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Masterclass #21 : la compétition des mineurs Bitcoin et le tirage du nonce

Charles Ledoux

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Après avoir évoqué le processus de transactions et des signatures, voyons comment le proof of work rend la blockchain résistante à la censure.

Le proof of work et les mineurs

Dans le processus de validation des blocs, un système de proof of work est introduit pour le rendre résistant à la censure. En effet, les mineurs entrent en compétition pour créer le prochain bloc et venir déposer leur signature dans l’en-tête du bloc miné.

Après avoir calculé une quantité énorme de hashing crypto, les mineurs créent des blocs aussi petits que possible pour être plus rapides et devenir plus rentables et plus compétitifs.

De plus, pour inciter les mineurs à faire ces calculs coûteux en énergie, ils reçoivent des BTC en récompense à leurs efforts. D’où le nom de Preuve de Travail, ou Proof-Of-Work en anglais.

Les mineurs sont donc les garants de la sécurité du réseau puisqu’ils assurent des transactions valides et donc une blockchain conforme. Ils évitent la censure et le double spending ou encore l’attaque du réseau. La blockchain est immuable, sauf si quelqu’un détient plus de la moitié de la puissance de calcul mondiale des mineurs.

En somme, les mineurs ne suppriment pas la possibilité de falsifier la blockchain, mais rendent la tâche très compliquée et coûteuse, voire impossible.

Afin que ce processus soit fluide et que chaque bloc soit miné dans un délai respectable, les mineurs obtiennent leur droit de validation de manière aléatoire ou probabiliste. Cette probabilité est en corrélation avec la puissance de calcul ou hash rate par rapport au hash rate global.

Avec 10% du hash rate, la signature de ce mineur devrait donc être dans l’en-tête de bloc de 1 bloc sur 10. Même si cette probabilité varie si un mineur désire rejoindre une mining pool, puisqu’un mining pool consiste à combiner la puissance de calcul de plusieurs machines.

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Un tirage au sort

“Pour éviter un problème, les mineurs doivent décider d’une manière ou d’une autre lequel produit le bloc suivant. Ils pourraient se relayer, mais ce serait compliqué puisqu’un mineur pourrait être en panne. Dans un tel scénario, le système s’arrêterait.

À la place, chaque seconde, chaque mineur tire un nombre aléatoire entre 0 et 999 999. Si un mineur arrive à dessiner un nombre compris entre 0 et 555, il signera immédiatement et publiera un bloc.

Les mineurs tirent au sort un numéro par seconde, donc chaque mineur doit tirer un tirage au sort toutes les 30 minutes (1 800 secondes) en moyenne. ”

C’est donc comme une sorte de loterie, un ticket gagnant menant à la récompense. Cela permet que qu’un bloc soit constamment miné toutes les 10 minutes.

Mais la possibilité que deux mineurs tirent le même numéro existe. Et dans ce scénario, il y aurait donc une scission de la blockchain qui serait séparée en deux. De plus, certains mineurs pourraient tricher en manipulant cette loterie.

Alors comment éviter ce problème ?

“Et si vous pouviez forcer les mineurs à ne pas tricher avec des numéros porte-bonheur ? 

Il s’avère que c’est possible ! Vous pouvez leur faire effectuer d’énormes quantités de calculs avec leurs ordinateurs et leur demander de prouver qu’ils ont Effectuer le travail. 

L’astuce consiste à remplacer les signatures numériques dans l’en-tête de bloc avec une preuve de travail . 

En plus de vérifier les choses habituelles comme les transactions et la racine merkle, le nœud complet doit vérifier que le bloc comprend une preuve de travail valide. La preuve de travail est valide si le hachage de l’en-tête de bloc (ID de bloc) est inférieur, supérieur ou égal à un objectif convenu et écrit dans l’en-tête de bloc.”

Le nombre porte-bonheur est également appelé nonce. Le processus de minage implique donc la recherche de ce nonce qui, une fois combiné avec les données contenues dans le bloc, produit un hash qui satisfait certaines conditions, appelées cible ou target : 

“L’objectif est un nombre convenu par tous les nœuds complets et les mineurs. 

Vous pouvez le considérer comme un numéro fixe qui doit être défini dans l’en-tête du bloc.”

Il est bon de signaler que la cible peut varier et provoquera ce que l’on appelle “un reciblage”. Le mineur changera donc le nonce et recalculera le hash.

Le minage consiste donc en un ensemble de calculs cryptographiques après avoir trouvé un numéro porte-bonheur. Ce nonce est ensuite haché avec les données contenues dans le bloc pour obtenir une valeur cible. Si le hash est inférieur à cette valeur cible, le mineur peut valider la transaction. 

“Pour déterminer si la preuve de travail d’un bloc est valide, vous comparez le 256-bits de l’ID de bloc à la cible de 256-bits écrite dans l’en-tête du bloc.”

Dans l’épisode suivant, nous verrons comment les mineurs s’assurent de produire un proof of work valide dans la blockchain.

Sources : Grokking Bitcoin, LearnMeaBitcoin.

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Charles Ledoux

Charles Ledoux

Charles Ledoux est un rédacteur pour Cryptonaute avec une expertise pour les crypto-monnaies et la technologie blockchain. Grâce à sa formation dans la « Crypto-Academy » du célèbre YouTubeur Pompliano, il a pu passer un mois à se former avec les meilleurs spécialistes de l’industrie des crypto-monnaies. C’est en observant des similitudes frappantes entre la permaculture et la technologie du Bitcoin qu’il a réussi à avoir une perspective et une expertise rare sur la technologie et son fonctionnement.

Après avoir écrit son premier livre à 10 ans et plusieurs autres ouvrages depuis, Charles met désormais en pratique son talent d’écrivain pour apporter le meilleur contenu possible aux lecteurs de Cryptonaute. Après avoir rencontré des dizaines d’acteurs majeurs de l’industrie et s’être créé un réseau de centaines de builders web 3, il apportera de nombreux contenus originaux comme des interviews, ou encore des enquêtes exclusives. En plus de son expertise technique sur la technologie blockchain, Charles permettra aux lecteurs d’être au “cœur” de l’industrie crypto.

Déterminé à créer le meilleur contenu possible, il a également le souhait de relayer des informations exclusives qui apportent de la véritable valeur ajoutée à l’industrie florissante des médias crypto.

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