Comment les transactions sont-elles vérifiées sur une blockchain?

Comprendre le rôle des nœuds dans la vérification des transactions

Dans un réseau de blockchain, les nœuds sont des composants fondamentaux responsables du maintien de l'intégrité et de la sécurité du système. Chaque nœud stocke une copie de l'ensemble du grand livre de la blockchain et participe à la validation des transactions. Lorsqu'un utilisateur initie une transaction - telle que l'envoi de crypto-monnaie d'un portefeuille à un autre - la transaction est diffusée au réseau de nœuds entre pairs. Chaque nœud recevant la transaction vérifie sa validité en fonction des règles de consensus prédéfinies. Ces chèques comprennent la vérification que l'expéditeur a un solde suffisant, garantissant que la signature numérique est correcte et confirmant que la transaction n'a pas déjà été dépensée (empêcher les deux dépenses).

Si la transaction transmet ces vérifications initiales, elle est ajoutée à un pool de transactions non confirmées appelées Mempool . À ce stade, la transaction ne fait pas encore partie de la blockchain. Le nœud ne finalise pas la transaction, mais le détient à la place pour les mineurs ou les validateurs à inclure dans le bloc suivant. Cette vérification décentralisée par plusieurs nœuds garantit qu'aucune entité unique ne contrôle le processus de validation, renforçant la nature sans confiance de la technologie blockchain.

Les mineurs et le processus de création de blocs

Une fois qu'une transaction entre dans le mempool, les mineurs (dans des blockchains de preuve de travail comme Bitcoin) prennent les devants dans l'organisation et la confirmation des transactions. Les mineurs collectent un groupe de transactions en attente du Mempool et tentent de les assembler dans un nouveau bloc. Pour ce faire, ils doivent résoudre un puzzle cryptographique intensif en calcul connu sous le nom de preuve de travail . Ce processus nécessite une puissance et une énergie informatiques importantes, agissant comme un moyen de dissuasion contre les acteurs malveillants.

L'objectif est de trouver une valeur de hachage pour le bloc qui atteint la cible de difficulté actuelle du réseau. Une fois qu'un hachage valide est trouvé, le mineur diffuse le bloc nouvellement créé au réseau. D'autres nœuds vérifient ensuite indépendamment le contenu du bloc, y compris chaque transaction et l'exactitude de la preuve de travail. Si tout vérifie, le bloc est ajouté à la blockchain et les transactions à l'intérieur sont considérées comme confirmées. Le mineur qui a résolu le puzzle est récompensé par la crypto-monnaie et les frais de transaction nouvellement frappés.

Validateurs dans les systèmes de preuve de mise

Dans les blockchains de preuve de mise (POS) comme Ethereum 2.0, la vérification des transactions est gérée par des validateurs au lieu des mineurs. Les validateurs sont choisis pour créer de nouveaux blocs en fonction de la quantité de crypto-monnaie qu'ils «enjoisent» comme garantie et d'autres facteurs tels que la durée de la mise en œuvre. Pour participer, un utilisateur doit verrouiller une certaine quantité de pièces - 32 ETH dans le cas d'Ethereum - comme dépôt de garantie.

Lorsqu'un validateur est sélectionné, il propose un nouveau bloc contenant des transactions vérifiées. D'autres validateurs témoignent ensuite de la validité du bloc proposé par le biais d'un mécanisme de vote. Une fois qu'une supermajorité est d'accord, le bloc est ajouté à la blockchain. Si un validateur tente de valider les transactions frauduleuses, il risque de perdre une partie ou la totalité de ses fonds marqués grâce à un processus appelé Slashing . Cette incitation économique aligne les intérêts des validateurs sur la sécurité du réseau.

Les validateurs exécutent continuellement des logiciels spécialisés et maintiennent une présence en ligne pour surveiller le réseau. Leur rôle est essentiel pour garantir que seules les transactions légitimes sont confirmées, et elles sont récompensées par les frais de transaction et les récompenses pour leur service.

Signatures numériques et sécurité cryptographique

Chaque transaction blockchain est sécurisée à l'aide de la cryptographie asymétrique . Lorsqu'un utilisateur envoie des fonds, il signe la transaction avec sa clé privée , une chaîne secrète connue d'eux uniquement. Cette signature prouve la propriété des fonds sans révéler la clé elle-même. Les nœuds vérifient la signature à l'aide de la clé publique correspondante de l'expéditeur, qui est dérivée de la clé privée et visible sur la blockchain.

Le processus de vérification garantit que seul le propriétaire légitime peut dépenser sa crypto-monnaie. Même une modification mineure des données de transaction invalide la signature, ce qui rend la falsification immédiatement détectable. Cette fondation cryptographique est ce qui rend les transactions blockchain immuables et sécurisées une fois confirmées. Sans une signature numérique valide, aucune transaction ne peut progresser au-delà du Mempool.

Mécanismes de consensus et finalité

Pour qu'une transaction soit considérée comme entièrement vérifiée, le réseau de blockchain doit atteindre un consensus - un état où la majorité des nœuds s'accordent sur la validité et l'ordre des transactions. Dans les systèmes de preuve de travail, le consensus est atteint lorsque des blocs suivants sont construits sur le bloc contenant la transaction. Chaque bloc supplémentaire augmente le nombre de confirmation de la transaction, ce qui rend l'inversion de façon exponentielle plus difficile.

Dans les systèmes de preuve de mise, la finalité est réalisée grâce à des mécanismes tels que les gadgets de finalité (par exemple, Casper FFG dans Ethereum), où les points de contrôle sont votés par les validateurs. Une fois le point de contrôle finalisé, les transactions jusqu'à ce point sont considérées comme irréversibles. Différentes blockchains ont des exigences de confirmation variables; Par exemple, six confirmations sont souvent considérées comme sécurisées dans Bitcoin, tandis que Ethereum peut nécessiter moins en raison de temps de bloc plus rapides.

Le consensus garantit que tous les participants ont une vision cohérente du grand livre. Il empêche les fourches de persister et maintient l'intégrité chronologique de la blockchain. Sans consensus, des versions contradictoires du grand livre pourraient exister, sapant la confiance dans le système.

Cycle de vie des transactions de l'initiation à la confirmation

• Un utilisateur crée une transaction utilisant son logiciel de portefeuille, spécifiant le destinataire, le montant et les frais.
• Le portefeuille signe la transaction avec la clé privée de l'expéditeur.
• La transaction signée est diffusée sur le réseau et reçu par plusieurs nœuds.
• Les nœuds valident la syntaxe, la signature et la disponibilité de l'entrée de la transaction.
• Les transactions valides sont placées dans le Mecol .
• Les mineurs ou les validateurs sélectionnent les transactions dans le Mempool, en priorisant ceux qui ont des frais plus élevés.
• Les transactions sélectionnées sont incluses dans un bloc candidat.
• Le bloc subit le processus de consensus, soit une preuve de travail ou une preuve de participation.
• Après une validation réussie par le réseau, le bloc est ajouté à la blockchain.
• La transaction reçoit sa première confirmation et gagne des confirmations supplémentaires à chaque nouveau bloc.

Ce cycle de vie garantit que les transactions sont transparentes, sécurisées et résistantes à la censure ou à la manipulation.

Questions fréquemment posées

Une transaction peut-elle être inversée après avoir été confirmée? Non, une fois qu'une transaction est confirmée et intégrée dans la blockchain, elle devient immuable . L'inversion nécessiterait de modifier tous les blocs ultérieurs et de prendre le contrôle de la majorité de la puissance de calcul ou de mise en œuvre du réseau, ce qui est pratiquement irréalisable dans les réseaux sécurisés et décentralisés.

Que se passe-t-il si deux mineurs trouvent un bloc valide en même temps? Cela crée une fourche temporaire dans la blockchain. Les nœuds acceptent le premier bloc qu'ils reçoivent et continuent de construire dessus. Finalement, la chaîne avec plus de travaux cumulatives (dans POW) ou un plus grand support de validateur (dans POS) devient la version acceptée. L'autre bloc devient orphelin et les transactions en informatique reviennent au mempool si elles ne sont pas incluses ailleurs.

Combien de temps faut-il pour qu'une transaction soit vérifiée? Le temps de vérification dépend de la blockchain. Bitcoin En moyenne 10 minutes par bloc , tandis que Ethereum traite les blocs toutes les 12 à 14 secondes . La congestion élevée du réseau ou les frais de transaction faible peuvent retarder la confirmation à mesure que les transactions attendent dans le mempool.

Toutes les transactions sont-elles publiques sur la blockchain? Oui, toutes les transactions confirmées sont visibles publiquement sur la blockchain. Bien que les adresses de portefeuille soient pseudonymes, une analyse sophistiquée peut parfois relier les adresses aux identités du monde réel, en particulier lors de l'interaction avec les échanges réglementés.