Comment les transactions cryptographiques sont-elles confirmées sur la blockchain ?

Initiation et propagation des transactions

1. Un utilisateur construit une transaction en spécifiant les entrées (sorties non dépensées précédentes), les sorties (adresses et montants des destinataires) et une signature numérique à l'aide de sa clé privée.

2. La transaction signée est diffusée vers un nœud du réseau, qui valide son intégrité cryptographique et vérifie les doubles dépenses par rapport à sa copie locale de l'ensemble UTXO.

3. Les transactions valides sont transmises aux nœuds voisins et se diffusent rapidement sur le réseau peer-to-peer en quelques secondes.

4. Les nœuds maintiennent un pool de mémoire (mempool) où les transactions non confirmées attendent d'être incluses dans un bloc.

5. Les frais de transaction influencent la priorité ; les transactions à frais plus élevés bénéficient souvent d'une propagation plus rapide et d'un examen plus précoce par les mineurs ou les validateurs.

Exécution du mécanisme de consensus

1. Dans les systèmes de preuve de travail comme Bitcoin, les mineurs s’affrontent pour résoudre un casse-tête cryptographique gourmand en calcul lié à un en-tête de bloc candidat.

2. Le puzzle nécessite de trouver un occasionnel tel que le hachage SHA-256 de l'en-tête du bloc tombe en dessous d'une difficulté cible ajustée dynamiquement.

3. Dans les réseaux de preuve de participation comme Ethereum post-fusion, les validateurs sont sélectionnés de manière pseudo-aléatoire en fonction de l'ETH jalonné et des règles de pondération définies par le protocole.

4. Les validateurs sélectionnés proposent de nouveaux blocs et attestent de leur validité au moyen de signatures cryptographiques, la finalité émergeant du chevauchement des attestations sur plusieurs emplacements.

5. Les règles de choix de fourche, telles que la règle LMD-GHOST d'Ethereum ou la règle de la chaîne la plus longue de Bitcoin, déterminent quelle branche de chaîne est considérée comme canonique lorsque des blocs concurrents émergent simultanément.

Construction de blocs et inclusion

1. Les mineurs ou les proposants assemblent un bloc contenant un en-tête de bloc, un compteur de transactions et une racine Merkle dérivée de toutes les transactions incluses.

2. Chaque transaction est hachée individuellement, puis couplée et hachée de manière récursive jusqu'à ce qu'une seule racine Merkle de 32 octets subsiste, garantissant ainsi des preuves d'inclusion efficaces et inviolables.

3. Les blocs incluent des métadonnées telles que l'horodatage, le hachage du bloc précédent, l'objectif de difficulté et le nombre occasionnel (dans PoW) ou le numéro de créneau et les affectations de comité (dans PoS).

4. Une fois construit, le bloc est diffusé sur le réseau, déclenchant une vérification indépendante par les nœuds complets avant d'être ajouté à leur état de blockchain local.

5. La vérification comprend la vérification de la validité de la signature, l'exécution du script (par exemple, P2PKH, multisig ou logique de contrat intelligent), la conformité aux règles de consensus et le respect des limites de gaz (le cas échéant).

Profondeur de confirmation et immuabilité

1. On dit qu’une transaction a une confirmation une fois qu’elle apparaît dans un bloc qui fait partie de la meilleure chaîne actuelle connue du nœud.

2. Les blocs suivants construits au-dessus de ce bloc augmentent le nombre de confirmations : chaque bloc supplémentaire réduit de façon exponentielle la probabilité de réorganisation.

3. Dans Bitcoin, six confirmations sont largement considérées comme économiquement sûres en raison du coût de calcul requis pour réécrire cette profondeur de l'histoire.

4. Ethereum utilise des points de contrôle de finalité : après deux époques consécutives (64 blocs chacune), un point de contrôle peut être marqué comme justifié ; après une autre époque, il est finalisé via Casper FFG.

5. Les blocs finalisés ne peuvent pas être annulés sans réduire une partie substantielle de l’ensemble des validateurs, ce qui les rend crypto-économiquement irréversibles.

Foire aux questions

Q : Que se passe-t-il si une transaction reste non confirmée pendant plusieurs jours ? Il peut être bloqué en raison d'une estimation de frais peu élevée, d'une congestion du pool de mémoire ou de modèles de script non standard rejetés par les politiques de nœud par défaut.

Q : Une transaction confirmée peut-elle être annulée ? Non : une fois inclus dans un bloc finalisé selon des hypothèses de majorité honnêtes, l'inversion nécessiterait la violation des primitives cryptographiques ou la compromission de >⅔ des actifs mis en jeu (dans PoS) ou > 50 % de la puissance de hachage (dans PoW).

Q : Toutes les blockchains utilisent-elles le même modèle de confirmation ? Non, certaines chaînes comme Solana donnent la priorité à une finalité inférieure à la seconde via Tower BFT, tandis que d'autres comme Bitcoin mettent l'accent sur la sécurité probabiliste dans le temps via l'accumulation de poids de chaîne.

Q : Comment les clients légers vérifient-ils les confirmations sans télécharger des blocs complets ? Ils s'appuient uniquement sur des preuves de synchronisation et de chiffrement des en-têtes, telles que les preuves SPV pour Bitcoin ou les protocoles de synchronisation client légers dans Ethereum, pour valider l'inclusion et le consensus sans réplication complète de l'état.