Quelles données sont stockées dans un bloc?

Comprendre la structure d'un bloc de blockchain

Un bloc dans une blockchain est une structure de données de conteneurs qui agrége et sécurise les données transactionnelles sur le réseau. Chaque bloc est lié à la précédente par le hachage cryptographique, formant une chaîne immuable. Les informations stockées dans un bloc assure la transparence, la sécurité et la traçabilité de toutes les activités enregistrées. La composition exacte peut varier légèrement en fonction du protocole de blockchain, comme Bitcoin , Ethereum ou Litecoin - mais les composants centraux restent cohérents.

Composants d'en-tête de bloc

L' en-tête de bloc est un segment critique de chaque bloc, contenant des métadonnées qui assure l'intégrité et la continuité de la blockchain. Il comprend plusieurs champs essentiels:

• Numéro de version : indique les règles de validation auxquelles le bloc adhère, permettant des mises à niveau de protocole.
• Hash de bloc précédent : un hachage SHA-256 (dans Bitcoin) de l'en-tête du bloc précédent, créant le lien cryptographique entre les blocs.
• Root Merkle : un seul hachage représentant toutes les transactions dans le bloc. Ceci est généré en hachant récursivement des paires d'identifiants de transaction jusqu'à ce qu'un hachage final reste.
• Timestamp : enregistre le temps approximatif de la création du bloc, mesuré en temps UNIX .
• Target de difficulté (bits) : code pour la difficulté minière actuelle du réseau, déterminant à quel point il est difficile de trouver un hachage valide.
• NONCE : Un champ de champ 32 bits s'ajuste à plusieurs reprises pour produire un hachage qui répond aux exigences de difficulté du réseau.

Ces éléments d'en-tête permettent aux nœuds de vérifier rapidement la validité du bloc sans inspecter chaque transaction.

Données de transaction stockées dans un bloc

L'objectif principal d'un bloc est de stocker les enregistrements de transaction . Dans Bitcoin, par exemple, chaque transaction comprend:

• Entrée (s) : références aux sorties de transaction non dépensées (UTXO) à partir des transactions antérieures, prouvant que l'expéditeur possède les fonds.
• Sortie (s) : Spécifie le hachage de la clé publique du destinataire (Bitcoin Adresse) et le montant à transférer.
• Scriptsig et ScriptPubKey : Ce sont des commandes de script qui autorisent les dépenses et définissent des conditions pour les dépenses futures.
• ID de transaction (TXID) : un identifiant unique généré par le hachage des données de transaction.

Toutes les transactions dans un bloc sont hachées et organisées en arbre Merkle , avec la racine Merkle stockée dans l'en-tête de bloc. Cette structure permet une vérification efficace - les nodes peuvent confirmer l'inclusion d'une transaction à l'aide d'une preuve Merkle sans télécharger le bloc entier.

Taille des blocs et considérations de capacité

La quantité de données qu'un bloc peut stocker est limitée par la limite de taille de bloc de la blockchain ou les unités de poids (dans les chaînes compatibles SEGWIT). Par exemple:

• La limite de taille de bloc d'origine de Bitcoin est de 1 Mo , bien que le témoin séparé (SEGWIT) augmente la capacité efficace en séparant les données de signature.
• Ethereum n'a pas de taille de bloc fixe mais est contraint par une limite de gaz de bloc , qui détermine le nombre d'opérations de calcul peut être incluse.

Les blocs plus grands peuvent contenir plus de transactions, améliorant le débit, mais ils augmentent également les demandes de stockage et de bande passante sur les nœuds. Ce compromis influence la décentralisation, car des blocs plus grands peuvent favoriser les participants bien recouverts.

Données supplémentaires: Coinbase et informations sur les témoins

Chaque bloc comprend une transaction spéciale connue sous le nom de transaction Coinbase , qui est la première transaction dans le bloc. Cette transaction:

• Crée de nouvelles pièces en tant que récompense de bloc pour le mineur.
• Comprend un champ de données arbitraire en option, souvent utilisé pour les messages ou les horodatages (par exemple, le bloc Genesis de Bitcoin contenait un titre de journal).
• Spécifie où la récompense minière doit être envoyée.

Dans les blockchains qui prennent en charge SEGWIT , tels que Bitcoin, les données des témoins (signatures) sont stockées séparément des principales données de transaction. Cela réduit les problèmes de malléabilité et augmente la capacité de bloc. La section des témoins fait partie du bloc mais n'est pas incluse dans le calcul du hachage des transactions hérités.

Comment les blocs sont validés par les nœuds

Lorsqu'un nouveau bloc est diffusé, les nœuds effectuent une série de contrôles pour assurer sa validité:

• Vérifiez que le hachage d'en-tête de bloc répond à la cible de difficulté actuelle.
• Confirmez le bloc précédent Hash correspond au dernier bloc de la chaîne.
• Valider la racine Merkle en la reconstruisant à partir des transactions incluses.
• Vérifiez chaque transaction pour les signatures numériques correctes, les entrées valides et aucune double dépense.
• Assurez-vous que la transaction Coinbase ne paie rien de plus que la récompense de blocage autorisée (subvention + frais).
• Appliquer les règles de consensus , telles que la taille du bloc et le format de transaction.

Ce n'est qu'après avoir réussi tous ces chèques que le bloc ajouté à la copie locale de la blockchain.

Stockage et propagation sur le réseau

Les blocs sont stockés en permanence sur chaque nœud complet du réseau. Chaque nœud maintient une copie complète de la blockchain, permettant une vérification sans confiance. Lorsqu'un mineur monte avec succès un bloc:

• Il est sérialisé en format binaire en utilisant le codage consensuel de la blockchain (par exemple, Bitcoin utilise des octets bruts).
• Le bloc est diffusé aux nœuds de pairs via le réseau P2P à l'aide de messages comme inv et getdata .
• Les nœuds qui n'ont pas vu le bloc le demander et le valider indépendamment.
• Une fois validé, le bloc est écrit sur le disque dans le répertoire de données du nœud, généralement dans les fichiers .blk (Bitcoin Core).

Ce stockage décentralisé n'assure aucun point de défaillance et protège contre la falsification des données.

Questions fréquemment posées

Qu'est-ce qui empêche quelqu'un de modifier les données de transaction dans un bloc? Tout changement dans une transaction modifie son hachage, qui invalide la racine Merkle dans l'en-tête de bloc. Étant donné que le hachage de l'en-tête doit atteindre la cible de difficulté, la modification des données nécessiterait de ré-miner le bloc et tous les blocs suivants - une tâche infassible en calcul.

L'horodatage dans l'en-tête de bloc est-il toujours précis? L'horodatage doit être supérieur à la médiane des 11 blocs précédents et en quelques heures de temps réel. Bien qu'il ne soit pas parfaitement précis, il empêche une rétrodiasie extrême ou une date future pour manipuler les récompenses de blocs.

Un bloc peut-il contenir des transactions zéro? Non. Chaque bloc doit inclure au moins la transaction Coinbase . Même si aucune autre transaction n'est incluse, le mineur doit générer cette transaction pour réclamer la récompense de bloc.

Comment les clients légers vérifient-ils les transactions sans télécharger des blocs complets? Les clients légers utilisent une vérification de paiement simplifiée (SPV) . Ils téléchargent uniquement les en-têtes de bloc et demandent des preuves Merkle à partir de nœuds complets pour confirmer l'inclusion d'une transaction dans un bloc spécifique.