Qu'est-ce qu'un algorithme de hachage? Comment la blockchain garantit-elle la sécurité des données?

Comprendre les bases des algorithmes de hachage

Un algorithme de hachage est une fonction mathématique qui prend une entrée (ou «message») et renvoie une chaîne d'octets de taille fixe, qui est généralement un numéro hexadécimal appelé valeur de hachage , ou simplement un hachage . Ce processus est déterministe, ce qui signifie que la même entrée produira toujours le même hachage. Cependant, même un petit changement dans l'entrée entraîne une sortie complètement différente.

Les fonctions de hachage sont largement utilisées dans divers domaines, en particulier en informatique et en cryptographie. Leurs propriétés clés comprennent:

• Déterministe : la même entrée donne toujours le même hachage.
• Calcul rapide : il doit être facile de calculer la valeur de hachage pour une entrée donnée.
• Résistance à la pré-image : Compte tenu d'une valeur de hachage, il doit être irréalisable de calcul pour déterminer l'entrée d'origine.
• Résistance à la collision : il devrait être difficile de trouver deux entrées différentes qui entraînent le même hachage.

Ces caractéristiques rendent les algorithmes de hachage essentiels pour assurer l'intégrité des données et l'authenticité.

Les algorithmes de hachage les plus couramment utilisés comprennent le SHA-256 (algorithme de hachage sécurisé 256 bits), SHA-1 et MD5, bien que les deux derniers soient désormais considérés comme peu sûrs en raison de vulnérabilités.

Le rôle du hachage dans la technologie de la blockchain

La blockchain s'appuie fortement sur des algorithmes de hachage pour maintenir sa nature décentralisée et exercée. Chaque bloc d'une blockchain contient une liste de transactions, un horodatage et une référence au bloc précédent via son hachage.

Voici comment le hachage contribue à la structure de la blockchain:

• Identification du bloc : chaque bloc est identifié de manière unique par son hachage. Si le contenu d'un bloc change, il en va de même pour son hachage.
• Blocs de liaison : le hachage d'un bloc est inclus dans le bloc suivant, formant une chaîne. Toute modification d'un bloc antérieur nécessiterait de recalculer tous les hachages ultérieurs.
• Détection de stérade : Parce que le changement même un seul caractère modifie complètement le hachage, il devient évident lorsque les données ont été modifiées.

Ce mécanisme garantit qu'une fois les données enregistrées sur la blockchain, il devient extrêmement difficile de modifier sans consensus des participants au réseau.

Intégrité des données via les arbres Merkle

En plus de lier les blocs ensemble, les systèmes de blockchain utilisent souvent des arbres Merkle (également appelés arbres de hachage) pour assurer l'intégrité des données de transaction dans un bloc.

Voici comment ils fonctionnent:

• Toutes les transactions dans un bloc sont appariées et hachées à plusieurs reprises jusqu'à ce qu'un seul hachage reste - il s'agit de la racine Merkle .
• La racine Merkle est stockée dans l'en-tête de bloc, ce qui permet de vérifier les transactions individuelles sans télécharger l'ensemble du bloc.
• Si une transaction est modifiée, le hachage correspondant change, qui propage l'arborescence et modifie finalement la racine Merkle.

Ce système de hachage hiérarchique permet une vérification efficace et sécurisée de grands ensembles de données, améliorant à la fois l'évolutivité et la sécurité.

Les arbres Merkle sont cruciaux dans les implémentations légères des clients, telles que les portefeuilles mobiles, où la synchronisation complète des nœuds n'est pas possible.

Preuve de travail et hachage dans les mécanismes consensus

L'une des innovations de base de Bitcoin a été l'utilisation de la preuve de travail (POW) comme mécanisme de consensus, qui dépend fortement du hachage.

Voici comment fonctionne Pow avec le hachage:

• Les mineurs rivalisent pour résoudre un puzzle cryptographique en trouvant un hachage qui répond à certains critères (par exemple, commence par un nombre spécifique de zéros).
• Ils le font en hachant à plusieurs reprises l'en-tête de bloc avec un nonce (un nombre aléatoire) jusqu'à ce que le hachage souhaité soit trouvé.
• Une fois qu'un hachage valide est découvert, le mineur diffuse la solution au réseau pour la validation.
• La difficulté du puzzle s'ajuste périodiquement pour maintenir un temps de bloc cohérent, généralement environ dix minutes pour Bitcoin.

Ce processus garantit que la modification des blocs passés nécessite de refaire tout le travail de calcul depuis ce point, ce qui est prohibitif et peu pratique dans un réseau sain.

Les fonctionnalités d'immuabilité et de sécurité activées par hachage

En raison du hachage, la blockchain atteint un niveau élevé d' immuabilité et de sécurité . Voici comment:

• Fénédictions falsifiées : tout changement de données entraîne un hachage différent. Étant donné que chaque bloc fait référence au hachage du bloc précédent, la modification d'un bloc invalide toutes les suivantes.
• Trust distribuée : Au lieu de compter sur une autorité centrale, le réseau vérifie collectivement l'exactitude de la blockchain en utilisant le hachage.
• Assurance cryptographique : le hachage fournit un moyen de s'engager cryptographiquement aux données sans le révéler, offrant à la fois des garanties d'intimité et d'intégrité.

Ces fonctionnalités rendent la blockchain adaptée aux applications nécessitant de solides sentiers d'audit, tels que les transactions financières, le suivi de la chaîne d'approvisionnement et la vérification de l'identité numérique.

• Décentralisation : aucune entité unique ne contrôle toute la chaîne.
• Transparence : tous les participants peuvent afficher le grand livre et vérifier les transactions indépendamment.
• Non-répudiation : une fois une transaction confirmée, il ne peut pas être refusé par les parties impliquées.

Questions fréquemment posées

Q: Un hachage peut-il être inversé pour récupérer les données d'origine? Non, le hachage est une fonction à sens unique. Bien qu'il soit facile de calculer un hachage à partir des données, il est irréalisable de calcul de l'inverse de l'inverse de l'entrée d'origine du hachage seul.

Q: Pourquoi le SHA-256 est-il considéré comme sécurisé pour l'utilisation de la blockchain? Le SHA-256 fait partie de la famille SHA-2 et n'a pas été rompu avec succès malgré des recherches approfondies. Son espace de sortie de 256 bits rend les attaques à force brute impraticables avec la puissance de calcul actuelle.

Q: En quoi le hachage diffère-t-il du chiffrement? Le hachage transforme les données en une valeur de longueur fixe et est irréversible. Le chiffrement, en revanche, code pour les données de manière réversible à l'aide de clés, permettant un déchiffrement plus tard.

Q: Toutes les blockchains utilisent-elles le même algorithme de hachage? Non, alors que de nombreuses crypto-monnaies comme Bitcoin utilisent le SHA-256, d'autres utilisent différents algorithmes. Par exemple, Ethereum utilise Ethash et Litecoin utilise Scrypt.