Comment les blocs sont-ils liés ensemble dans une blockchain?

Comprendre la structure d'une blockchain

Une blockchain est un grand livre numérique décentralisé et distribué qui enregistre les données sur plusieurs ordinateurs d'une manière sécurisée et sécurisée. À la base, une blockchain est composée d'une série de blocs , chacun contenant une liste de transactions ou d'entrées de données. Ces blocs ne sont pas des entités autonomes - elles sont liées cryptographiquement pour former une chaîne continue. Ce lien est ce qui donne à la blockchain son intégrité et son immuabilité.

Chaque bloc de la chaîne contient plusieurs composants clés: un en-tête de bloc , des données de transaction, un horodatage et une référence au bloc précédent. L'élément le plus critique qui permet le mécanisme de liaison est le hachage de l'en-tête du bloc précédent . Ce hachage agit comme une empreinte digitale numérique unique et est intégré dans le bloc actuel, créant une référence arrière. En conséquence, tout changement dans un bloc antérieur modifierait son hachage, ce qui invaliderait tous les blocs suivants à moins qu'ils ne soient réduits ou re-validés.

Le rôle du hachage cryptographique

Le hachage cryptographique est fondamental pour la façon dont les blocs sont connectés. Une fonction de hachage - telle que SHA-256 utilisée dans Bitcoin - prend des données d'entrée de toute taille et produit une sortie de taille fixe, généralement une chaîne hexadécimale à 64 caractères. Cette sortie est déterministe, ce qui signifie que la même entrée produira toujours le même hachage, et même un changement mineur dans l'entrée entraîne un hachage complètement différent.

Dans le contexte de la blockchain:

• L'en-tête de chaque bloc est haché pour produire un identifiant unique.
• Ce hachage est ensuite inclus dans l'en-tête du bloc suivant.
• Cela crée une chaîne de dépendances vers l'arrière .

Par exemple, le bloc 2 contient le hachage du bloc 1 dans son en-tête. Le bloc 3 contient le hachage du bloc 2, etc. Cette structure garantit que la modification de tout bloc nécessiterait la recalcul des hachages de tous les blocs suivants, qui est irréalisable sur le calcul dans un réseau bien sûr en raison de la preuve de travail ou d'autres mécanismes de consensus.

Les en-têtes de blocs et leurs composants

L'en-tête de bloc est une partie critique de chaque bloc et contient des métadonnées nécessaires à la liaison et à la validation. Il comprend généralement:

• Hash du bloc précédent : le hachage de l'en-tête du bloc immédiatement précédent.
• Root Merkle : un seul hachage représentant toutes les transactions dans le bloc, garantissant l'intégrité des transactions.
• Timestamp : le moment où le bloc a été créé.
• NONCE : un nombre aléatoire utilisé dans l'exploitation de preuve de travail.
• Numéro de version : indique le format et les règles du bloc.

L'inclusion du hachage de bloc précédent est ce qui établit la séquence chronologique et cryptographique. Lorsqu'un nouveau bloc est exploité ou validé, les nœuds vérifient que le hachage du bloc précédent correspond au hachage réel du dernier bloc confirmé dans la chaîne. Si ce n'est pas le cas, le bloc est rejeté. Ce processus de vérification est automatique et appliqué par les règles de consensus du réseau.

Comment de nouveaux blocs sont ajoutés à la chaîne

Le processus d'ajout de nouveaux blocs varie en fonction du mécanisme de consensus - preuve de travail (POW) , preuve de mise (POS) ou autres - mais le principe de liaison reste cohérent. Voici comment cela fonctionne dans un système POW typique comme Bitcoin:

• Les mineurs collectent des transactions non confirmées et forment un bloc candidat.
• Ils calculent la racine Merkle de ces transactions et l'incluent dans l'en-tête de bloc.
• Ils récupèrent le hachage du dernier bloc de la chaîne principale et l'insérent dans l'en-tête du nouveau bloc.
• Les mineurs commencent alors à résoudre un puzzle cryptographique en ajustant le NONCE pour trouver un hachage qui répond à la cible de difficulté du réseau.
• Une fois qu'un hachage valide est trouvé, le bloc est diffusé au réseau.
• D'autres nœuds vérifient la validité du bloc, y compris l'exactitude du hachage du bloc précédent .
• S'il est valide, le bloc est ajouté à la chaîne.

Ce processus garantit que chaque nouveau bloc reconnaît et s'appuie explicitement sur la chaîne existante, renforçant la séquence et la sécurité.

Imutabilité et intégrité de la chaîne

Le lien cryptographique entre les blocs est ce qui rend une blockchain immuable . Étant donné que chaque bloc contient le hachage de celui qui l'a précédé, la modification des données dans un bloc antérieur changerait son hachage. Cela briserait le lien avec le bloc suivant, qui contient toujours l'ancien hachage. Pour corriger cela, un attaquant devrait mirner tous les blocs suivants, ce qui nécessite une énorme quantité de puissance de calcul, en particulier dans les grands réseaux comme Bitcoin.

De plus, la chaîne la plus longue valide est considérée comme la version faisant autorité du grand livre. Les nœuds rejettent automatiquement les chaînes qui s'écartent de cette règle. Cela signifie que même si quelqu'un tente de créer une succursale frauduleuse, elle ne sera acceptée que si elle dépasse la longueur et la preuve de travail de la chaîne principale - un scénario connu sous le nom d' attaque de 51% , qui est extrêmement difficile et coûteux à exécuter.

Manipulation des fourchettes et consensus à chaîne

Parfois, deux mineurs peuvent résoudre le puzzle à peu près au même moment, ce qui entraîne deux blocs valides faisant référence au même parent. Cela crée une fourche temporaire dans la chaîne. Le réseau résout cela en suivant la règle selon laquelle la chaîne la plus longue (celle avec la preuve de travail la plus accumulée) est la chaîne valide.

Les nœuds continuent de s'appuyer sur la succursale qu'ils reçoivent en premier. Finalement, une branche devient plus longue car plus de blocs y sont ajoutés. Lorsque cela se produit:

• Les nœuds de la branche plus courte détectent l'écart.
• Ils jettent les blocs de la chaîne plus courte (à l'exception des transactions, qui peuvent être réintégrées).
• Ils passent à la chaîne plus longue et valide.

Ce mécanisme garantit que même en cas de divergence temporaire, la blockchain maintient une seule histoire convenue. Le hachage de bloc précédent dans chaque nouveau bloc garantit qu'un seul chemin continu peut être maintenu au fil du temps.

Questions fréquemment posées

Que se passe-t-il si quelqu'un modifie une transaction dans un ancien bloc? La modification d'une transaction modifie les données du bloc, ce qui modifie son hachage. Étant donné que le bloc suivant contient le hachage d'origine, le lien se brise. Pour rendre le changement valide, l'attaquant doit réintégrer le bloc modifié et tous les blocs suivants, ce qui est pratiquement impossible dans un réseau sécurisé.

Les deux blocs peuvent-ils avoir le même hachage de bloc précédent? Oui. Au cours d'une fourche temporaire, deux blocs différents peuvent tous deux référencer le même bloc précédent. Cependant, un seul peut rester dans la chaîne finale une fois le consensus atteint.

Le premier bloc de la chaîne est-il lié à un autre bloc? Non. Le premier bloc, appelé le bloc Genesis , n'a pas de hachage de bloc précédent. Il est codé en dur dans le logiciel Blockchain et sert de base à toute la chaîne.

Comment les nœuds vérifient-ils le hachage de bloc précédent? Les nœuds calculent indépendamment le hachage du dernier bloc de leur copie locale de la chaîne. Lorsqu'un nouveau bloc arrive, ils comparent son hachage de bloc précédent déclaré avec leur valeur calculée. S'ils correspondent, le bloc est considéré comme valide pour la liaison.