Comprendre le réseau Bitcoin

Qu'est-ce que Bitcoin ? Ce qui peut d'abord sembler être une question triviale ne s'avère pas si simple. L'aspect philosophique de la question restera toujours ouvert au débat (nous avons d'ailleurs proposé une réponse détaillée dans le chapitre précédent), mais l'aspect technique est plus objectif. C'est sur quoi nous nous pencherons dans cet article : qu'est-ce que le réseau Bitcoin et comment fonctionne-t-il ?

Comme point de départ, nous pouvons dire que Bitcoin est un registre global : une base de donnée gardant la trace de soldes, ou en d'autres termes combien d'unités de bitcoin chaque personne possède.

Ces unités sont émises par le protocole Bitcoin lui-même, qui est du code vivant en ligne parmi les participants de son réseau. Il n'y a pas d'entité centralisée qui émet de bitcoins ou qui contrôle ou met à jour le registre. Bitcoin est entièrement décentralisé.

Bitcoin est donc un registre de transactions qui est partagé de façon globale entre un grand nombre de participants à son réseau. Ainsi, le registre n'existe non pas une fois mais des milliers de fois en tant que copies identiques et continuellement mises à jour, stockées par les nombreux participants du réseau.

Vous vous imaginez probablement que des bitcoins sont déplacés sur ce réseau lors d'envois, mais en réalité rien ne bouge vraiment. Lorsque des bitcoins sont "envoyés" ou "reçus", la seule chose qui se passe est une mise à jour du registre Bitcoin. Lorsqu'une transaction est faite, les unités transférées sont tout simplement déduites du solde de l'expéditeur et ajoutées à celui du bénéficiaire.

Posséder un solde de bitcoins, ce qui est appelé une clé publique, revient à connaître sa clé privée correspondante. Les unités de bitcoin qui sont associées à cette paire de clé publique-privée peuvent être "débloquées" ou "dépensées" en utilisant ces clés ensemble afin de créer une signature numérique unique qui indiquera au registre Bitcoin que ces unités peuvent bel et bien être déplacées vers une autre adresse.

Donc, lorsque des bitcoins sont envoyés et reçus, une mise à jour est effectuée dans le registre Bitcoin disant simplement que les unités en question ont changé de main et sont désormais attribuées à une nouvelle clé publique.

De nombreuses facettes

Avec ce premier aperçu en tête, nous pouvons déjà résumer que Bitcoin est un registre distribué en ligne qui compose un réseau global possédant son propre actif.

Au passage, on notera que Bitcoin avec un b majuscule réfère au réseau, tandis que bitcoin avec un b minuscule réfère à l'actif. On peut donc dire que Bitcoin est à la fois une base de données, un réseau de transaction et un actif.

Bitcoin est souvent comparé à des infrastructures de paiement traditionnelles comme PayPal ou Visa. Bien qu'il puisse y avoir des similitudes, la comparaison est fondamentalement mauvaise. Il est vrai que Bitcoin est un réseau tout Visa ou PayPal, mais contrairement à eux le réseau Bitcoin possède son propre actif, tandis que Visa / PayPal se repose sur des devises fiduciaires pour agir en tant qu'unités de valeur sur leur réseau.

Pour continuer cette comparaison, ni le registre de PayPal ni celui de Visa n'est distribué. Leurs bases de données sont contrôlées et gérées par ces entreprises directement, tandis que personne n'a le pouvoir de contrôler seul le registre Bitcoin.

Ces différences peuvent sembler ténues de prime abord, mais elles sont fondamentales. Le fondateur anonyme de Bitcoin, Satoshi Nakamoto, n'avait d'ailleurs pas choisi ses mots au hasard. Dans son livre blanc, il décrivait en effet Bitcoin comme un système de cash électronique pair-à-pair.

Avec du recul, il aurait probablement du mettre plus en avant le terme de "cash", considérant qu'il a une signification bien précise et réfère à un aspect spécifique de la théorie monétaire : le cash est défini comme "argent de base", c'est-à-dire l'actif natif d'un réseau.

Ayant été introduit comme système de cash, Bitcoin renforce ainsi sa différence fondamentale avec des réseaux de paiement comme PayPal ou Visa, qui devraient plutôt être décrits comme des réseaux de devises.

Parce que Bitcoin a été conçu comme système de cash avec son propre actif natif, on peut facilement faire le lien entre bitcoin l'actif et l'or, puisque ce dernier est aussi un actif de base. Toutefois, la comparaison s'arrête là puisque l'or ne possède pas de réseau de transaction inhérent.

En résumé, bitcoin est un actif de base ainsi que l'actif natif du réseau Bitcoin.

Avec cette définition, Bitcoin peut être considéré comme une synthèse réunissant le meilleur de tous les mondes. Ainsi, certains ont qualifié le bitcoin de morceaux de super-or volant à l'intérieur d'un PayPal inarrêtable.

Les comptables décentralisés de Bitcoin

Nous savons désormais que Bitcoin est un type d'argent similaire à l'or, vivant dans son propre réseau de transactions basé sur un registre décentralisé. Mais si personne ne contrôle ce réseau, comment garde-t-il un historique des transactions correct ? Au lieu de confier cette tâche à une seule entité, ce sont une multitude de participants au réseau qui agissent comme des comptables décentralisés.

Les mineurs

La première et plus connue catégorie de participants au réseau Bitcoin sont les mineurs. Leur rôle est d'agréger en blocs les nouvelles transactions soumises au réseau par les nœuds, puis d'ajouter ces blocs à la suite de la blockchain Bitcoin.

Ils s'assurent ainsi que le registre soit maintenu et à jour, et que les transactions soient continuellement exécutées. Sans les mineurs, aucune transaction ne serait traitée sur le réseau Bitcoin.

Les nœuds complets

En plus des mineurs, les nœuds complets ("full nodes" en anglais) sont une autre catégorie de participants au réseau, qui est également essentielle à son bon fonctionnement.

Leur tâche est de vérifier et valider chaque nouvelle transaction qui apparaît sur le réseau Bitcoin. Ils s'assurent qu'elles respectent les règles du réseau, rejettent celles qui ne sont pas conformes et ajoutent les autres à ce qu'on appelle une mempool. La mempool stocke les transactions en attente de traitement qui ont été approuvées par les nœuds. Les mineurs puisent ensuite dans cette mempool pour constituer des blocs et exécuter les transactions en les inscrivant de façon irrévocable à la blockchain.

Les nœuds légers

Comme leur nom l'indique, les nœuds légers sont une version simplifiée des nœuds complets. Alors que ces derniers conservent une version complète de la blockchain Bitcoin, les nœuds légers ne conservent qu'une version fortement réduite du registre. Ils permettent ainsi à quiconque de pouvoir vérifier des transactions Bitcoin plus facilement, sans avoir à gérer les ressources informatiques exigées par un nœud complet.

Règles et consensus

Si les mineurs et les nœuds sont les comptables décentralisés du réseau Bitcoin, comment s'assure-t-on que leur travail soit effectué correctement ? Qu'est-ce qui les incite à le faire ?

C'est là qu'entre en jeu le mécanisme de consensus d'une blockchain, un système appelé preuve de travail ("Proof-of-Work" en anglais) dans le cas de Bitcoin.

Ce mécanisme implique les différents participants du réseau dans des tâches de vérification du travail des autres afin de s'assurer que chacun suive les règles correctement.

Comme expliqué plus haut, les nœuds reçoivent les transactions soumises par les utilisateurs envoyant des bitcoins et vérifient qu'elles respectent les règles du réseau.

Une fois fait, les mineurs entrent en compétition pour pouvoir ajouter chaque nouveau bloc de transactions à la blockchain. Cette compétition prend la forme de problèmes mathématiques complexes que les mineurs essaient de résoudre en utilisant du matériel informatique spécialisé. Le premier à résoudre le problème gagne le droit de traiter le bloc, de le communiquer à tous les autres mineurs qui vérifieront la solution du problème, et de recevoir la récompense en BTC qui vient avec.

La récompense pour ce travail et la dépense d'énergie que les mineurs effectuent consiste en un subside par bloc et des frais de transaction. Le subside est un montant fixe de BTC prédéfini pour chaque bloc qu'un mineur ajoute à la blockchain. Les frais de transaction sont le coût variable que paient les utilisateurs ayant effectué une transaction dans le bloc en question. C'est ainsi que les mineurs sont incités et payés pour leur travail de comptabilité décentralisée.

Quant aux nœuds complets, ceux-ci ne sont pas payés. Contrairement aux mineurs, leur travail n'est pas gourmand en ressources coûteuses. Valider des transactions est comparativement simple et peut être fait avec un ordinateur standard.

Toutefois, les nœuds ont l'avantage d'être un genre de VIP du réseau Bitcoin. Comme ce sont eux qui valident les transactions, ils n'ont pas besoin de faire confiance à d'autres participants et peuvent directement vérifier eux-mêmes ce qu'il se passe dans le registre. Ainsi, de nombreux utilisateurs (y compris des mineurs) opèrent leur propre nœud complet et participent ainsi activement à faire respecter les règles du réseau Bitcoin, augmentant ainsi sa qualité et sa sécurité.

Vous comprenez désormais ce qu'est Bitcoin et comment fonctionne son réseau. Le chapitre suivant explorera plus en détail comment fonctionne une transaction Bitcoin.