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Qu’est-ce que la preuve de travail

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La preuve de travail, souvent abrégée en PoW, est un système permettant d’éviter les doubles dépenses. Il s’agit d’un algorithme de consensus pour le grand livre distribué que nous appelons la Blockchain, qui est le modèle de consensus sous-jacent pour Bitcoin. La preuve de travail constitue également la base d’autres crypto-monnaies. Il décrit un système spécifique qui nécessite un niveau d’effort significatif mais réalisable pour empêcher une utilisation malveillante ou frivole de la puissance de calcul, comme la distribution de spam ou le lancement d’attaques par déni de service. Il charge les participants d’un puzzle mathématique unique qui a une caractéristique clé: l’asymétrie.

Le travail doit être difficile du côté du bâtiment mais facile à vérifier pour le réseau. Cette idée est également connue sous le nom de fonction de coût du processeur ou de fonction de tarification du processeur. Les mineurs se disputent pour être les premiers à trouver une solution au problème mathématique qui nécessite beaucoup de puissance de calcul à résoudre. Cela leur permettra de construire le bloc candidat, un problème qui ne peut être résolu autrement que par le forçage brutal, essentiellement un processus d’essai et d’erreur, qui nécessite un nombre considérable de tentatives. Le PoW reste le mécanisme de consensus dominant à ce jour.

Une brève histoire sur le PoW

Saviez-vous que Bitcoin est la crypto-monnaie derrière l’invention du PoW? Le concept a été fondé en 2004 par Hal Finney à travers l’idée de «preuve de travail réutilisable» mais a été adopté et mis en œuvre en 2009 suite à l’introduction du bitcoin par Satoshi Nakamoto. Hash cash par Adam Back est également un premier exemple d’algorithme de preuve de travail avant que la crypto-monnaie n’entre en scène. Les expéditeurs doivent effectuer une petite quantité de calcul avant d’envoyer des e-mails afin que les destinataires puissent atténuer le spam.

Ce type de calcul est pratiquement gratuit pour tout expéditeur légitime, mais peut rapidement s’additionner pour quiconque envoie des e-mails en masse. Les e-mails légitimes feront le travail de génération de preuves rapidement, surtout s’il s’agit d’un seul e-mail. Les spammeurs, cependant, auront du mal à produire la preuve nécessaire, ce qui nécessite des ressources informatiques importantes. La preuve de travail en espèces de hachage est utilisée pour la génération de blocs dans Bitcoin. Les mineurs doivent remplir un PoW qui couvre toutes les données du bloc pour qu’un bloc soit autorisé par les nouveaux participants au réseau. La difficulté ici devra être légèrement ajustée pour limiter la vitesse à laquelle le réseau peut créer un nouveau bloc à un toutes les 10 minutes. Cependant, la probabilité d’une génération réussie est très faible; il est difficile de déterminer quel ordinateur travailleur du réseau générera le bloc en premier.

Pour tout bloc acceptable, il doit hacher une valeur inférieure à la cible actuelle. Qu’est-ce que ça veut dire? Cela signifie que chaque bloc indique que le travail a déjà été fait pour le générer. Chaque bloc est livré avec le hachage du bloc précédent. Par conséquent, chaque bloc a une chaîne de blocs qui contiennent une énorme quantité de travail. Changer le bloc courant, ce qui ne peut être fait qu’en générant un nouveau avec le même prédécesseur, nécessite la régénération de tous les successeurs et de refaire le travail là-bas. Cela protège la Blockchain contre toute altération.

Pourquoi est-ce nécessaire?

Une preuve de travail est-elle nécessaire? Eh bien, si vous avez une idée du fonctionnement de la technologie blockchain, alors vous avez une bonne idée de la manière dont la preuve de travail entre en jeu et pourquoi elle est nécessaire. Les utilisateurs doivent diffuser leurs transactions sur le réseau. Ces transactions mettent du temps à être considérées comme valides lorsqu’elles sont ajoutées au réseau blockchain. Une blockchain est une base de données massive disponible et consultable par chaque utilisateur afin qu’il puisse vérifier si le capital a déjà été dépensé ou non. Il agit comme intermédiaire entre les utilisateurs en les alertant de chaque action se déroulant dans la base de données. Voici un bon exemple: Job, Jane et Bob ont un bloc-notes (dans ce cas, le bloc-notes est la Blockchain). Chaque fois que les trois amis veulent faire une transaction, ils doivent l’écrire – Bob a payé dix jetons à Jane, Jane a payé dix jetons à Shem, etc. Chaque fois que l’un des trois amis fait une transaction, il se réfère au précédent. transaction d’où proviennent les fonds.

Donc, si Jane payait dix jetons à Shem, le bloc-notes indiquerait que Jane a payé les dix jetons à Shem après une transaction précédente avec Bob, et c’est ainsi que les jetons sont suivis. Cela signifie que si Jane essaie de faire une autre transaction avec les mêmes jetons qu’il a envoyés à Shem, tout le monde le saura immédiatement. Les membres ne permettront pas que la transaction soit ajoutée au bloc-notes. Eh bien, cela semble plus facile et gérable pour un petit groupe. Les membres se connaissent et peuvent décider de jouer un peu hors du bloc-notes. Le vrai défi est d’avoir plus de 20 000 participants du monde entier. Comment vous assurez-vous que les transactions ne se répètent pas? C’est là qu’intervient la preuve de travail. Elle régule la plate-forme et garantit que les utilisateurs ne dépensent pas ce qu’ils ne sont pas autorisés à dépenser. En utilisant une combinaison de cryptographie et de théorie des jeux, l’algorithme PoW aide à garder tout le monde à jour dans la chaîne en utilisant les règles du système.

Comment ça marche?

Dans notre exemple de bloc-notes, les transactions peuvent être ajoutées une par une, mais lorsqu’il s’agit de Blockchain, les transactions sont regroupées en blocs. Les transactions sont annoncées au réseau et chaque utilisateur générant un bloc les inclura dans un bloc candidat. Une fois que le bloc candidat devient un bloc confirmé, la transaction est considérée comme valide, ce qui signifie qu’elle a été ajoutée à la Blockchain. Ajouter un bloc n’est ni facile ni bon marché. La preuve de travail exige que le mineur utilise certaines de ses ressources uniques pour profiter du privilège. Cette ressource particulière est la puissance de calcul qui peut hacher les données du bloc jusqu’à ce que la solution du puzzle soit trouvée. Le hachage des données d’un bloc est réalisé en les passant par une fonction de hachage pour créer un hachage de bloc. Le hachage de bloc fonctionne comme une «empreinte digitale» où il agit comme une identité pour vos données d’entrée. Il est spécifique à chaque bloc.

Cependant, il est essentiel de garder à l’esprit qu’il est pratiquement impossible d’inverser un hachage de bloc pour acquérir les données d’entrée. Si vous connaissez l’entrée, il est également essentiel de vous assurer que vous avez confirmé que le hachage est correct. C’est aussi simple que d’exécuter l’entrée via la fonction pour vérifier si elles correspondent. Pour que PoW soit efficace, vous devez fournir des données dont le hachage répond à des conditions spécifiques, mais vous n’avez pas besoin de savoir comment y arriver. Votre objectif principal doit être les données que vous passez par la fonction de hachage pour voir si elles correspondent aux conditions. Vous devrez modifier un peu les données si les données que vous avez transmises sont rejetées. Tout léger changement vous donne un hachage différent. Par conséquent, il n’y a aucun moyen de prédire ou de déterminer le résultat d’une entrée. En termes simples, vous jouez à un jeu de devinettes en combinant généralement les informations de toutes les transactions que vous souhaitez ajouter et des données magiques, puis hachez le tout ensemble. Cependant, puisque votre ensemble de données ne changera pas, vous devrez ajouter une information variable supplémentaire. Si vous ne le faites pas, vous obtiendrez toujours le même hachage que la sortie à chaque fois. Les données variables dont nous parlons ici sont appelées un nonce. C’est le nombre que vous ajusterez à chaque tentative pour vous assurer d’obtenir un hachage différent. Et c’est ce que nous appelons l’exploitation minière.

Pour résumer, le minage consiste à combiner les données de la blockchain et à les hacher avec nonce jusqu’à ce qu’un certain nombre soit trouvé. Si votre hachage remplit les conditions définies, vous gagnez le droit de diffuser le nouveau bloc vers le système. À ce stade, les mineurs et les groupes de mineurs du réseau mettent également à jour leurs blockchains pour accueillir le nouveau bloc.

Si vous exploitez depuis un certain temps, vous avez peut-être remarqué que l’extraction des principales crypto-monnaies comme les bitcoins devient incroyablement complexe. Les conditions à remplir sont plus difficiles à satisfaire. N’oubliez pas que des taux de hachage plus élevés signifient qu’il sera plus difficile de générer un hachage valide. Cela permet de garantir que les utilisateurs ne créent pas de blocs facilement et rapidement. Alors que de plus en plus de personnes rejoignent l’industrie minière du bitcoin, l’exploitation minière deviendra compliquée, car nous devrions nous attendre à ce que les taux de hachage augmentent. Essayer de deviner de telles quantités massives de hachages peut être coûteux, en particulier pour votre Internet, votre alimentation et votre matériel. Vous pouvez finir par gaspiller beaucoup d’électricité et de puissance de calcul, mais le résultat sera une grosse récompense en bitcoin ou en toute autre crypto-monnaie que vous avez décidé d’exploiter.

Résumé

Bien que l’extraction de bitcoins soit un processus compétitif, il s’agit plus de chance que de course. En général, toutes les dix minutes, quelqu’un créera une preuve de travail acceptable. C’est pourquoi les mineurs se réunissent pour travailler plus rapidement et augmenter leurs chances de miner des blocs qui génèrent des transactions plus rapidement et partagent la récompense qui vient en bitcoins. PoW s’est avéré sûr et fiable, et Bitcoin nous a prouvé que nous n’avons pas besoin d’entités centralisées pour éviter que les fonds ne soient dépensés deux fois. La preuve de travail garantit qu’il est difficile d’interférer avec n’importe quel aspect de la Blockchain, car une telle perturbation ne mènera qu’à une nouvelle extraction des blocs suivants. PoW garantit également que les utilisateurs ne monopolisent pas la puissance de calcul du réseau car la puissance et les machines nécessaires pour générer les fonctions de hachage sont assez chères.

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