Comment les blocs sont-ils liés ensemble?

Comprendre la structure d'une blockchain

Une blockchain est un registre numérique décentralisé composé d'une séquence de blocs, chacun contenant une liste de transactions. La façon dont ces blocs sont connectés assure l'intégrité des données et l'immuabilité. Chaque bloc contient des composants essentiels: un en-tête de bloc , une liste de transactions et une référence au bloc précédent . L'en-tête de bloc comprend des métadonnées telles que l' horodatage , le nonce , la racine Merkle et le hachage de bloc précédent . Le hachage du bloc précédent est l'empreinte digitale cryptographique du bloc précédent, qui forme l'épine dorsale de la liaison de la chaîne. Ce hachage est généré à l'aide d'une fonction de hachage cryptographique, généralement SHA-256 dans le cas de Bitcoin, qui garantit que même un changement mineur dans les données entraîne un hachage complètement différent.

Le rôle du hachage cryptographique dans la liaison des blocs

Le hachage cryptographique est le fondement de la façon dont les blocs sont liés en toute sécurité. Chaque bloc subit un processus de hachage qui produit une chaîne de longueur fixe unique à son contenu. Lorsqu'un nouveau bloc est créé, il comprend le hachage du bloc immédiatement précédent dans son propre en-tête. Cela crée une relation parent-enfant où chaque bloc pointe vers l'arrière. Si quelqu'un tente de modifier une transaction dans un bloc antérieur, le hachage de ce bloc changerait, invalidant tous les blocs suivants qui reposent sur le hachage d'origine. Cela oblige tout attaquant à refaire tous les blocs suivants, qui est irréalisable sur le plan informatique dans une blockchain bien établi. L' immuabilité de la chaîne provient directement de ce mécanisme de chaînage propulsé par le hachage cryptographique.

Comment le bloc Genesis initie la chaîne

Le tout premier bloc de n'importe quelle blockchain est connu sous le nom de bloc Genesis . Contrairement à d'autres blocs, il ne fait pas référence à un bloc précédent car il n'y a pas de données antérieures. Son champ de hachage de bloc précédent est généralement réglé sur zéro ou une constante prédéfinie . Le bloc Genesis est codé en dur dans le logiciel d'applications qui utilisent la blockchain. Par exemple, dans Bitcoin, le bloc Genesis a été créé par Satoshi Nakamoto le 3 janvier 2009 et contient le message: «The Times 03 / Jan / 2009 Chancelier au bord du deuxième renflouement pour les banques». Ce bloc sert de point d'ancrage à partir duquel tous les autres blocs s'étendent. Chaque bloc suivant retrace sa lignée à ce point de départ immuable, renforçant la continuité et l'authenticité de toute la chaîne.

Processus étape par étape pour ajouter un nouveau bloc

• Une nouvelle transaction est diffusée sur le réseau et collectée par les nœuds dans un mempool (pool de mémoire) de transactions non confirmées.
• Les mineurs sélectionnent les transactions dans le Mecol et les compilent dans un bloc candidat.
• Le mineur calcule la racine Merkle par des paires de transactions de hachage jusqu'à ce qu'un seul hachage reste, qui est inclus dans l'en-tête de bloc.
• Le mineur récupère le hachage du bloc le plus récent de la blockchain et l'inserte dans l'en-tête du nouveau bloc.
• Le mineur commence ensuite le processus de preuve de travail , ajustant le NONCE jusqu'à ce que le hachage du bloc atteigne la cible de difficulté du réseau.
• Une fois qu'un hachage valide est trouvé, le mineur diffuse le nouveau bloc au réseau.
• D'autres nœuds vérifient la validité du bloc, y compris la vérification de l' exactitude du hachage du bloc précédent .
• Lors de la validation, les nœuds ajoutent le nouveau bloc à leur copie de la blockchain, prolongeant la chaîne.

Ce processus garantit que chaque nouveau bloc est cryptographiquement lié à celui qui avant, formant une séquence ininterrompue.

Vérification de la liaison du bloc et de l'intégrité de la chaîne

Les nœuds du réseau valident en continu l'intégrité de la blockchain en vérifiant la liaison entre les blocs. Lorsqu'un nœud reçoit un nouveau bloc, il effectue plusieurs vérifications. Il confirme que le hachage de bloc précédent dans le nouveau bloc correspond au hachage réel du dernier bloc de sa chaîne locale. Il reconnut également le hachage du nouveau bloc pour s'assurer qu'il répond aux exigences de difficulté. De plus, le nœud valide toutes les transactions dans le bloc et vérifie la racine Merkle. Si l'un de ces vérifications échoue, le bloc est rejeté. Ce processus de vérification distribué empêche la falsification et assure un consensus sur le réseau. La chaîne valide la plus longue, avec la preuve de travail la plus accumulée, est acceptée comme la véritable version du grand livre.

Manipulation des divisions de la chaîne et des blocs orphelins

Parfois, deux mineurs peuvent résoudre le puzzle de preuve de travail à peu près au même moment, ce qui entraîne la diffusion de deux blocs valides. Cela crée une division de chaîne temporaire, où différentes parties du réseau acceptent différents blocs comme les plus récents. Chaque nœud continue de construire sur le bloc qu'il a reçu en premier. L'égalité est résolue lorsque le bloc suivant est extrait sur l'une des branches. La branche avec un travail plus cumulatif devient la chaîne principale et l'autre est abandonnée. Les blocs sur la chaîne plus courte deviennent des blocs orphelins ou rassis . Les transactions dans ces blocs qui n'étaient pas incluses dans la chaîne principale sont retournées au mempool pour le retraitement. La dépendance à la règle de la chaîne la plus longue garantit que le réseau converge sur une seule histoire contenue.

Questions fréquemment posées

Un bloc peut-il référence à plusieurs blocs précédents? Non, chaque bloc d'une blockchain standard fait référence exactement à un bloc précédent à travers le champ de hachage de bloc précédent . Cela crée une séquence chronologique linéaire. Alors que certaines structures alternatives comme les graphiques acycliques dirigés (DAG) permettent plusieurs références parentales, des blockchains traditionnels comme Bitcoin et Ethereum conservent une seule liaison arrière par bloc.

Que se passe-t-il si le hachage de bloc précédent est incorrect? Si un bloc contient un hachage de bloc précédent incorrect, les nœuds le rejeteront lors de la validation. Le bloc ne sera pas ajouté à la chaîne car il ne prouve pas la continuité avec le grand livre existant. Cette sauvegarde empêche l'insertion de blocs frauduleux ou mal alignés.

Le mécanisme de liaison du bloc est-il le même dans toutes les crypto-monnaies? La plupart des crypto-monnaies utilisent un mécanisme de chaînage à base de hachage similaire, mais les détails peuvent varier. Par exemple, Ethereum utilise KECCAK-256 comme fonction de hachage, tandis que certaines blockchains implémentent différents mécanismes de consensus comme la preuve d'assistance, ce qui peut modifier la façon dont les blocs sont proposés et validés, bien que l'idée fondamentale de référencer les blocs antérieurs reste cohérent.

Comment les nœuds savent-ils quel bloc est le dernier? Les nœuds identifient le dernier bloc en suivant la chaîne la plus longue valide avec la preuve de travail la plus accumulée (ou pieu, dans les systèmes POS). Ils reçoivent en permanence des mises à jour des pairs et mettent à jour leur copie locale pour correspondre à la chaîne avec le total de difficulté le plus élevé, assurant la synchronisation à travers le réseau.