Masterclass #11 : comment fonctionne le réseau Bitcoin

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Découvrez une introduction aux basiques du fonctionnement du réseau Bitcoin. Ce dernier intervient en plusieurs étapes et constitue un réseau décentralisé.

Les bases du fonctionnement du Bitcoin 

Avant d’entrer dans les détails plus techniques lors des prochains épisodes, il est bon de rappeler les bases du fonctionnement du Bitcoin. Bitcoin est un réseau décentralisé offrant une solution de paiement et de transferts de valeurs peer-to-peer, c’est-à-dire ne passant par aucune tiers partie.

Dans la mesure où environ 36% de la population mondiale n’a pas accès aux banques et aux transferts internationaux, le Bitcoin répond d’ores et déjà à des problématiques de la finance traditionnelle. Mais son caractère le plus important reste sa décentralisation et sa transparence. 

En effet, le Bitcoin est comme un réseau d’ordinateurs tous connectés entre eux. En d’autres termes, la blockchain Bitcoin permet à n’importe qui d’utiliser du BTC, à n’importe quel moment et n’importe où dans le monde.

Dans la blockchain Bitcoin, les ordinateurs sont appelés les nœuds et peuvent être installés par quiconque le désire. Plus de nœuds seront connectés au réseau, plus le réseau sera sécurisé. 

Le réseau Bitcoin est donc un réseau “d’ordinateurs” et ce réseau vérifie et confirme les paiements entre les utilisateurs de Bitcoin. En effet, en créant une transaction, le logiciel Bitcoin crée une clé privée afin que personne d’autre ne puisse utiliser les BTC de l’utilisateur. Ces clés privées servent de preuve de détention d’un BTC et doivent être validées par les nœuds afin d’être dépensées de nouveau.

Pour faire simple, voici les étapes pour faire une transaction Bitcoin : 

• Un utilisateur crée et signe une transaction du montant qu’il désire. Puis envoie la transaction sur le réseau Bitcoin.
• Les nœuds vérifient que la clé privée est authentique, puis envoient les BTC vers l’adresse destinataire.
• Chaque nœud met à jour sa propre copie de la blockchain après le paiement. Chaque nœud garde une copie de toutes les transactions effectuées sur le réseau. Il est souvent appelé le Ledger.
• Le réseau informe alors le destinataire qu’il a bien reçu son BTC et obtient une nouvelle clé privée.

Etape 1 : la transaction

Une transaction Bitcoin est en soi un ensemble de données envoyées au réseau Bitcoin. Personne ne possède de Bitcoin ou n’envoie réellement de Bitcoin à quelqu’un d’autre. L’utilisateur envoie une instruction de transfert de BTC d’une adresse à une autre. Le réseau doit ensuite valider la véracité du transfert.

Une transaction contient donc essentiellement : 

• Le montant de BTC à envoyer
• L’adresse qui l’envoie ainsi qu’une signature de l’émetteur pour informer le réseau qu’il veut bien envoyer ses BTC. 
• L’adresse du destinataire.

La signature numérique est créée au moment de la création de la transaction et à partir de cette clé privée. Cela permet d’éviter le “double-spending” qui est la certification qu’un actif numérique n’a pas été dupliqué et donc que l’émetteur est bien le possesseur des jetons.

Etape 2 : dans le réseau Bitcoin

C’est ici qu’intervient la blockchain Bitcoin dans le processus, après la demande de transaction. Les nœuds Bitcoin reçoivent donc cet ensemble de données et vérifient si la clé privée est véridique en la comparant aux données complètes du réseau qu’ils gardent tous en permanence dans le Ledger.

Il est bon de signaler qu’une adresse Bitcoin est un ensemble de données qui prouve la possession de BTC. Personne ne possède vraiment de Bitcoin, puisque les Bitcoins ne quittent jamais le réseau. Seules les “preuves” de possession (UTXO que nous verrons plus tard) naviguent dans cet échange de peer-to-peer.

Les nœuds servent donc essentiellement à vérifier toutes ces données pour qu’elles puissent être validées et inscrites dans le Ledger. Ce livre d’ordre contient toutes les données pour savoir qui possède quel BTC et quel montant.

De plus, dans cette étape, la transaction n’est pas seulement un transfert de fonds d’un montant unique de BTC. En effet, si vous avez reçus deux transactions, une de 1 BTC et une autre de 2 BTC, vous possédez alors deux “preuves de possession” (UTXO) de 1 BTC et une autre de 2 BTC.

Alors, si vous désirez envoyer 1,5 BTC à quelqu’un, votre transaction va donc se servir de deux de vos adresses pour effectuer la transaction. Donc, en quelque sorte, vous créez un groupe de données pour les rassembler en une donnée et les envoyez au réseau Bitcoin afin qu’il vérifie le plus simplement possible.

Une fois validée par le nœud, l’information est donc envoyée aux autres nœuds et traverse ainsi la merveilleuse blockchain Bitcoin.

Etape 3 : la blockchain

Le réseau de nœuds doit encore mettre à jour le Ledger pour y inclure cette transaction. Dans la mesure où des milliers, ou des millions de transactions s’effectuent au même moment, un nœud doit prendre la décision de s’occuper d’une transaction en particulier.

Une fois qu’il prend en charge la transaction, il envoie un message à la blockchain pour prévenir qu’il veut l’ajouter au ledger. Ce message est appelé un “block” et intervient dans le processus de “minage”.

Chaque nœud permet “d’archiver” une transaction pour éviter les fraudes et libérer de l’espace dans le réseau. Comme on peut archiver un e-mail pour valider qu’on l’a bien lu dans sa boîte de messagerie.

La transaction n’est donc pas directement envoyée sur la blockchain, mais passe par une sorte de pool de transaction où les nœuds vont transformer leurs adresses de transactions choisies pour les transformer en blocks. Si une transaction attend trop longtemps dans la pool, les frais de transaction augmentent pour inciter les nœuds à sélectionner celle-ci, afin d’éviter qu’une transaction n’attende trop longtemps dans la “file d’attente”.

Chaque block créé par un mineur contient un “block header” pour informer la blockchain du contenu du block. Dans ce block header qui est comme un capuchon qui vient sceller le block contient un “hash” qui est comme une empreinte digitale numérique .

Le block est ensuite envoyé sur la blockchain qui va évaluer la difficulté de résolution de cette empreinte digitale, ou hash. En effet, les nœuds ne choisissent pas au hasard les transactions qu’ils désirent, puisqu’ils peuvent être récompensés pour leur tâche.

Plus ils choisissent une cible difficile avec un hash compliqué, plus ils seront récompensés s’ils réussissent à le résoudre. C’est pourquoi une machine performante est nécessaire pour ce processus.

Un simple nœud ne peut pas vraiment s’en charger, c’est le travail d’autres nœuds appelés “mineurs Bitcoin”. Ces mineurs déposent alors leur adresse (vers laquelle ils veulent recevoir leur récompense) sur le block, cette étape s’appelle la “coinbase transaction”. Soit la transaction originelle.

Le block peut enfin être mis sur la blockchain une fois que le mineur a fini son travail et reçu sa récompense. La blockchain se forme donc ainsi, avec un ensemble de block.

Etape 4 : les wallets

Les wallets sont la porte d’entrée et notre moyen d’interagir avec ce réseau et cette blockchain. Cela peut être des wallet sur ordinateur, téléphone ou des clés privées physiques.

En somme, les wallets servent essentiellement à gérer nos clés privées et à notifier les destinataires et les émetteurs que la transaction a bien été effectuée. Ils permettent également d’effectuer cette signature et donc d’approuver la transaction. 

Dans le web 2 nous avons besoin d’un identifiant et d’un mot de passe. Dans le processus de transaction de Bitcoin, il est nécessaire d’avoir une clé publique et une clé privée.