Qu'est-ce que l'extraction de la blockchain? Principes de travail et détails techniques

L'extraction de blockchain est un processus critique dans de nombreux réseaux de crypto-monnaie, en particulier ceux utilisant des mécanismes de consensus de preuve de travail (POW). Il sert de squelette pour sécuriser les transactions et ajouter de nouveaux blocs à la blockchain. Cet article plonge dans les principes de travail et les détails techniques de l'exploitation de la blockchain, fournissant une compréhension complète de son fonctionnement.

Qu'est-ce que l'extraction de la blockchain?

L'extraction de blockchain est le processus par lequel de nouvelles transactions sont vérifiées et ajoutées à la blockchain, et de nouvelles pièces sont créées. Les mineurs utilisent des ordinateurs puissants pour résoudre des puzzles mathématiques complexes, qui sont nécessaires pour valider les transactions et les ajouter à la blockchain. Ce processus sécurise non seulement le réseau, mais assure également l'intégrité et l'immuabilité de la blockchain.

Le rôle des mineurs

Les mineurs jouent un rôle crucial dans l'écosystème de la blockchain. Ils sont chargés de maintenir la sécurité du réseau et de faciliter le traitement des transactions. Les mineurs rivalisent pour résoudre des puzzles cryptographiques, et le premier à résoudre le puzzle obtient le droit d'ajouter un nouveau bloc à la blockchain. En retour, ils sont récompensés par une crypto-monnaie et des frais de transaction nouvellement frappés.

Principes de travail de l'exploitation de la blockchain

Les principes de travail de l'extraction de la blockchain tournent autour du concept de preuve de travail (POW) . POW exige que les mineurs dépensent un pouvoir informatique pour résoudre un problème mathématique. Le problème est conçu pour être suffisamment difficile pour qu'il fasse une quantité importante d'effort de calcul pour résoudre, mais une fois résolu, il est facile à vérifier.

• Hachage : les mineurs prennent un ensemble de données (y compris les données de transaction et un nonce) et les exécutent via une fonction de hachage cryptographique. L'objectif est de trouver un hachage qui répond à certains critères, comme avoir un nombre spécifique de zéros de premier plan.
• NONCE : Le nonce est un nombre que les mineurs changent de manière itérative pour trouver le hachage correct. Chaque changement au NONCE se traduit par un nouveau hachage, et les mineurs continuent de l'ajuster jusqu'à ce qu'ils trouvent un hachage qui répond aux critères du réseau.
• Ajustement de difficulté : La difficulté du puzzle s'ajuste périodiquement pour garantir que de nouveaux blocs sont ajoutés à un rythme cohérent, quelle que soit la puissance de calcul totale du réseau.

Détails techniques de l'extraction de la blockchain

Comprendre les détails techniques de l'extraction de la blockchain nécessite de plus près les algorithmes et les processus impliqués.

• Algorithme SHA-256 : Bitcoin et de nombreuses autres crypto-monnaies utilisent l'algorithme de hachage SHA-256 (Algorithme de hachage sécurisé 256 bits). Cet algorithme prend une entrée et produit une valeur de hachage de 256 bits de taille fixe. Le défi pour les mineurs est de trouver une valeur de hachage qui est inférieure à une certaine valeur cible définie par le réseau.
• Matériel minier : les mineurs utilisent du matériel spécialisé appelé ASIC (circuits intégrés spécifiques à l'application) pour effectuer les opérations de hachage. Ces appareils sont conçus spécifiquement pour l'exploitation minière et offrent des taux de hachage significativement plus élevés par rapport aux ordinateurs à usage général.
• Pools d'exploitation : En raison de la difficulté croissante de l'exploitation minière, de nombreux mineurs rejoignent les piscines minières . Dans un pool minière, les mineurs combinent leurs ressources de calcul pour résoudre collectivement les puzzles. Lorsqu'une piscine monte avec succès un bloc, la récompense est distribuée entre les participants en fonction de leur pouvoir de hachage contribué.

Le processus d'exploitation étape par étape

Voici un aperçu détaillé du processus d'exploitation:

• Collectez les transactions : les mineurs réunissent un ensemble de transactions non confirmées du réseau blockchain.
• Créez un bloc : ils créent un nouveau bloc et y ajoutent ces transactions.
• Ajoutez une transaction Coinbase : les mineurs incluent une transaction spéciale appelée transaction Coinbase , qui est la récompense pour l'exploitation du bloc.
• Hash the Block : Le mineur hache l'en-tête du bloc, qui comprend la racine Merkle des transactions, l'horodatage et le nonce.
• Ajustez le NONCE : le mineur ajuste en continu le nonce et remanie le bloc jusqu'à ce qu'un hachage soit trouvé qui répond à la cible de difficulté du réseau.
• Diffusion du bloc : une fois un hachage valide trouvé, le mineur diffuse le nouveau bloc au réseau. D'autres nœuds vérifient le bloc et, s'ils sont valides, l'ajoutez à leur copie de la blockchain.

L'économie de l'exploitation

L'économie de l'exploitation minière est tirée par les récompenses et les coûts associés au processus. Les mineurs sont incités par la récompense du bloc , qui est la crypto-monnaie nouvellement créée qu'ils reçoivent pour avoir réussi à exploiter un bloc. De plus, ils gagnent des frais de transaction des transactions incluses dans le bloc.

• Récompense du bloc : La récompense de bloc est une quantité fixe de crypto-monnaie attribuée au mineur qui a réussi à ajouter un nouveau bloc à la blockchain. Au fil du temps, cette récompense diminue généralement selon un calendrier prédéterminé.
• Frais de transaction : les mineurs perçoivent également les frais des transactions qu'ils incluent dans le bloc. Ces frais sont payés par les utilisateurs pour hiérarchiser leurs transactions et assurer un traitement plus rapide.
• Coûts : Les coûts de l'exploitation minière incluent l'électricité consommée par le matériel minière et l'investissement initial dans le matériel lui-même. Les mineurs doivent s'assurer que leurs revenus des récompenses de blocs et des frais de transaction dépassent ces coûts pour rester rentables.

Défis et considérations

L'extraction de blockchain est confrontée à plusieurs défis et considérations que les mineurs doivent naviguer.

• Consommation d'énergie : La consommation élevée d'énergie des opérations minières a soulevé des préoccupations environnementales. Les mineurs doivent équilibrer leur besoin de pouvoir de calcul avec la durabilité de leurs opérations.
• Risques de centralisation : la domination des grandes piscines minières et l'utilisation de matériel spécialisé peuvent conduire à la centralisation, ce qui peut menacer la nature décentralisée des réseaux de blockchain.
• Environnement réglementaire : les mineurs doivent également faire face à un environnement réglementaire complexe et évolutif, ce qui peut avoir un impact sur la légalité et la rentabilité de l'exploitation minière dans différentes juridictions.

Questions fréquemment posées

Q1: Comment la difficulté de l'exploitation affecte-t-elle la sécurité globale du réseau? A1: La difficulté de l'exploitation a un impact direct sur la sécurité du réseau en veillant à ce qu'il reste coûteux d'attaquer le réseau. Une difficulté plus élevée signifie que plus de puissance de calcul est nécessaire pour exploiter les blocs, ce qui rend plus difficile pour les acteurs malveillants de prendre le contrôle du réseau.

Q2: L'exploitation de l'exploitation peut-elle être effectuée sur un ordinateur ordinaire, ou le matériel spécialisé est-il nécessaire? A2: Bien qu'il soit techniquement possible d'extraire sur un ordinateur ordinaire, il n'est pas pratique en raison des faibles taux de hachage et de la consommation élevée d'énergie par rapport aux récompenses. Un matériel spécialisé comme les ASIC est nécessaire pour une exploitation efficace et rentable.

Q3: Comment les piscines minières distribuent-elles les récompenses entre les participants? A3: Les pools d'exploitation distribuent généralement des récompenses en fonction de la proportion de pouvoir de hachage que chaque participant contribue au pool. Certains pools utilisent une méthode de paiement appelée Pay Perter (PPS), où les mineurs reçoivent un montant fixe pour chaque action qu'ils contribuent, tandis que d'autres utilisent une méthode proportionnelle, où les récompenses sont distribuées proportionnellement au nombre d'actions contribuées au bloc réussi.

Q4: Que se passe-t-il si deux mineurs trouvent un bloc valide en même temps? A4: Dans le cas où deux mineurs trouvent simultanément un bloc valide, une fourche temporaire se produit dans la blockchain. Le réseau continuera de s'appuyer sur le bloc reçu et vérifié d'abord par la majorité des nœuds. L'autre bloc devient un bloc orphelin et ses transactions sont généralement réintégrées dans les blocs suivants.