Quel est le problème à double dépenses et comment la blockchain l'empêche-t-elle?

Comprendre le problème à double dépenses

Le problème à double dépenses est un défi fondamental dans les systèmes de monnaie numérique où le même jeton numérique peut être dépensé plus d'une fois. Contrairement à la trésorerie physique, qui ne peut pas être remise à la fois à deux personnes différentes, les fichiers numériques peuvent être copiés et réutilisés. Cela crée une vulnérabilité dans les transactions numériques, car un acteur malveillant pourrait dupliquer une pièce numérique et l'envoyer à plusieurs destinataires, dépensant efficacement les mêmes fonds deux fois. Cela sape la confiance et l'intégrité de tout système de paiement numérique. Dans les systèmes financiers traditionnels, les autorités centrales comme les banques empêchent cela en maintenant des registres et en validant les transactions. Cependant, dans des environnements décentralisés dépourvus d'une autorité centrale, la résolution de doubles dépenses devient beaucoup plus complexe.

Comment la technologie de la blockchain aborde le problème

La blockchain empêche les dépenses doubles grâce à une combinaison de vérification cryptographique , de consensus décentralisé et d'enregistrement du grand livre immuable . Chaque transaction sur une blockchain est signée numériquement à l'aide de la clé privée de l'expéditeur, garantissant l'authenticité. Une fois diffusés au réseau, les nœuds valident la transaction en vérifiant si l'expéditeur a un solde suffisant et si ces fonds ont déjà été dépensés. Cette validation n'est pas effectuée par une seule entité mais par un réseau de nœuds distribué, éliminant la dépendance à l'égard d'une autorité centrale. Les transactions vérifiées sont regroupées en blocs, qui sont ensuite ajoutés à une chaîne chronologique et séduisante.

L'innovation principale réside dans le mécanisme consensuel , tel que la preuve de travail (POW) ou la preuve de participation (POS), qui garantit que tous les participants s'accordent sur l'état du grand livre. Pour qu'une transaction soit confirmée, elle doit être incluse dans un bloc accepté par la majorité du réseau. Une fois un bloc ajouté, la modification nécessiterait de recalculer tous les blocs ultérieurs et de prendre le contrôle de plus de 50% de la puissance de calcul du réseau - un exploit qui est peu pratique dans les grandes blockchaines bien établies comme Bitcoin.

Processus de validation et de confirmation des transactions

Lorsqu'un utilisateur initie une transaction de crypto-monnaie, plusieurs étapes se produisent pour empêcher les dépenses doubles:

• La transaction est diffusée sur le réseau de nœuds entre pairs.
• Les nœuds vérifient la transaction en vérifiant la signature numérique de l'expéditeur et confirmant que les entrées (les fonds dépensés) n'ont pas déjà été utilisés dans une transaction précédente.
• Les transactions valides sont collectées dans un mempool (pool de mémoire), en attendant l'inclusion dans un nouveau bloc.
• Les mineurs ou les validateurs sélectionnent les transactions dans le Mempool, en priorisant ceux qui ont des frais de transaction plus élevés.
• Les transactions sélectionnées sont hachées et incluses dans un bloc candidat.
• Le mineur ou le validateur résout un puzzle cryptographique (en POW) ou est sélectionné en fonction du pieu (dans POS) pour ajouter le bloc à la blockchain.
• Une fois le bloc ajouté, la transaction reçoit sa première confirmation . Chaque bloc ultérieur ajouté en haut augmente le nombre de confirmations, ce qui rend l'inversion de façon exponentielle plus difficile.

Plus une transaction a des confirmations, plus elle est sécurisée contre les tentatives à double dépenses. Pour les transactions de grande valeur, les services nécessitent souvent six confirmations pour garantir la finalité.

Empêcher les attaques raciales et les attaques de Finney

Malgré la conception robuste de la blockchain, certains vecteurs d'attaque à double dépenses existent dans des conditions spécifiques. Une attaque de course se produit lorsqu'un utilisateur envoie les mêmes fonds à deux destinataires différents en succession rapide, en espérant qu'une transaction sera confirmée pendant que l'autre est rejetée. Ce n'est pas possible que si le destinataire accepte les transactions non confirmées. Pour atténuer cela, les utilisateurs et les services devraient attendre au moins une confirmation avant de considérer une finale de transaction.

Une autre attaque rare est l' attaque de Finney , nommée d'après Hal Finney, l'un des premiers contributeurs de Bitcoin. Dans ce scénario, un mineur pré-mines une transaction qui dépense certaines pièces dans leur propre portefeuille mais ne le diffuse pas. Ils dépensent ensuite les mêmes pièces dans une transaction publique. Après avoir reçu des biens ou des services, ils publient le bloc pré-miné, invalidant potentiellement la transaction publique. Cette attaque nécessite un timing précis et un accès d'extraction d'initiés, ce qui rend difficile l'exécution à l'échelle. La meilleure défense consiste à attendre plusieurs confirmations avant de publier des biens ou des services.

Rôle de l'immuabilité et du grand livre distribué dans la sécurité

L' immuabilité de la blockchain est cruciale pour prévenir les deux dépenses. Une fois les données écrites dans un bloc et ce bloc est lié à la chaîne via des hachages cryptographiques, la modification de toute transaction nécessiterait de modifier tous les blocs suivants. Cela nécessiterait une immense puissance de calcul, en particulier sur les grands réseaux. La nature distribuée du grand livre garantit que chaque nœud détient une copie de toute la blockchain. Si un nœud tente d'introduire une version frauduleuse du grand livre, l'écart est rapidement détecté et rejeté par la majorité.

En outre, la nature transparente et vérifiable de la blockchain permet à quiconque de vérifier l'historique des transactions. Chaque entrée d'une nouvelle transaction fait référence à une sortie de transaction non dépensée précédente (UTXO). Les nœuds vérifient le jeu UTXO pour confirmer que les fonds dépensés n'ont pas déjà été consommés. Ce système garantit qu'aucune pièce ne peut être dépensée deux fois à moins que le consensus du réseau ne soit compromis.

Questions fréquemment posées

Les doubles dépenses peuvent-elles se produire sur des blockchains bien établies comme Bitcoin? Bien que théoriquement possible, la double dépense sur de grandes blockchains décentralisées comme Bitcoin est extrêmement improbable en raison du taux de hachage élevé et du consensus distribué. Un attaquant devrait contrôler plus de 50% de la puissance minière du réseau (une attaque de 51%), ce qui est prohibitif et détectable.

Que se passe-t-il si deux transactions utilisant la même entrée sont diffusées simultanément? Le réseau acceptera la transaction incluse dans le premier bloc à confirmer. L'autre transaction devient invalide et est supprimée du Mempool. Les nœuds suivent la chaîne valide la plus longue, garantissant la cohérence.

Toutes les crypto-monnaies empêchent-elles les doubles dépenses de la même manière? La plupart des crypto-monnaies utilisent des mécanismes basés sur la blockchain avec des algorithmes consensus pour éviter les deux dépenses. Cependant, les spécificités varient - la preuve de chaînes de pieu comme Ethereum utilise la sélection du validateur basée sur des pièces marquées, tandis que la preuve de chaînes de travail comme Bitcoin s'appuie sur l'effort de calcul.

Est-il prudent d'accepter les paiements de crypto-monnaie avec des confirmations zéro? Accepter les transactions de confirmation zéro comporte des risques, en particulier pour les éléments de grande valeur. Alors que de nombreuses petites transactions se régissent rapidement, la possibilité d'une attaque de course existe. Pour la sécurité, attendre au moins une à six confirmations est fortement conseillé.