Qu'est-ce qu'un graphe acyclique dirigé (DAG) en tant que DLT ?

Comprendre les graphiques acycliques dirigés dans la technologie du grand livre distribué

1. Un graphique acyclique dirigé (DAG) est une structure de données utilisée dans la technologie du grand livre distribué (DLT) qui diffère fondamentalement des architectures blockchain traditionnelles. Au lieu d'organiser les transactions en blocs enchaînés séquentiellement, les structures DAG permettent à chaque transaction d'être directement liée à une ou plusieurs transactions précédentes. Cela crée une structure de type Web dans laquelle les informations circulent dans une seule direction sans former de cycles.

2. Dans un système DLT basé sur DAG, chaque nouvelle transaction doit valider une ou plusieurs transactions antérieures non confirmées avant d'être ajoutée au réseau. Ce mécanisme élimine le besoin de mineurs et de confirmations de blocs, réduisant considérablement la latence et permettant un débit élevé. L'absence de blocs permet un traitement asynchrone des transactions, rendant le réseau évolutif à mesure que la participation augmente.

3. Contrairement aux systèmes blockchain qui sont souvent confrontés à des goulots d'étranglement en raison des limites de taille des blocs et des intervalles d'extraction, les réseaux DAG prennent intrinsèquement en charge la validation des transactions parallèles. Chaque nœud contribue au consensus en approuvant les transactions antérieures, répartissant ainsi la charge de travail sur le réseau. Cela se traduit par des délais de confirmation plus rapides et une consommation d'énergie inférieure par rapport aux blockchains de preuve de travail.

4. La sécurité dans les systèmes basés sur DAG repose sur la validation cumulative du poids et du chemin plutôt que sur les règles de la chaîne la plus longue. Les transactions gagnent en confiance car elles sont référencées par des entrées ultérieures, créant ainsi des couches de vérification indirecte. Certaines implémentations utilisent des nœuds coordinateurs dès les premières étapes pour empêcher les attaques, bien que l'objectif soit généralement de parvenir à une décentralisation complète au fil du temps.

5. Des exemples de crypto-monnaies basées sur DAG incluent IOTA, qui utilise une structure appelée Tangle, et Nano, qui utilise un modèle bloc-treillis dans lequel chaque compte possède sa propre blockchain. Ces systèmes visent à fournir des microtransactions simples et des règlements instantanés, en ciblant les applications des écosystèmes IoT et de paiement en temps réel.

Avantages du DAG par rapport aux blockchains traditionnelles

1. L’un des avantages les plus importants de DAG est son évolutivité. À mesure que de plus en plus d'utilisateurs rejoignent le réseau et soumettent des transactions, le processus de validation devient plus rapide car chaque nouvelle transaction confirme les anciennes. Cela contraste avec les blockchains, où une utilisation accrue entraîne souvent une congestion et des frais plus élevés.

2. Les frais de transaction sont généralement absents dans les systèmes DAG. Puisqu’il n’y a pas de mineurs à encourager, les utilisateurs n’ont pas besoin de payer pour les ressources informatiques. Cela rend DAG idéal pour les micropaiements et les économies de machine à machine où les transferts de faible valeur sont fréquents.

3. L’efficacité énergétique constitue un autre avantage majeur. Sans avoir besoin de mécanismes d’exploration de preuve de travail ou de jalonnement, les réseaux DAG consomment un minimum d’énergie. Les nœuds effectuent uniquement des calculs légers pour approuver leurs prédécesseurs, réduisant ainsi considérablement l'impact environnemental.

4. La finalité est atteinte rapidement grâce à des protocoles DAG bien conçus. Une fois qu’une transaction accumule suffisamment d’approbations via plusieurs chemins, elle devient immuable en quelques secondes. Ce règlement quasi instantané améliore l'expérience utilisateur et prend en charge les applications urgentes telles que les paiements de détail ou le suivi de la chaîne d'approvisionnement.

5. Un consensus décentralisé émerge de manière organique à mesure que la participation augmente. Chaque participant agit à la fois en tant qu'expéditeur et validateur, renforçant l'intégrité du réseau sans dépendre d'autorités centralisées ou de matériel spécialisé.

Défis et limites des systèmes basés sur DAG

1. Assurer la sécurité sans coordinateurs reste un défi pendant les périodes de faible activité. Un faible volume de transactions peut rendre le réseau vulnérable aux attaques de spam ou de double dépense, nécessitant des mesures de centralisation temporaires jusqu'à ce que l'activité atteigne une masse critique.

2. Des transactions orphelines peuvent survenir si des parties du réseau fonctionnent de manière indépendante sans synchronisation suffisante. Ces entrées non confirmées nécessitent des mécanismes supplémentaires pour les réintégrer dans le réseau principal de données validées.

3. La complexité de la résolution des conflits survient lorsque des transactions conflictuelles entrent simultanément dans le système. La résolution de tels litiges nécessite des algorithmes sophistiqués qui évaluent le poids des transactions, l’heure d’arrivée et les voies d’approbation afin d’en déterminer la légitimité.

4. Des obstacles à l’adoption existent en raison de la méconnaissance des architectures non blockchain. Les développeurs et les entreprises habitués aux modèles Ethereum ou Bitcoin peuvent trouver la logique DAG plus difficile à comprendre, ce qui ralentit l'intégration dans l'infrastructure financière existante.

5. La fonctionnalité limitée des contrats intelligents restreint la programmabilité sur de nombreuses plates-formes DAG. Même si des progrès sont réalisés, la prise en charge d’applications décentralisées complexes reste techniquement difficile par rapport aux blockchains basées sur des machines virtuelles.

Foire aux questions

Comment fonctionne le consensus dans un réseau DAG ? Le consensus au sein du DAG est obtenu grâce à la validation directe des transactions antérieures. Lorsqu'un utilisateur soumet une nouvelle transaction, il doit vérifier au moins une transaction précédente non confirmée. Au fil du temps, les transactions largement acceptées accumulent davantage d'approbations, établissant ainsi leur validité sur l'ensemble du réseau.

DAG peut-il prendre en charge les contrats intelligents ? Certaines plateformes basées sur DAG développent des capacités de contrats intelligents, bien que la mise en œuvre soit plus complexe que dans les blockchains traditionnelles. Les solutions actuelles se concentrent sur l'automatisation légère et les transferts conditionnels plutôt que sur des environnements d'exécution complets de Turing.

Le DAG est-il vraiment décentralisé ? Le degré de décentralisation dépend de la mise en œuvre spécifique. Les réseaux DAG à un stade précoce s'appuient parfois sur des nœuds coordonnateurs pour se protéger contre les attaques. Les réseaux matures visent à supprimer ces coordinateurs, permettant un fonctionnement entièrement décentralisé une fois que le volume des transactions garantit une sécurité naturelle.

Qu'est-ce qui empêche les doubles dépenses dans un système DAG ? Les doubles dépenses sont atténuées par le mécanisme d’approbation et le poids cumulé. Si deux transactions contradictoires sont soumises, seule celle qui obtient le plus de validations ultérieures sera considérée comme valide. Les nœuds suivent les règles des sous-DAG les plus lourdes pour garantir un accord sur l'historique légitime des transactions.