Comment fonctionne réellement une blockchain ? (Expliqué étape par étape)

Initiation et vérification des transactions

1. Un utilisateur initie une transaction en la signant avec sa clé privée, créant ainsi une signature numérique unique qui prouve la propriété et l'intention.

2. La transaction signée est diffusée sur le réseau peer-to-peer, où les nœuds la reçoivent et la stockent temporairement dans un pool de mémoire appelé mempool.

3. Les nœuds vérifient indépendamment la validité de la transaction en vérifiant l'exactitude des signatures, un solde suffisant, l'absence de double dépense et le respect des règles du protocole.

4. Les transactions invalides sont immédiatement rejetées ; seuls ceux qui réussissent tous les contrôles de validation restent éligibles pour être inclus dans le bloc suivant.

5. Cette vérification décentralisée garantit qu'aucune entité ne contrôle l'approbation : chaque nœud applique les règles de consensus de manière autonome.

Formation de blocs et mécanisme de consensus

1. Les mineurs ou les validateurs collectent les transactions vérifiées du mempool et les rassemblent dans un bloc candidat.

2. Chaque bloc contient un hachage cryptographique du bloc précédent, un horodatage, un nom occasionnel (dans la preuve de travail) et la racine Merkle de toutes les transactions.

3. Dans les systèmes de preuve de travail, les mineurs s'affrontent pour résoudre un casse-tête nécessitant beaucoup de calculs : trouver un cas occasionnel qui produit un hachage inférieur à un seuil cible.

4. Dans les systèmes Proof-of-Stake, les validateurs sont sélectionnés de manière pseudo-aléatoire en fonction du montant des jetons mis en jeu et d'autres paramètres pour proposer et attester des blocs.

5. Une fois le consensus atteint, que ce soit via la règle de la chaîne la plus longue, des gadgets de finalité ou des protocoles de vote, le nouveau bloc est ajouté à la chaîne sur tous les nœuds honnêtes.

Immuabilité des données et liaison cryptographique

1. L'en-tête de chaque bloc inclut le hachage SHA-256 de l'en-tête du bloc précédent, formant ainsi une chaîne cryptographique ininterrompue.

2. La modification de données dans un bloc précédent modifie son hachage, ce qui invalide la référence de chaque bloc suivant, nécessitant un recalcul de tous les hachages suivants.

3. La reconstruction de la chaîne nécessite le contrôle de plus de 50 % des ressources réseau dans le PoW ou de >⅔ des parts dans de nombreuses variantes du PoS, ce qui rend la falsification économiquement et techniquement prohibitive.

4. Les arbres Merkle compressent les ensembles de transactions en un seul hachage racine, permettant aux clients légers de vérifier l'inclusion de transactions spécifiques sans télécharger des blocs complets.

5. Cette conception structurelle garantit qu'une fois confirmées, les transactions deviennent de plus en plus résistantes à l'annulation à chaque bloc supplémentaire.

Participation des nœuds et synchronisation du réseau

1. Les nœuds complets téléchargent et valident chaque bloc et transaction, en conservant une copie complète du grand livre et en appliquant les règles du protocole.

2. Les nœuds légers s'appuient sur des nœuds complets pour les en-têtes et les preuves, échangeant l'efficacité du stockage contre des hypothèses de confiance réduites via la vérification simplifiée des paiements.

3. Les nœuds miniers participent à la production de blocs tout en effectuant également des tâches de validation, bien que certains réseaux séparent explicitement ces rôles.

4. Les nœuds échangent en permanence des messages d'inventaire, demandent des blocs manquants et rejettent les forks qui violent les règles de consensus ou manquent de preuves suffisantes.

5. La synchronisation à l'échelle du réseau se produit de manière organique grâce à la propagation de ragots : aucun coordinateur central ne dicte les transitions d'état.

Questions courantes et réponses directes

Q : Une transaction peut-elle être supprimée une fois qu'elle est entrée dans le pool de mémoire ? R : Oui : s'il reste non confirmé pendant trop longtemps, les nœuds peuvent l'expulser en raison de contraintes de mémoire ou le remplacer à l'aide de mécanismes de remplacement par frais lorsqu'ils sont pris en charge.

Q : Pourquoi certaines blockchains nécessitent-elles six confirmations avant de considérer une transaction comme définitive ? R : Six blocs représentent un seuil statistique où la probabilité d'une réorganisation réussie tombe en dessous de 0,1 % selon les hypothèses standard du PoW.

Q : Toutes les blockchains utilisent-elles le minage ? R : Non : de nombreuses chaînes modernes utilisent des alternatives telles que la preuve de participation, la preuve de participation déléguée ou le consensus byzantin tolérant aux pannes sans calcul gourmand en énergie.

Q : La blockchain est-elle vraiment anonyme ? R : Il s'agit d'un pseudonyme : les adresses n'ont pas de lien d'identité inhérent, mais les outils d'analyse en chaîne peuvent souvent retracer les flux et associer les adresses à des entités du monde réel.