemin dans le vocabulaire commun, peu de gens connaissent l'architecture Blockchain et son fonctionnement.

Dans cet article, nous parlerons de tout ce que vous devez savoir sur l'architecture Blockchain et Blockchain. Tout d'abord, commençons par les bases.

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Qu'est-ce que la blockchain ?

Une Blockchain est un registre décentralisé et distribué qui a été conçu en 1991 pour stocker et enregistrer les transactions financières. Cependant, il est capable de stocker tout ce qui a de la valeur. Essentiellement, Blockchain est un Web ou un réseau interconnecté d'ordinateurs reliés entre eux au lieu d'être connectés à un serveur central. Toutes les machines (ou nœuds) de ce réseau peuvent définir et convenir d'un état partagé des données tout en respectant certaines contraintes convenues à l'unanimité - bien que le système se compose de plusieurs nœuds, aucun nœud ne peut modifier les données sans le consensus de l'ensemble. réseau.

Étant donné que Blockchain est un réseau distribué, chaque nœud du réseau maintient, approuve et met à jour les nouvelles entrées. Chaque membre effectue une validation croisée des enregistrements et des procédures, rendant ainsi le réseau Blockchain valide et sécurisé. De cette façon, même si les membres ne se font pas confiance, ils peuvent établir l'unisson sur des bases communes.

Comme son nom l'indique, une Blockchain est constituée de blocs contenant des informations spécifiques partagées par toutes les machines connectées au sein du réseau peer-to-peer (P2P). Ces blocs sont des structures de données qui regroupent des ensembles de transactions et les distribuent à tous les nœuds du réseau P2P. Chaque bloc est sécurisé par une clé cryptographique hautement spécialisée. De plus, chaque bloc contient un en-tête de bloc - les métadonnées - qui vérifie la validité du bloc. Les métadonnées de bloc d'un bloc sont constituées des six composants suivants :

• Version – La version actuelle de la structure de bloc.
• Hachage de l'en-tête du bloc précédent – ​​La référence au bloc parent de ce bloc .
• Hachage racine Merkle - Il s'agit d'un hachage cryptographique de toutes les transactions enregistrées dans le bloc.
• Horodatage - L'heure de la création du bloc.
• nBits – La forme codée du seuil cible dans l'en-tête du bloc.
• Nonce (nombre utilisé une fois) - Une valeur aléatoire que le créateur du bloc peut manipuler comme il le souhaite.

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Alors que ces six composants forment l'en-tête de bloc, la partie restante d'un bloc contient les transactions incluses par le mineur lors de la création du bloc. Les utilisateurs d'un réseau créent de telles transactions et les soumettent au réseau pour qu'elles soient incluses dans un bloc. Alors que ces transactions continuent de croître, la taille de la Blockchain continue également de croître.

Les fonctionnalités décentralisées et distribuées de la Blockchain la rendent transparente et responsable (chaque utilisateur du réseau est responsable de toute modification de la chaîne). Et le fait que tout ce qui est enregistré dans une Blockchain soit sécurisé par cryptographie la rend sécurisée et fiable. Ces fonctionnalités de Blockchain l'ont rendu attrayant pour les passionnés de tous les secteurs qui investissent volontiers dans l'architecture Blockchain pour développer des applications basées sur Blockchain.

Architecture de la chaîne de blocs

Maintenant que nous avons dégagé les bases de l'architecture Blockchain, nous allons l'approfondir. L'architecture de la blockchain se compose de deux structures de données principales :

• Pointeurs - Ce sont des variables qui enregistrent des informations sur l'emplacement d'une autre variable. En d'autres termes, ils indiquent la position d'une autre variable.
• Listes liées - Il s'agit d'une séquence de blocs dans laquelle chaque bloc a une donnée unique et est lié au bloc qui le suit via un pointeur.

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En suivant cette logique, le premier bloc, alias le bloc Genesis, dans la chaîne ne contient pas de pointeur (c'est le bloc de départ). De même, le dernier bloc de la chaîne aura un pointeur nul (sans valeur).

Caractéristiques de l'architecture Blockchain

L'architecture de la blockchain présente quelques caractéristiques uniques, notamment :

• Cryptographie – Chaque transaction enregistrée dans une Blockchain est sécurisée par des calculs cryptographiques complexes validés par toutes les parties prenantes impliquées.
• Décentralisation – Chaque membre du réseau Blockchain a accès à la base de données complète.
• Provenance - L'origine de chaque transaction contenue dans le registre Blockchain peut être suivie et surveillée.
• Immuabilité – Une fois qu'une transaction est enregistrée dans une Blockchain, elle ne peut pas être supprimée. Ce n'est qu'avec le consentement de toutes les parties que le dossier peut être modifié.
• Anonymat - Chaque utilisateur du réseau a une adresse générée via le système lui-même - ils n'ont pas d'identité. De cette façon, les utilisateurs peuvent conserver leur anonymat (particulièrement requis dans une structure de blockchain publique).
• Transparence – Étant donné que chaque membre de la Blockchain peut accéder au système et surveiller les opérations, le processus est totalement transparent. Modifier un bloc signifierait que toute la chaîne doit être modifiée, ce qui est très peu probable (cela nécessite une énorme puissance de calcul pour écraser le réseau blockchain).

Types d'architecture de chaîne de blocs

Il existe principalement trois types d'architecture Blockchain :

• Architecture de la chaîne de blocs publique

Dans une architecture de blockchain publique, l'accès aux données et au système est disponible pour toute personne souhaitant participer au réseau Blockchain. Bitcoin, Ethereum et Litecoin sont d'excellents exemples de systèmes de blockchain publics.

• Architecture de chaîne de blocs privée

Contrairement à l'architecture de blockchain publique, une architecture de blockchain privée ne peut être contrôlée que par un groupe d'utilisateurs autorisés appartenant à une organisation spécifique ou ceux qui ont une invitation à participer au réseau.

• Architecture de la chaîne de blocs du consortium

L'architecture blockchain du consortium est composée d'un groupe d'organisations et les procédures du système sont définies et contrôlées par le groupe sélectionné d'utilisateurs assignés.

Une Blockchain publique est la Blockchain décentralisée pure puisqu'elle est ouverte et accessible à toute personne désireuse de prendre part à un accord ou au système. Tous les enregistrements sont visibles par tous les utilisateurs participants du réseau. Au contraire, une Blockchain privée dépeint le comportement d'un système plus centralisé puisqu'elle est administrée et contrôlée par un groupe restreint d'utilisateurs qui bénéficient d'une plus grande confidentialité.

Composants de base de l'architecture Blockchain

Six composants principaux constituent l'architecture Blockchain. Elles sont:

• Nœud – Il fait référence à un utilisateur/ordinateur dans l'architecture de la blockchain. Chaque nœud contient une copie indépendante de l'intégralité du registre de la blockchain.
• Transaction - Il fait référence au plus petit bloc de construction d'un système de blockchain, c'est-à-dire les enregistrements et les informations stockés dans le bloc.
• Bloc - Il s'agit d'une structure de données qui stocke/enregistre un ensemble de transactions qui est ensuite partagée (distribuée) entre tous les nœuds du réseau.
• Chaîne - C'est un terme désignant une séquence de blocs disposés dans un ordre spécifique.
• Mineurs - Il s'agit d'un terme utilisé pour les nœuds spécifiques qui vérifient les blocs avant de les ajouter à la structure de la blockchain.
• Algorithme de consensus - Il s'agit d'un ensemble de règles et de procédures qui doivent être strictement respectées pour effectuer des opérations de blockchain.

Le schéma d'architecture de la blockchain ci-dessous explique plus en détail comment le système fonctionne comme un portefeuille numérique distribué :

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Plus tôt, nous avions discuté des composants du bloc de métadonnées. Maintenant, nous allons jeter un œil aux éléments d'un bloc dans une Blockchain. Chaque bloc est composé de :

• Données - Les données d'un bloc dépendent en grande partie du type d'architecture de blockchain dont il relève. Par exemple, pour Bitcoin ou Litecoin, les données contenues dans les blocs contiendront des informations sur l'expéditeur, le destinataire et le nombre de pièces.
• Le hachage du bloc - Un hachage est une clé unique, presque comme une empreinte digitale. C'est une combinaison complexe de chiffres et de lettres. Chaque hachage de bloc est créé à l'aide d'un algorithme de hachage cryptographique particulier - SHA256. Dès qu'un bloc est créé, une clé de hachage est générée. Toute modification apportée au bloc modifiera également automatiquement son hachage. En d'autres termes, le hachage de bloc permet de détecter toute modification apportée à un bloc.
• Le hachage du bloc précédent - En plus de contenir sa clé de hachage unique, un bloc doit également contenir le hachage du bloc qui le précède immédiatement. C'est cette fonctionnalité qui aide à créer une chaîne connectée dans l'architecture de la blockchain et est l'élément principal derrière sa sécurité.

Étant donné que tous les blocs validés dans une Blockchain sont dérivés du Genesis Block, toute tentative de corruption ou de violation d'un seul bloc créera une réaction en chaîne, favorisant le changement de tous les blocs. Si cela se produit, tous les blocs transmettront les informations incorrectes, rendant ainsi l'ensemble de la Blockchain invalide. Cependant, des modifications peuvent être apportées à l'architecture Blockchain via l'algorithme de consensus.

Qu'est-ce qu'un algorithme de consensus ?

L'algorithme de consensus fait référence au mécanisme ou au protocole qui garantit que la copie locale du registre Blockchain détenue par les membres individuels est cohérente les unes avec les autres et est mise à jour avec la dernière version. Cela permet d'assurer l'uniformité et la synchronicité au sein de l'architecture de la blockchain. Voici les trois algorithmes de consensus les plus utilisés :

Preuve de travail (POW)

Le POW vous oblige à résoudre un casse-tête de calcul complexe pour créer et ajouter de nouveaux blocs dans le réseau Blockchain. Donc, vous devez deviner la chaîne particulière qui produit un hachage de 256 bits, tel que propagé par l'algorithme de hachage SHA256. Puisqu'il faut faire des millions de suppositions pour vérifier le hachage, il porte le nom de "preuve de travail".

Preuve de participation (POS)

Le protocole POS considère tous les nœuds du système comme des validateurs qui peuvent valider les transactions pour gagner des frais de transaction. POS sélectionne au hasard ces nœuds pour valider les blocs - la probabilité derrière la sélection aléatoire d'un nœud dépend du montant de la participation de ce nœud.

Tolérance aux pannes byzantine simplifiée (SBFT)

Dans cette approche, il y a un seul nœud (validateur) qui regroupe les transactions proposées pour créer un nouveau bloc dans la Blockchain. Le validateur est appelé la Partie. Ici, lorsque le nombre minimum d'autres nœuds dans le réseau rectifie le bloc nouvellement créé, un consensus est atteint.

Comment créer une architecture Blockchain ?

Pour construire une architecture Blockchain, vous devez d'abord vous occuper de deux choses :

• Réseau Blockchain - Il s'agit de l'infrastructure de l'application Blockchain placée dans un environnement particulier dans une ou quelques organisations.
• Code Blockchain - Il fait référence aux tâches et aux objectifs que l'application Blockchain vise à effectuer.

Aujourd'hui, développer une architecture Blockchain est plus facile, grâce à la disponibilité généralisée de solutions open source. Hyperledger de Linux Foundation est la plate-forme la plus populaire utilisée pour créer une architecture de blockchain privée. Outre Hyperledger, Ethereum et Corda sont également d'excellents outils pour développer l'architecture Blockchain.

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Comment créer un réseau Blockchain ?

Un réseau Blockchain se forme lorsqu'une ou plusieurs organisations décident d'investir dans une solution Blockchain. Ce réseau peut être considéré soit comme des organisations individuelles avec leurs membres du personnel, soit comme un tout du point de vue de l'infrastructure technique de toutes les organisations combinées.

Habituellement, plusieurs parties sont impliquées dans un réseau Blockchain. L'objectif des applications/solutions Blockchain est d'organiser ces parties en formant un système peer-to-peer transparent dans lequel chaque membre peut suivre et surveiller toutes les activités en temps réel. Cette fonctionnalité permet d'éliminer tous les risques associés à la transaction ou à l'entreprise.

Dans un réseau Blockchain, chaque organisation participante possède une copie individuelle du registre qui est synchronisée avec des protocoles uniques et des couches techniques du réseau Blockchain (pairs). Le service de commande peut être partagé entre toutes les parties contrôlant les transactions et leur commande dans le réseau Blockchain. Encore une fois, la fonction de fournisseur de services d'adhésion (MSP) permet l'accès à des utilisateurs particuliers à l'intérieur du réseau pour maintenir la confidentialité et la sécurité du réseau. Enfin, toutes les transactions contenues dans le réseau sont enregistrées dans un grand livre.

Comment créer le Code Blockchain ?

Une fois le réseau Blockchain en place, les parties concernées doivent parvenir à un consensus sur le type de transactions commerciales qui doivent avoir lieu au sein de l'architecture Blockchain. Ce consensus est atteint sous la forme d'un accord juridique, connu sous le nom de Smart Contracts. C'est le code Blockchain, alias Chaincode. Comme tout document juridique, les contrats intelligents contiennent les informations sur les participants, les actifs et les transactions à effectuer. Chaque transaction nécessite une fonction de processeur transactionnel qui décrit les processus qui se produiront une fois la transaction exécutée.

Les avantages de l'architecture Blockchain

En mettant en place une architecture Blockchain, les organisations peuvent bénéficier des avantages suivants :

• Réduction des coûts

Les entreprises dépensent généralement des sommes considérables pour maintenir des bases de données centralisées susceptibles de faire l'objet de cyberattaques. Avec une structure Blockchain en place, une chose est sûre, les organisations n'ont pas à se soucier des violations de la sécurité et du système. Par conséquent, ils n'ont pas besoin de dépenser de l'argent supplémentaire pour renforcer la sécurité du système.

• Transparence accrue

Dans une structure Blockchain, les membres peuvent vérifier l'historique de n'importe quelle transaction à tout moment. Ainsi, contrairement à une base de données centralisée, il s'agit d'une archive sans cesse croissante dans laquelle les membres bénéficient d'une transparence totale.

• Sécurité des données

Une fois que vous avez entré des informations (données) dans la structure Blockchain, il est presque impossible de la falsifier ou de la corrompre. Toute modification apportée à la Blockchain doit être validée par tous les membres du réseau, ce qui rend le processus long et chronophage. Naturellement, le quotient de sécurité des données est très élevé dans l'architecture Blockchain.

Voilà donc l'architecture Blockchain en un mot !

Nous espérons que cela vous aidera à mieux comprendre cette technologie émergente.

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