Masterclass #22 : introduction à la difficulté de minage Bitcoin pour les mineurs

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Apprenez-en plus sur la valeur cible et le nonce et comment les mineurs doivent les utiliser pour obtenir un proof of work valide.

La valeur cible et le nonce 

Comme entrevu précédemment, pour qu’un mineur puisse valider un bloc, il doit créer un hash de block au nombre égal ou inférieur de la valeur cible du bloc header à miner.

Le mineur part donc à la recherche d’un en-tête de bloc qui correspond à cette condition. Cela correspond à l’ID de bloc. Cet ID de bloc est calculé en hachant l’en-tête de bloc cible à l’aide de SHA256.

Et le résultat doit donc être inférieur ou égal à la valeur cible pour obtenir un proof of work valide. Nous avions vu alors l’intérêt du nonce qui va être combiné avec cet hash pour obtenir cette valeur inférieure. 

En augmentant successivement le nonce à plusieurs reprises, en plusieurs étapes, le mineur va donc pouvoir finir par obtenir ce résultat cible : 

“Il est important de réaliser que tous les mineurs construisent leurs propres blocs.

Par exemple, Tom travaille sur son propre bloc en même temps que Qi (et Lisa), mais son ensemble de transactions est différent de celui de Qi car sa transaction coinbase paie la récompense de bloc pour elle-même, tandis que la transaction coinbase de Qi paie la récompense de bloc à Qi. Cette différence fera que les racines merkle dans leurs en-têtes de bloc respectifs diffèrent. Si Tom place le nonce gagnant de Qi, 492781982, sur son propre bloc, il ne le fera probablement pas atteindre l’objectif. Il y a d’autres choses qui diffèrent probablement entre leurs blocs. Il peut s’agir de l’horodatage ou de la liste de transactions sélectionnée.”

Le nonce est donc utilisé et modifié constamment par les mineurs pour résoudre ce problème mathématique et obtenir cette valeur cible :

“Au lieu de tirer un nombre aléatoire chaque seconde, les mineurs tirent un nombre environ toutes les 0,02 microsecondes grâce au hachage cryptographique.

Dans le même temps, la limite du nombre porte-bonheur, ou cible, est fixée à 256 bits numéro 00000000926e…= 926eb9*2200 au lieu de seulement 555.”

D’où la nécessité d’avoir une machine puissante. Cela nécessite une intensité de calcul conséquente dans un marché compétitif comme celui du Bitcoin :

“Une différence subtile mais importante est qu’avec la preuve de travail, c’est la chaîne avec la preuve de travail la plus grande qui est considérée comme la meilleure branche à suivre. Dans le cas des numéros porte-bonheur, les nœuds suivent la chaîne la plus longue. La preuve de travail accumulée pour une blockchain est la somme de la difficulté de chaque bloc individuel de la chaîne.

La difficulté d’un bloc est donc une mesure du nombre de fois qu’il est plus difficile de trouver une preuve de travail valide pour ce bloc plutôt que de la trouver pour le bloc de genèse.”

En somme, plus la valeur cible est élevée, plus la difficulté est mince. Tandis que plus la valeur cible est faible, plus la difficulté est grande et plus le mineur devra utiliser de nonce et de calculs pour obtenir une valeur inférieure à cette cible.

Si nous venons à cours de nonce ?

Vient alors la question de savoir si un mineur peut tomber à court de nonce. Dans ce cas, il ne pourrait pas atteindre cette valeur cible en cas de difficulté trop grande.

Le mineur a alors plusieurs options : 

• Modifier l’ordre des transactions : Il peut ajouter, enlever ou modifier l’ordre des transactions
• Modifier le coinbase : la transaction coinbase (la première transaction du bloc) peut contenir ce que l’on appelle un extraNonce qui peut être utilisé pour modifier des informations.
• Modifier le timestamp : Les mineurs peuvent également ajuster l’horodatage du bloc.

Pour ce qui est de l’horodatage, il suffit de changer d’une seconde et les informations du bloc seront différentes. Tandis que dans les deux autres options, il sera nécessaire de modifier la racine Merkel.

Comme nous l’avions évoqué précédemment, la racine Merkel est comme l’ADN de la blockchain, contenue dans toutes ses cellules (bloc et donc en-tête de bloc).

En modifiant avec l’une de ces options, l’en-tête sera modifié et le nonce réinitialisé à 0. Le mineur peut alors recommencer son calcul et son hachage pour enfin parvenir à un Proof of Work valide.

Dans l’épisode suivant, nous découvrirons comment la valeur cible est déterminée et comment elle participe dans la compétition entre mineurs et l’ajustement de la difficulté.

Sources : Grokking Bitcoin,  LearnMeaBitcoin.

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