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Une blockchain, ou chaîne de blocs[1],[2], est une technologie numérique de stockage et de transmission d'informations sans autorité centrale, mise au point pour le système Bitcoin puis élargie à d'autres usages.
Techniquement, c'est une base de données distribuée, dont les informations envoyées par les utilisateurs et les liens internes à la base sont vérifiés, puis groupés à intervalles de temps réguliers en « blocs », lesquels forment ainsi une chaîne de plus en plus longue[3]. L'ensemble est sécurisé par cryptographie. Par extension, une chaîne de blocs est une base de données distribuée qui gère une liste d'enregistrements théoriquement protégés contre la falsification ou la modification par les nœuds de stockage ; c'est donc un registre distribué et sécurisé de toutes les transactions effectuées depuis le démarrage du système réparti[4].
Il existe une analogie avec le réseau Internet, car dans les deux cas les technologies emploient des protocoles informatiques liés à une infrastructure décentralisée. Internet permet de transférer des paquets de données d'un serveur « sûr » à des clients distants (charge aux destinataires de vérifier l'intégrité des données transmises), alors qu'une blockchain permet à la « confiance » de s'établir entre des agents distincts du système[5]. Avec la technologie blockchain, le « tiers de confiance » devient le système lui-même : chaque élément réparti de la blockchain contient les éléments nécessaires pour garantir l'intégrité des données échangées (par un algorithme cryptographique).
Une blockchain est une technologie informatique enregistrant des transactions,— de manière partagée, distribuée ou répartie — représentant comme un grand livre distribué (bien que des grands livres distribués puissent reposer sur d'autres technologies).
La blockchain ouverte se différencie de la technologie traditionnelle des bases de données : au lieu d'une unique base gérée par un unique propriétaire qui partage les données, dans le réseau blockchain les participants au réseau ont leur propre copie de la base: l'information est dissimilée à divers participants[6],[7]
- consensus
Un algorithme de consensus sécurisé peut assurer un accord unanime sur le contenu correct des données, assurer la conformité des copies des données convenues et assurer l'absence ultérieure de tricherie par altération des données. Cela permet à nombre de personnes ou d'entités — collaborateurs ou concurrents — de convenir d'un consensus sur des informations et d'enregistrer de manière immuable ce consensus de la vérité. Pour cette raison, la blockchain a été décrite comme une « infrastructure de confiance »[8],[9].[réf. souhaitée]
Normalisation ISO
Le terme est largement utilisé au point d'être parfois vidé de cette substance[10].
Pour éviter cela, des standards sont définis.
- ISO 22739:2020 : Chaîne de blocs et technologies de registres distribués — Vocabulaire (Blockchain and distributed ledger technologies — Vocabulary)
- ISO/TR 23244:2020 : Blockchain and distributed ledger technologies — Privacy and personally identifiable information protection considerations
- ISO/TR 23455:2019 : Blockchain and distributed ledger technologies — Overview of and interactions between smart contracts in blockchain and distributed ledger technology systems
- ISO/TR 23576:2020 : Blockchain and distributed ledger technologies — Security management of digital asset custodians
« §3.6 blockchain: distributed ledger (3.22) with confirmed blocks (3.9) organized in an append-only, sequential chain using cryptographic links (3.16) »
« §3.6 chaîne de blocs : registre distribué (3.22) avec des blocs confirmés (3.9) organisés en chaîne séquentielle incrémentale utilisant des liens cryptographiques (3.16) »
La norme ISO définit par ailleurs 84 termes de vocabulaire[11].
Terminologie
La banque de France distingue deux types de chaînes de blocs (ou blockchain)[12]:
- sont appelées "blockchains publiques" les chaînes de blocs accessibles depuis l'Internet comme Bitcoin ou Ethereum ;
- sont appelées "blockchains privées" ou « permissionnées » les chaînes de blocs réservées à certains utilisateurs par un contrôle d'accès centralisé.
Selon le Sénat français, l'utilisation des termes public et privé dans ce contexte relève d'un piège sémantique:
« La distinction blockchain(s) publiques/ blockchain(s) privées ne repose pas sur une distinction entre blockchain(s) de personnes publiques (États, collectivités...) et blockchain(s) de personnes privées (entreprises, ONG...), mais sur le caractère ouvert ou fermé de la blockchain, les protocoles de chaînes de blocs pouvant être distingués selon qu'ils sont ouverts à l'écriture et à la lecture sans restriction ou que l'une ou l'autre de ces opérations est soumise à l'acceptation d'un tiers. Cette distinction peut aussi résulter de l'utilisation ou non d'une cryptomonnaie comme méthode d'incitation. On parlera alors de blockchain(s) ouvertes ( permissionless ) ou fermées ( permissioned ) ou encore de blockchain(s) publiques ou privées. »
Le norme ISO 22739:2020(fr) sur les technologies de chaîne de blocs et de registre distribué définit notamment les éléments de vocabulaire "avec permission" et "sans permission"[13].
Travaux antérieurs
La première étude sur les chaînes de blocs cryptographiquement sécurisées a été décrite en 1991 par Haber (en) et Stornetta (en)[14]. Ils voulaient mettre en application un système où les documents horodatés ne pourraient pas être falsifiés ou antidatés. En 1992, Bayer (en), Haber et Stornetta ont incorporé le concept d'arbre de Merkle au système, ce qui a amélioré son efficacité en permettant à plusieurs documents d'être assemblés en un seul bloc[15].
Selon le chercheur Ittai Abraham, le premier système de certification décentralisé est celui de la société Surety, qui publie chaque semaine depuis 1995 un certificat cryptographique de sa base de données dans la rubrique « Annonces et objets trouvés » de The New York Times[16].
La première chaîne de blocs appliquée à une crypto-monnaie a été conceptualisée par une personne (ou une équipe) connue sous le nom de Satoshi Nakamoto en 2008. Elle a été implémentée l'année suivante par Nakamoto en tant que composant principal du bitcoin, où elle sert de registre public à toutes les transactions sur le réseau[17].
Émergence
Depuis lors, beaucoup de monnaies virtuelles et de cryptomonnaies utilisent les chaînes de blocs pour leur sécurité. Les transactions sur une chaîne de blocs sont pratiquement impossibles à annuler parce que les chaînes de blocs sont résistantes aux changements[18].
Après 2008, la blockchain et les cryptomonnaies qui en dépendent — sans banque centrale de monnaie légale et sans territoire défini d'échangeabilité — ont souvent été présentées comme une source presque miraculeuse d'enrichissement, suscitant l'intérêt de la bourse alors plongée dans le marasme de la crise de 2008. De nombreuses entreprises se sont alors rebaptisées en intégrant le mot « blockchain » ou « bitcoin » dans leur nouveau nom (procédure illégale dans certains pays, dont les États-Unis car pouvant s'apparenter à de la désinformation et à de la publicité mensongère). Une étude, publiée dans Economics Letters en août 2019, a montré que ces entreprises y gagnent significativement en notoriété ou valeur durant deux mois, mais que cet effet s'estompe et s'inverse ensuite en effet négatif (dans les cinq mois après le changement)[19]. Les auteurs invitent les investisseurs à être prudents à l'égard d'entreprises changeant de nom avant d'investir réellement dans la blockchain, ces changements de nom, de façade, étant généralement uniquement destinés à profiter de « l'hystérie entourant la hausse des prix du bitcoin »[19].
Aux États-Unis, de nombreuses sociétés ont été citées à comparaître devant la Securities and Exchange Commission (SEC) pour avoir inclus le terme « blockchain » dans leur nom en l'absence d'un lien clair avec le domaine. Ainsi la société Bioptix est devenue Riot Blockchain, qui est passée du domaine vétérinaire au service bancaire ( le Minage de cryptomonnaie) de Bitcoin[20].
En 2023, des transactions enregistrées en blockchain sont utilisées pour réaliser des transactions financières (paiements et envois de fonds, prêts commerciaux...) sur les marchés des actions, de la gestion de patrimoine, et pour la première fois pour assurer des transferts de fonds d'une banque centrale (Banque d'Angleterre) [21].
Des approches dites cross-chain ou multichain (c'est aussi le nom d'une cryptomonnaie : MULTI pour Multichain)[22] émergent, pour permettre des transactions d'actifs (cryptomonnaies) et/ou d'informations, entre des blockchains distinctes (système cross-chain d'interopérabilité). Elles facilitent l'échange d'actifs et d'informations entre des blockchains distinctes[23], mais avec moins de sécurité.
On parle aussi de Plateforme Multichain (plateforme open source permettant de créer et déployer des blockchains privées pour des utilisations spécifiques avec contrôles d'accès, des actifs et des règles de consensus comme sur une blockchain unique, facilitant ainsi la création d'applications blockchain sans avoir à partir de rien[24].
Le 14 Juillet 2023, Geist Finance (société créée pour prêter ou emprunter des cryptomonnaies) s'est déclaré en faillite[25] car incapable de récupérer les cryptomonnaies de ses clients (équivalent de plus de 100 millions de dollars volés par un pirate ayant réussi à entrer dans le système Multichain et son module Chainlink, dans une blockchain de la Fondation Fantom (créée en 2018)[26].
Premières règlementations
Le développement des registres distribués et des crypto-actifs a conduit à une mise à jour de la réglementation. Par exemple, l'union européenne s'est dotée de deux lois:
- Règlement (UE) 2022/858 du Parlement européen et du Conseil du 30 mai 2022 sur un régime pilote pour les infrastructures de marché reposant sur la technologie des registres distribués[27],
- Règlement (UE) 2023/1114 du Parlement européen et du Conseil du 31 mai 2023 sur les marchés de crypto-actifs[28].
Fiabilité
Cette section a besoin d'être recyclée (octobre 2024).
Motif : Le terme fiabilité est un terme technique non défini dans cette section. Cette section parle plutôt d'audit, de fraude ou de cybersécurité. Le titre de la section est son introduction sont donc à revoir....
Motif : Le terme fiabilité est un terme technique non défini dans cette section. Cette section parle plutôt d'audit, de fraude ou de cybersécurité. Le titre de la section est son introduction sont donc à revoir....
Les médias présentent souvent la blockchain, notamment utilisée en crypto-monnaies, comme immuable, impossible à pirater et anti-fraude[29].
Alors que dans les années 2020 certains suggèrent de remplacer tout ou partie des audits financiers (ou d'autres types d'audits) par des blockchains[30], une étude (2020) a voulu vérifier si dans les faits, le degré de sécurité des crypto-monnaies et des registres de blockchain est aussi élevé qu'on le dit généralement[29].
Les auteurs, Castonguay et Stein Smith, ont compilé et étudié la littérature existante sur les offres initiales de cryptomonnaie, les niveaux de sécurité, les vols et piratages de blockchains et de plateformes fondées sur la blockchain ou dans les portefeuilles de crypto-monnaies[29]. Ils en ont conclu : « Contrairement à la presse populaire, nous constatons qu'en pratique, la blockchain et les crypto-monnaies sont plus sujettes aux malversations, à la fraude et à la manipulation qu'on ne le pense généralement. La sécurité et la confiance fournies par la blockchain en tant qu'outil technologique ne sont pas plus sûres que le code sous-jacent qui établit la blockchain et la valeur dérivée des cryptomonnaies n'est pas plus fiable que l'entité développant la crypto-monnaie. Ni l'un ni l'autre ne sont sans vulnérabilités. Le scepticisme et une diligence raisonnable appropriée doivent être maintenus pour toute entité cherchant à utiliser la technologie blockchain ou à investir dans les crypto-monnaies »[29].
En d'autres termes la fiabilité de la blockchain[à définir] dépend largement de la méthode employée pour la sécuriser, elle n'est pas automatiquement immuable.
Selon une analyse du point de vue des professionnels de l'audit financier, fait à partir d'une revue de la littérature structurée, publiée en 2021 par l'universitaire américaine Carol Springer Sargent[31], « l'affirmation répandue selon laquelle la vérification consensuelle peut remplacer les états financiers ou leur audit requis » est fausse : dans les contextes d'audits, les données vérifiées et stockées dans la blockchain « sont considérablement en deçà des états financiers audités[30]. »
En juin 2022, un rapport financé par la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) américaine indique qu'une blockchain peut être en dépendance d'un seul acteur banque en ligne (une blockchain excessivement centralisée) qui exploite les faiblesses des propriétés de sécurité (faible qualité de la mise en oeuvre chez les autres acteurs bancaires).
Enjeux sociaux
La blockchain peut avoir des effets positifs, ou conduire à de graves dérives, criminelles et/ou totalitaires (notamment si utilisée contre la démocratie, par exemple pour le système de crédit social ou d'autres formes de surveillance et contrôle des citoyens dans des régimes autoritaires ou dictatoriaux)[33].
Enjeux sociaux-technologiques
La blockchain est souvent présentée comme une solution-miracle, mathématique et informatique, qui est génératrice de confiance[34] et qui, mise au service de divers systèmes socio-techniques, a de fortes potentialités de transformation socialement utiles, comme la traçabilité dans les chaînes d'approvisionnement, le e-procurement[35],[36],[37] et le commerce des arts ou la gestion des données de santé[38] ; « contrat intelligent » (dont les impacts sociaux sont encore discutés) ; outils de soutenabilité (qui en 2019 n'avait pas encore pu faire ses preuves, faute de données fiables et accessibles)[39]. Toutefois, ses usages (pour les actifs financiers notamment) ne sont pas encore régulés[40], et sa consommation rapidement croissante d'énergie, ainsi que sa contribution aux émissions mondiales de CO2, via plusieurs types d'usages interrogent quant à sa soutenabilité socioenvironnementale.
La blockchain se présente comme « technologiquement neutre », mais selon le cyber philosophe Michel Bauwens dans Le Monde (2016), « la technologie n'est jamais neutre. C'est un terrain de conflit influencé par les imaginaires et les intérêts des personnes chargées de son design. La blockchain dérive ainsi d'une vision de l'homme très particulière : des individus autonomes passent des contrats entre eux. Ils n'ont pas besoin de collectif, de communauté. Et les contrats sont fondés sur une forme de propriété. Comme au Monopoly, sans jetons vous ne jouez pas. Un paysan indien de l'Uttar Pradesh, qui n'a pas d'ordinateur, est exclu. L'idéologie prend une connotation anarcho-capitaliste, doublée d'une vision libertarienne à l'américaine »[32]. De plus, pour supposément créer de la confiance entre deux personnes, la blockchain impose de vérifier l'intégralité du réseau. « C'est loufoque ! À cause de l'énergie dépensée, mais aussi en termes de confiance humaine »[32], confiance qui est au contraire la base du peer-to-peer tel qu'utilisé dans l'économie collaborative et les communs, l'open source, le crowdsourcing, les Fablabs, les micro-usines, le mouvement des makers, l'agriculture urbaine, etc. lesquels ouvriraient selon Bauwens sur une société post-capitaliste[41].
Enjeux sociaux-économiques
La blockchain voulait se passer d'intermédiaires, mais elle déplace la confiance, des intermédiaires traditionnels (banquiers, notaires, société de services énergétiques, etc.) vers la technologie, le code (qui peut comporter des bugs) et donc vers ceux qui l'élaborent (mineurs et développeurs de software notamment) et les fournisseurs d'électricité… « avec quels risques sociaux ? » s'interrogent en 2018 Energy-Cities et l'Ademe[42] ; avec quels éventuels biais d'excès de confiance envers la technologie numérique ? « Ces nouveaux intermédiaires – qui pourront de plus constituer une porte d'entrée importante pour les GAFA (Google, Amazon, Facebook, Apple) - auront-ils notre préférence ? »[42].
Selon ses promoteurs, la blockchain pourrait faciliter la lutte contre la fraude fiscale (par exemple, selon deux chercheurs de Dubaï, via un système d'imposition des personnes et des entreprises fixant un taux prédéterminé lié aux revenus bruts plutôt qu'au revenu net)[43], collecter et gérer les taxes et impôts (ce qui avait été proposé en Chine en 2020 par Juan Wang, de l'université de Jilin[44] — sans succès—, etc.), ou aider les banques, États et entreprises à vérifier la conformité, probité et intégrité des personnes/clients vis-à-vis de législations visant à prévenir la corruption, l'usurpation d'identité, diverses fraudes, le blanchiment d'argent, les fake-news ou encore le financement du terrorisme.
Dans les faits, les crypto-monnaies ont été rapidement utilisées par des activités illégitimes tels que blanchiment d'argent, d'arnaques financières ou encore du financement de guerres et du terrorisme ou l'évasion fiscale. L'ampleur de la fraude fiscale en Europe est inconnue, de même que la part d'utilisation abusive de monnaies virtuelles dans ce domaine. Avant 2010, la fraude aurait dépassé les 7 milliards d'euros[45].
En 2022, alors que « plus de 100 millions de personnes détiennent une crypto-monnaie, principalement à titre d'actif spéculatif »[46], selon Howson et de Vries (dont les travaux ont été maintes fois corrigés et indiqués par plusieurs études scientfiques évaluées par des pairs comme étant fausses[47],[48],[49]) : « la trajectoire non-soutenable de certaines crypto-monnaies a un impact disproportionné sur les communautés pauvres et vulnérables où les producteurs de crypto-monnaies et d'autres acteurs profitent des instabilités économiques, de la faiblesse des réglementations et de l'accès à une énergie et à d'autres ressources bon marché […] Si l'adoption massive du bitcoin se poursuit, une escalade de la crise climatique est inévitable, exacerbant de manière disproportionnée les défis sociaux et environnementaux pour les communautés qui connaissent déjà de multiples dimensions de privation »[46]. Des États ou régions connaissent une « ruée vers le minage » ; la haute volatilité des cryptomonnaies et les aléas du minage peut plonger les mineurs les moins bien formés et/ou les moins équipés en matériel informatique vers la faillite, alors qu'ils ont parfois quitté leur métier en espérant ainsi s'enrichir (ainsi, en 2018, la capitalisation boursière totale de toutes les crypto-monnaies a atteint 728 milliards de dollars, mais seulement trois semaines après ce pic, elle chutait à environ 360 milliards de dollars). Elle est depuis remontée avec notamment la capitalisation du Bitcoin seul qui dépasse la capitalisation en mars 2024[50]. Le minage, très énergivore, bénéficie souvent de tarifs avantageux (exemple : le groupe canadien Hut 8 affirme en 2022 disposer de 100 000 machines en fonctionnement réparties dans trois centres de minage (soit 127,5 péta de hachage par seconde) et d'une électricité sécurisée à un prix très bas (3,5 cents le kWh en moyenne) pour 209 MW de capacité d'achat contractualisée d'électricité[51].
Aspects juridiques
La chaîne de blocs pose des questions juridiques nouvelles[52] relatives, notamment, au droit de la concurrence[53], au droit à la vie privée[54], à la propriété intellectuelle, au droit du contrat et à la gouvernance de la chaîne[52].
Une distinction existe entre deux types de chaînes de blocs:
- Une blockchain fermée dite blockchain privée fonctionne dans un cadre établi. Ce cadre est défini par des règles qui régissent le fonctionnement et qui peuvent éventuellement être liées au code source du logiciel. Dans ces chaînes de blocs de consortium, les nœuds participant au consensus sont définis. C'est le cas du projet de l'entreprise R3.
- Une blockchain ouverte dite blockchain publique ne crée pas d'autre règle que celle du code constitué par la technologie protocolaire et logicielle qui la compose. ces chaînes de blocs ouvertes fonctionnent sans tiers de confiance, évoquant une forme d'idéalisme technologique et communautaire.
La blockchain a fait émerger de nouvelles formes de preuves de propriété comme la propriété numérique (NFT), éventuellement associée à de nouvelles sources de revenus, posant la question de la protection des droits numériques échangés. La juriste et Docteur en Droit Sabine Van Haecke Lepic suggère « l'incorporation d'une clause de Métavers[Quoi ?] et d'une clause de consentement éclairé[Quoi ?] dans le contrat intelligent, comme la réponse pour rendre ces droits applicables et interopérables à travers divers Métavers. »[55].
Divers auteurs, dont par exemple la juriste et militante d'Internet Primavera De Filippi (du CNRS et du « Berkman Klein Center for Internet & Society » de l'université Harvard) et Samer Hassan en 2018, appellent à une régulation, à passer du stade « code is law » à un stade « law is code »[56].
Les changements juridiques pourraient être considérables. Pour le seul secteur de l'énergie, une étude faite par PwC, commandée par la représentation des consommateurs de Rhénanie-Nord-Westphalie (Verbraucherzentrale NRW) a conclu que créer un cadre légal et politique favorable à la massification de la blockchain dans ce secteur nécessiterait de significativement changer la législation actuelle[57].
En 2018, un rapport de la CNIL a estimé que la blockchain ne pose pas a priori problème, si ce n'est concernant le droit à l'effacement des données personnelles, imposé par le règlement général sur la protection des données[54].
Atteintes à la protection de la vie privée et des données personnelles
À la croisée de la théorie archivistique, de la vie privée, gouvernance financière et du droit émergeant de la Gouvernance d'Internet et de celle de l'information numérique, la blockchain pose des problèmes juridiques nouveaux, en particulier parce que :
- Sauf défaillance générale de l'Internet, chaque bloc de la blockchain, une fois validé par les mineurs, est inaltérable pour l'éternité (il ne peut plus être corrigé, ce qui est contraire au droit à l'oubli). Cette assertion est théorique ; en réalité cela est difficile, mais possible, dès que la majorité des mineurs accepte de modifier la chaine, comme cela s'est par exemple fait pour The DAO après qu'un attaquant ait volé des millions d'Ethers en profitant d'une vulnérabilité du code du contrat intelligent[33] ;
- une blockchain n'a pas d'autorité régulatrice interne (son code informatique est sa seule loi[58],[59]), ni de défenseur des droits, et elle semble souvent échapper aux droits nationaux[60], bien que la Chine l'ait interdite.
- dans un système de type Bitcoin, des pseudonymes et des adresses anonymisantes (suite de lettres et chiffres) identifient les acteurs. L'information liée à une transaction notée dans le registre décentralisé ne donne pas ou peu d'information sur le contexte général de l'échange. Si l'information (avant ou après validation du bloc qui la contient) n'est pas directement accessible pour le grand public[61], elle l'est, de manière illimitée, pour les mineurs (« chaque pair du réseau possède sa copie de la blockchain »). La facilité d'accès à la quantité d'informations personnelles et de métadonnées stockées dans le « grand livre » de la blockchain est en outre très « asymétrique », car il faut les logiciels et les compétences nécessaires pour les retrouver[33].
- La blockchain prouve qu'une donnée ou information spécifique a bien été enregistrée à un instant T, mais elle n'indique rien de sa véracité du fond, ni de l'honnêteté de la transaction[33],[62]. Il a été proposé d'enregistrer tous les diplômes, les droits d'auteurs ou brevets dans des blockchains, mais un diplôme acquis par tricherie non détectée ou une œuvre volée ou plagiée, un brevet malhonnête y seront intégrés de la même manière qu'un diplôme honnêtement acquis ou une œuvre originale ou un brevet justifié. De même manière, une erreur judiciaire pourrait être quasi-définitivement inscrite dans une blockchain enregistrant les actes de justice. L'enregistrement foncier ou notarial dans un pays en développement ne disposant pas encore de cadastre précis aurait les mêmes limites : selon une étude publiée en 2016, un cadastre numérique sur blockchain - même bénéficiant d'une architecture de sécurité appropriée et de contrôles de gestion de l'infrastructure - « ne garantit pas la fiabilité des informations en premier lieu, et aurait plusieurs limites en tant que solution à long terme pour maintenir des enregistrements numériques fiables »[62].
En tant que registre, la blockchain doit se conformer au RGPD, mais ses caractéristiques intrinsèques la font aussi entrer en conflit direct avec la protection de la vie privée et la protection des données, et en particulier avec :
- certaines exigences du Règlement général sur la protection des données (RGPD)[63] (qui impose une obligation de résultat et non de moyens, restant « neutres sur le plan technologique »)[63].
La blockchain n'étant pas un moteur de recherche, elle n'est pas juridiquement soumise au droit à l'oubli, mais ses interfaces d'accès (dès qu'elles relient une identité à une transaction) pourraient l'être. La conception d'une blockchain y rend néanmoins intrinsèquement impossible toute suppression d'un contenu faux, illicite ou inadéquat stocké dans un des blocs de la chaine, sauf par une action coordonnée de la majorité des nœuds individuels, ce qui semble difficile dans le cas de grandes chaines et alors qu'il n'y a - par principe - aucun acteur central. Ainsi, personne n'est tenu responsable de la non-application du droit à l'oubli dans la blockchain, observait Jude C. Umeh en 2016[64], sauf à considérer que l'ensemble des mineurs et/ou les concepteurs du logiciels en soient responsables ; - « le droit de déréférencement aussi dit droit à l'oubli »[33] (droit inscrit dans le droit européen[65] qui permet la correction d'informations inexactes, inadéquates ou excessives, pour permettre le pardon et la réhabilitation) ; impacts socio-environnementaux et empreinte carbone des grandes crypto-monnaies, etc.)[66], des sujets qui intéressent de nombreux investisseurs soucieux des implications éthiques et des impacts environnementaux de leurs choix d'investissement[67]. Selon Primavera de Filippi et Michel Reymond, une blockchain comme celle de Steem.it, qui met plus directement en relation des identités aux informations qu'elle « fige » pourrait être soumise au droit à l'oubli[33].
Empreinte carbone des blockchains, effets sur le climat
La British Blockchain Association arguait en 2018 que la blockchain pourrait aider à faire respecter certains objectifs climatiques grace notamment à une utilisation croissante d'énergie renouvelables partout dans le monde afin d'assurer l'apport en électricité nécessaire à la fonction de la blockchain[68], mais le minage est dénoncé par d'autres comme une catastrophe climatique ; ainsi, selon une étude publiée en 2017 dans la revue scientifique Nature Climate Change, l'usage du Bitcoin aurait émis plus de 69 millions de tonnes de dioxyde de carbone (CO2) en 2017, soit l'équivalent de la production en CO2 de l'Irlande ou environ 0,3 % de la production mondiale de gaz à effet de serre.
En 2018 au MIT, Stoll, Klaaßen et Gallersdörfer du Center for Energy and Environmental Policy Research ont estimé[69] l'empreinte énergétique du minage de Bitcoin : en novembre 2018, il aurait nécessité à lui seul une puissance électrique de 48,2 TWh, soit de 21,5 à 53,6 MtCO2 émis dans l'année, dont un pourcentage croissant basée sur des énergies renouvelables. Cette même année (2018), Cédric Villani note dans son rapport que « près de 4 % des émissions carbonées mondiales sont dues à la production et à l'utilisation des outils numériques, qui engendrent une consommation énergétique augmentant de 8,5 % par an et sa part dans la consommation mondiale d'électricité (en croissance de 2 % par an) pourrait atteindre 20 % (scénario modéré) ou 50 % (scénario pessimiste) en 2030, et être ainsi multipliée par dix en vingt ans. Vu le mix électrique mondial, la part d'émissions de gaz à effet de serre (GES) du numérique devrait ainsi passer de 2,5 % en 2015 à 5 % en 2020 (2,5 Gt) »[70].
En 2021, selon Digiconomist (média absolument pas fiable scientifiquement, orienté avec des intérêts dans la critique de la blockchain et des cryptomonnaies, leurs études ont été démontrées comme fausses de nombreuses fois) (estimation de 64,18 MtCO2 émises par Bitcoin, publiée en juillet 2021, à comparer avec quelque chose de comparable comme un autre secteur du numérique ou bien comme le secteur bancaire, on peut mettre en parallèle la quantité de valeur dont le transfert sécurisé est permis par la blockchain en fonction d'une dépense énergétique par rapport au transfert de valeur assuré par le système bancaire pour sa propre dépense énergétique. on peut aussi ajouter quelle est la part des énergies renouvelables utilisées pour chacun des objets de comparaison) et selon l'index CBECI (Cambridge Bitcoin Energy Consumption) de l'université de Cambridge (à revoir car leur mode de calcul et d'évaluation a été prouvé comme étant non fiable par plusieurs études ultérieures), l'empreinte carbone et environnementale de plusieurs blockchains croît de manière préoccupante (celles, cumulées, du Bitcoin et de l'Ethereum ont été évaluées en juillet 2021 à 90,31 MtCO2 ; presque autant que les émissions cumulées de la Belgique : 91,20 MtCO2)[71],[72].
En 2022, le minage du Bitcoin a « une empreinte carbone qui a, à elle seule, dépassé celle de l'industrie de l'extraction de l'or »[46], alors qu'en termes de création de valeur, le Bitcoin est moins intéressant que l'extraction de cuivre, d'or, de platine et même d'oxydes de terres rares[réf. nécessaire]. En 2018, Krause a comparé l'énergie nécessaire pour produire un dollar américain (US $) d'actifs numériques entre le et le à celle nécessaire à produire la même valeur à partir de véritables gisements de métaux[73]. Le minage de Bitcoin, Ethereum, Litecoin et Monero a respectivement consommé (en moyenne) 17, 7, 7 et 14 MJ pour générer 1 US$, soit plus que l'exploitation minière conventionnelle de cuivre, d'or, de platine et d'oxydes de terres rares, respectivement 122, 4, 5, 7 et 9 mégajoules (MJ) (qu'en est il des déchets générés par chacune de ces activités de minages ? et de la part d'énergie renouvelable utilisée pour chacune des activités de minage?)[73].[réf. obsolète] Le cryptominage consomme déjà nettement plus d'énergie que l'exploitation de ces minerais, et, bien que le marché des cryptomonnaies soit plutôt volatil, les taux de hachage du réseau pour trois des quatre cryptomonnaies ont constamment augmenté, suggérant que leurs besoins en énergie augmenteront encore (nécessairement pour le Bitcoin). Selon cette évaluation, en trente mois, l'extraction de ces quatre cryptomonnaies aurait causé l'émission de 3 à 15 millions de tonnes de CO2[73], une quantité considérable de gaz à effet de serre[74].
Aspects énergétiques et environnementaux
Important : l'axe Y (vertical) est logarithmique
1) Simple serveur : transactions traitées en consommant peu d'énergie.
2) Système centralisé typique sans blockchain : utilise une base de données et des sauvegardes plus complexes, consommant un peu plus d'énergie.
3) Blockchain autorisée à petite échelle (interentreprises, par exemple) : redondance similaire, mais frais généraux et consommation supplémentaire par transaction (ex : consensus PoA et cryptographie plus complexes).
4) Une blockchain sans autorisation sans PoW à grand nombre de nœuds : consomme beaucoup d'électricité (Cf. degré élevé de redondance).
5) Blockchain à preuve de travail, de type Bitcoin : intrinsèquement extrêmement énergivore.
Important : les axes Y et Y' sont logarithmiques. L'axe de gauche représente la capitalisation sur les marchés, en valeur (en milliards de dollars US) et celui de droite les consommations annuelles en TWh.
L'énergie consommée est corrélée à la capitalisation boursière de la cryptomonnaie, car seuls les mineurs les plus rapides sont récompensés et la difficulté de minage augmente avec la valeur marchande de la cryptomonnaie[75]. Seules cinq cryptomonnaies sont ici représentées, mais début de 2018, il en existe plusieurs centaines, et la capitalisation boursière totale des 100 plus grandes aurait dépassé 330 milliards d'euros dans le monde[50].
Le maximum, le minimum et une valeur de meilleure estimation (estimée) sont tracés au fil du temps (les 3 courbes du graphique), et comparés à la consommation d'électricité de divers pays (à droite)
Graphique mis à jour le 11 mars 2021 ; source : Https://cbeci.org/
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La Chine a interdit le minage et les cryptomonnaies en juin 2021. Mais avant cela, elle représentait plus de 75 % du minage de cryptomonnaies dans le monde grâce à un prix de l'électricité peu élevé mais souvent issu de centrales au charbon). Source statistique : https://btc.com/stats.
Plus le temps passe, plus la difficulté de minage augmente et moindre est le nombre de Bitcoins mis sur le marché... sans relation avec le cours de cette cryptomonnaie[77]. Plus la difficulté augmente, plus le minage consomme d'électricité.
Les panneaux bleus (non-photovoltaïques) sont des ombrières facilitant le refroidissement et abritant les processeurs de la pluie. (vue plus large)[79] (En savoir plus en vidéo, Bitcoin Mining at Hut8 - Facility Tour).
Après la crise bancaire et financière de l'automne 2008 le Bitcoin a voulu être un système de paiement électronique irréversible, infalsifiable, décentralisé, anonymisé, participatif[80], appuyé sur une infrastructure mutualiste[81] autogéré, insensible aux frontières, aux attaques numériques et résilient (car décentralisé et redondant). Il s'agissait d'être indépendant des banques, des banques centrales, des États ou de groupes de pression ou d'autres tiers.
Mais en sécurisant sa blockchain par la «preuve de travail», Satoshi Nakamoto (inventeur supposé du Bitcoin) s'est soumis à une ressource externe qu'il ne peut contrôler : l'électricité[82] ; une ressource inégalement répartie dans le monde et soumise à des aléas, qui a un coût et une disponibilité limitée, et que le minage transforme essentiellement en chaleur (très rarement réutilisée bien que cela soit possible)[83].
Selon Bob Burnett (dans, le Bitcoin Magazine, le 21 février 2022), c'est le principal « talon d'Achille » du Bitcoin : il a désormais trop de besoin de densité de puissance de hachage dans un trop petit nombre de fermes de minage (lesquelles sont en outre de plus en plus coûteuses)[82]. Ainsi, Atlas Power veut avant fin 2023, pour 1,9 milliard de dollars, construire une capacité de minage d'environ 750 mégawatts (MW) sur des serveurs d'une capacité d'au moins 150 téra par seconde (TH/s), à Williston dans une zone aride et froide du Dakota du Nord, également connue pour l'exploitation de ses schistes bitumineux. La ville a dû se doter en 2014 de 112 MW de production électrique supplémentaire (d'origine fossile)[84] et les mineurs y demandent 750 mégawatts supplémentaires. Ce type de « recentralisations » associé à une hyperconsommation électrique expose massivement le Bitcoin au risque d'attaque du système entier, par simple déni de fourniture d'électricité. Et d'autres facteurs de recentralisation s'ajoutent à celui-ci (géopolitique, juridictions, type de sources d'énergie, taille des fermes de minage, nature et propriété des «pools miniers», ou encore l'origine des puces électroniques, ajoutait B. Burnett en février 2021)[82].
En effet, la demande électrique d'une blockchain varie de plusieurs ordres de grandeur selon son architecture, sa taille, son type de matériel de minage et la valeur prise par une cryptomonnaie. Or, pour le Bitcoin, Satochi a choisi le mode de sécurisation énergétiquement le plus couteux, et ne pouvant que devenir de plus en plus énergivore au fur et à mesure que le Bitcoin prendra de la valeur. Ceci a suscité la création de nombreuses fermes de minage coûteuses (en millions à plus d'un milliard de dollars par site pour les plus grosses), coûteuses en puces et matériels informatiques, et qui sont paradoxalement devenues très vulnérables aux risques d'attentats, de fermetures administratives ou plus simplement de coupures d'électricité de la part du fournisseur[82]. La disparition d'une ferme de minage ne poserait pas de problème, mais, note Bob Burnett, une attaque coordonnée (simple coupure d'électricité) contre les fermes les plus importantes priverait le bitcoin des ressources énergétiques qui lui sont vitales pour maintenir un temps de traitement par bloc de la chaine (temps que Satochi a fixé à environ 10 minutes)[82]. Ce scénario de crise est d'autant plus crédible que les pools de mineurs ont concentré leurs fermes dans quelques pays accueillants mais dont plusieurs ont une gouvernance autoritaire et/ou sont politiquement instables (par exemple : Kazakhstan, Russie, Géorgie[85]) ou ont une monnaie faible (le bolivar vénézuélien a perdu 99,9 % de sa valeur entre 2016 et 2018, et l'État limite l'approvisionnement du pays en devises fortes, ce qui a encouragé le minage de Bitcoin par des Vénézuéliens qui y voient un placement plus sûr que leur monnaie nationale)[86]. Aux États-Unis, les élus et communautés du Texas et du Dakota du Nord, du Kentucky[87], de l'Illinois[87], de Géorgie[87] se sont récemment (2021, 2022) montrés très accueillants pour les fermes de minage, mais celles-ci y seront dépendantes de ressources fossiles (électricité en grande partie issue du pétrole ou du gaz et donc très carbonée), et d'un réseau électrique fragile (black-out systémique) et vulnérable aux attaques terroristes dirigées et/ou à des catastrophes naturelles de plus en plus fréquentes, qui pourraient y mettre en péril le réseau minier[82]. Bien que le climat ne soit pas favorable au minage, et l'électricité très carbonée, Rockland (Texas), grâce à une électricité bradée, a réussi à attirer la plus grande ferme de minage de bitcoins d'Amérique (exploitée par Whinstone US, depuis racheté par Riot Blockchain)[88]. La Géorgie, à la suite d'un accord tripartite entre les entreprises de minage ISW Holdings, Bit5ive, et Bitmain, espère attirer 56 000 mineurs Bitmain avant octobre 2022, mais elle est en concurrence avec d'autres États qui offrent aux mineurs des avantages fiscaux, allant jusqu'à proposer une électricité détaxée pour les attirer[87].
Le diagramme-barre rouge (ci-contre) compare approximativement la consommation électrique de différents types d'architectures de blockchain. Il montre qu'il existe une énorme différence (de plusieurs ordres de grandeur) entre la faible consommation électrique engendrée par une transaction moyenne traitée par un serveur «normal», et celle engendrée par des systèmes de blockchain, en particulier quand la chaine basée sur la «preuve de travail» (Proof of Work), comme c'est typiquement le cas pour le Bitcoin qui est de très loin la cryptomonnaie la plus consommatrice d'énergie. Et son principe de fonctionnement la condamne intrinsèquement à le devenir plus encore au fur et à mesure que le bitcoin se développera et/ou prendra de la valeur)[75].
La consommation des fermes de minage a été si intense au Kazakhstan en 2021, qu'elle y concurrençait les besoins domestiques, urbains et industriels en électricité causant des coupures de courant[89] (selon le gouvernement le minage a fait augmenter la consommation électrique du Kazakhstan de 7 % à 8 % en un an ; ce qui a justifié des arrêts de livraison d'électricité aux mineurs de cryptomonnaies). L'exemple de la Chine continentale montre que le minage peut être subitement interdit dans un pays. En Chine avant cette interdiction, de nombreux « mineurs » déplaçaient leurs installations saisonnièrement : de la fin de l'automne au printemps (« saison sèche ») ils étaient dans les régions alimentées au charbon les plus stables (Xinjiang typiquement), puis en « saison des pluies », ils migraient vers des régions en surcapacités temporaires d'hydroélectricité (Sichuan typiquement) où l'électricité leur était fournie à bas coût.
La consommation d'une blockchain est très difficile à évaluer mineur par mineur car la blockchain s'appuie sur de très nombreux réseaux ouverts et distribués, où on ne connait ni le nombre précis de participants (qui peut en outre fluctuer à tout moment), ni les caractéristiques de leurs ordinateurs et serveurs, ni l'intensité de leur effort de minage, ni parfois les sources d'énergie qui ont permis la fabrication de l'électricité, et encore moins l'énergie grise nécessaire à l'ensemble du processus. De plus, les mineurs travaillant à résoudre les énigmes (puzzle) d'une blockchain de type bitcoin utiliseront des puces dédiées (« Application-specific integrated circuit » ou ASICS), spécialement adaptées au hachage cryptographique SHA256 retenu pour le Bitcoin, alors que - inversement - une monnaie numérique comme Ethereum a été conçu pour empêcher l'utilisation de tels circuits hautement dédiée à un minage spécifique.
Néanmoins, selon Vranken (2017)[66] et Krause et Tolaymat (2018)[73], les limites basses et hautes de la consommation directe d'énergie de toute blockchain PoW peuvent être assez finement évaluées, indirectement :
- la limite inférieure du besoin énergétique du seul minage pour une blockchain PoW est liée à la difficulté des énigmes cryptographiques et la fréquence à quelles elles sont solutionnées, deux paramètres connus ; on peut donc en déduire la valeur de la fréquence minimale de calculs (« hash-rate ») nécessaire pour résoudre ces énigmes. À titre d'exemple, le , les données extraites du CoinMarketCap (2020)[90] et Coinswitch (2019)[91] montrent qu'au moins 6,8 GW ont été nécessaire ce jour-là, (ce qui correspondrait à un besoin annuel d'au moins 60 TWh, chiffre redescendu à 54,02 TWh au ; et il ne s'agit que de la fourchette basse de l'estimation, la fourchette haute étant de 319,40 TWh). Cette méthode peut être utilisée pour calculer le besoin considéré sur d'autres périodes de temps[75] ;
- la limite supérieure des besoins énergétiques du processus de minage pour une blockchain PoW peut aussi être approchée : si les mineurs sont rationnels et ne travaillent pas à perte (c'est-à-dire que les revenus attendus du minage restent supérieur aux coûts associés, notamment lié au prix de l'électricité)[75].
Pour O'Dwyer & Malone (2014), les systèmes fondés sur la blockchain avec preuve de travail sont des « gouffres énergétiques »[92]. Et l'utilisation de la preuve de travail induit une consommation d'électricité et de temps de calcul (et donc une mobilisation de serveurs ou de réseaux d'ordinateurs individuels) qui croît dans le monde. La Banque des règlements internationaux (la « banque des banques centrales ») a critiqué le système des validations par preuve de travail nécessaire à la blockchain ; système qualifié de « désastre environnemental » par Hyun Song Shin en [93],[94],[95].
En 2015, Nicholas Weaver (International Computer Science Institute ; université de Californie à Berkeley), après avoir examiné la sécurité en ligne de la blockchain et l'efficacité énergétique du système de la « preuve de travail » utilisé par les blockchains[réf. nécessaire] conclut dans les deux cas, que ces solutions sont « totalement inadéquates »[96],[97].
En 2017, les analystes de l'énergie et de la blockchain s'inquiètent de la possibilité d'une « perfect storm » (tempête parfaite) car alors que les gains d'efficacité énergétique du matériel de minage ralentissent, la valeur du bitcoin et les transactions en bitcoin augmentent (ce qui accroit considérablement le besoin de minage et donc d'électricité[98]. Déjà certaines fermes de minage consomment autant d'électricité qu'une petite ville[98]. Ce problème inquiète par exemple Michael Reed (responsable de la technologie blockchain chez Intel) ou Peter Fairley (université La Sapienza) qui compare le Bitcoin à une sangsue qui « aspire » le contenu des réseaux électriques mondiaux, et qui ne pourra longtemps être maîtrisée par les gains rapides d'efficacité énergétique du minage[98]. Ceci sera confirmé deux ans après par une autre modélisation (allemande) de divers scénarios possibles[77] ; Beck et al. soulignent le besoin de données détaillée sur la consommation d'énergie des technologies blockchain[99].
En 2018, plusieurs études réalertent sur les risques posés par le fait que Bitcoin, et son fonctionnement, est intrinsèquement et intentionnellement conçu pour être très consommateur d'électricité, ce qui le rend très émissif en calories[100],[101] et contributeur aux émissions mondiales de gaz à effet de serre, alors que les engagements internationaux sont à la décarbonisation[102]. Il concurrence en outre d'autres usages de l'électricité[103]. Toute ceci fait que « les grands avantages transactionnels, de confiance et de sécurité du Bitcoin sont éclipsés par la conception intentionnellement gourmande en ressources de son processus de vérification des transactions qui menace désormais le climat dont nous dépendons pour notre survie (…) au moment où les gouvernements du monde se démènent pour réduire la consommation d'énergie grâce à leurs engagements sur le changement climatique de l'Accord de Paris et au-delà pour atténuer les conséquences du changement climatique pour l'avenir »[102].
En 2018, la puissance de calcul nécessaire à la résolution d'un puzzle Bitcoin a plus que triplé, entraînant conséquemment une forte croissance de la consommation d'électricité[104],[100]. Dans Pour la Science, Jean-Paul Delahaye parle de « La folie électrique du Bitcoin »[105],[106]. Dans Nature Climate Change, Mora et al. (2018) montrent que si la tendance se prolonge en suivant le taux d'adoption d'autres technologies largement adoptées, alors « - à lui seul - Bitcoin produira assez d'émissions de CO2 pour pousser le réchauffement au-dessus de 2 °C en moins de trois décennies »[107]. Ce modèle est mis en question en 2019 par Dittmar et A. Praktiknjo qui se demandent, eux, si ces émissions pourraient causer un dépassement de +2 °C en 2100[108]. d'après Masanet & al., en septembre 2019, ces projections sont jugées invraisemblables et surestimeraient les émissions de CO2 du Bitcoin, au moins à court terme[109]. Mora et al. répondent à leurs détracteurs en 2019[110].
Selon le rapport de 2018 de Cédric Villani, de manière générale « d'ici 2040, l'énergie requise pour les besoins en calcul devrait également dépasser la production énergétique mondiale. Les progrès de la blockchain pourraient également faire exploser nos besoins énergétiques. Il est donc capital de sensibiliser le plus grand nombre à ces enjeux et d'agir pour prévenir les pénuries »[70].
En 2019, Ethereum (avec une demande électrique de 0,6 à 3 GW) tend à rejoindre le niveau de consommation électrique de Bitcoin, et selon Jade & al. (2019) en cas de croissance linéaire de la difficulté du bloc et d'augmentation sigmoïde de l'efficacité du matériel de minage consommera en environ 8 GW en 2025[77]. En 2020, quatre chercheurs du Project Group Business and Information Systems Engineering (BISE) du Fraunhofer FIT, de Bayreuth en Allemagne et/ou du FIM Research Center de l'université de Bayreuth, publient une revue d'étude sur le sujet[75]. Ils y concluent que l'énergie actuellement consommée (i.e dans la décennie 2010 par les blockchain est « effectivement une quantité d'énergie qui peut être considérée comme disproportionnée par rapport à l'utilité réelle des devises »[75]. Selon les auteurs, de nouvelles approches peuvent théoriquement diminuer les émissions des blockchains de plusieurs ordres de grandeur (par rapport aux blockchains Proof of Work, ou « PoW », de première génération), grâce à des « mécanismes de consensus alternatifs » (le « mécanisme de consensus » est le mécanismes qui permet d'arriver à un accord sur les nouveaux blocs à ajouter) mais soulignent les auteurs, « en plus du consensus, la redondance sous-jacente à tous les types de technologie blockchain peut rendre les solutions informatiques basées sur la blockchain considérablement plus énergivores qu'une alternative centralisée sans blockchain »[75]. En effet, la blockchain repose sur le minage, qui est récompensé par une somme en crypto-monnaie et des frais pour les transactions associées ; cette somme est proportionnelle au prix de la crypto-monnaie sur le marché. Cela fait que, d'une part, plus la blockchain s'allonge et intègre de nouveaux blocs, plus elle consomme de l'énergie, et d'autre part, plus une crypto-monnaies prend de la valeur sur les marchés financiers, plus le minage (PoW) est encouragé, minage qui est la clé de l'inviolabilité du système, mais qui est par nature très consommateur d'énergie[75]. Au moyen d'une boucle de rétroaction positive simple, plus une crypto-monnaie PoW prend de la valeur, mieux elle est protégée contre les attaques, mais plus elle consomme d'énergie, de façon potentiellement exponentielle. Sedlmeir et al., en 2020, insistent sur cet aspect : « la forte consommation d'énergie des blockchains PoW n'est ni le résultat d'algorithmes inefficaces ni d'un matériel obsolète. Il est frappant de constater que ces blockchains sont « énergivores par conception » »[75], notamment pour réduire la vulnérabilité à l'attaque des 51 %.
Le Kazakhstan est devenu deuxième pays plus gros mineur de Bitcoins au monde (après l'interdiction du minage et du commerce des cryptomonnaies en Chine, qui abritait fin 2020 plus de 60 % du minage mondial pour le seul Bitcoin), abritant en 2021 18 % de l'activité mondiale, juste derrière les États-Unis (35 %) et devant la Russie (11 %) selon l'université de Cambridge[111], qui a mis en ligne un calculateur évaluant la demande de puissance électrique du réseau Bitcoin (donnée mise à jour chaque 24 heures)[112]. D'après un documentaire, les 50 000 machines de minage alors installées dans l'un des plus gros centres de minage du pays (installé sous huit hangars près de la ville d'Ekibastouz en climat continental humide où la température moyenne mensuelle ne dépasse pas 22 °C en été, et directement alimenté en électricité haute tension par la centrale à charbon locale) consommaient l'équivalent d'une ville d'environ 100 000 habitants