Qu’est-ce qu’un graphe acyclique dirigé (DAG) ?

Aujourd’hui, absolument toutes les cryptomonnaies construites sur la blockchain sont confrontées à un sérieux problème — celui de la scalabilité.

Dans le monde des paiements centralisés, des entreprises comme Visa nous ont habitués à des transactions rapides et instantanées. Et tant que la communauté des cryptomonnaies ne résout pas ce problème, nous ne pouvons en réalité pas avancer. C’est le deuxième problème sérieux auquel les cryptographes ont été confrontés sur la voie de la reconnaissance universelle des cryptomonnaies. Le premier est bien sûr la sécurité, mais c’est un sujet pour une autre fois.

Vous avez tous entendu plus d’une fois parler de solutions comme le réseau Lightning pour Bitcoin et le Sharding pour Ethereum. Chaque solution résout le même problème de différentes manières — le temps de production du bloc. Les blocs sont des composants fondamentaux de la blockchain et la vitesse de l’ensemble du réseau dépend du rythme de production des blocs.

DAG vs Blockchain

L’avènement de la technologie blockchain sur le marché financier mondial a été l’un des principaux événements de l’année dernière. Les partisans d’une démocratie absolue et les critiques du système fiat ont poussé un soupir de soulagement lorsque Bitcoin a commencé à prendre de l’ampleur. Le voilà — une monnaie complètement décentralisée ! Les banques et les autorités ne pourront plus contrôler et gérer les fonds des citoyens. N’ayant pas le temps de se remettre du bruit autour du « père » des cryptomonnaies, un autre tête d’affiche est entré en scène — Ethereum avec ses applications décentralisées. Le boom des ICO et les célèbres CryptoKitties ont fait leur travail et Ethereum, de manière générale et de façon plutôt injustifiée, a commencé à être appelé blockchain 2.0

Mais la technologie évolue très vite et bientôt de nouvelles cryptomonnaies utilisant une technologie différente appelée DAG apparaissent sur le marché, déjà fondée sur la résolution du problème de la scalabilité et des frais élevés. Nous observons désormais une tendance selon laquelle de nouveaux projets privilégient les solutions DAG, au lieu des blocs habituels. Certains affirment même timidement que le DAG est une génération de blockchain 3.0 (à tort) et que l’avenir des cryptomonnaies réside précisément dans cette technologie. Eh bien, voyons cela.

Qu’est-ce que le DAG ?

Tout d’abord, le DAG est un type de technologie de registre distribué qui diffère de la blockchain par la structure des enregistrements et par l’asynchronisme. Beaucoup pensent à tort que le DAG est un type de blockchain ou une nouvelle forme de consensus. La blockchain et le DAG sont deux solutions différentes de la technologie de registre distribué, ou, comme on l’appelle dans les white papers, le ledger.

La blockchain et le DAG peuvent être considérés comme des proches parents, mais ils résolvent leurs problèmes de manière différente. Par conséquent, comme indiqué ci-dessus, l’affirmation « DAG — génération de blockchains 3.0 » est erronée. Le DAG n’est pas du tout une blockchain, c’est un registre sans blocs. Dans la section suivante, nous comparerons indirectement la blockchain et le DAG, et pour l’instant, voyons comment cette technologie fonctionne.

DAG (directed acyclic graph) est un graphe orienté dans lequel il n’y a pas de cycles dirigés.

Commençons par comprendre ce qu’est un graphe cyclique non directionnel.

Un graphe cyclique non directionnel est un graphe (ou réseau de nœuds connectés) où l’information peut être transmise d’un nœud (cercle) à un autre le long de différentes arêtes (lignes droites). Il existe de nombreuses façons différentes pour l’information de quitter un nœud, de passer par d’autres nœuds et de revenir au nœud d’origine. Lorsque cela se produit avec un nœud qui apparaît plus d’une fois, le graphe peut être défini comme cyclique.

Mais ce qui nous intéresse, ce sont les graphes acycliques. Les graphes acycliques sont des graphes qui ne comportent pas de cycles.

Cela signifie qu’il est impossible de parcourir l’ensemble du graphe en partant d’une seule arête. Les arêtes du graphe orienté ne vont que dans un seul sens. Ce graphe est un tri topologique où tous les nœuds sont dans un certain ordre. Un tel système ne comporte pas de cycles — vous ne revenez jamais au début du même nœud.

Voyons maintenant ce que signifie « directionnel ».

Si nous donnons une direction aux arêtes (de sorte qu’elles fonctionnent comme une rue à sens unique pour l’information) et garantissons qu’aucun nœud ne se connecte à un autre nœud déjà présent dans sa série, notre graphe auparavant cyclique peut désormais être transformé en un graphe orienté acyclique.

Ainsi, le DAG fonctionne comme un réseau de branches interconnectées qui se développent dans plusieurs directions. Les transactions peuvent être confirmées beaucoup plus rapidement tout en restant décentralisées, puisque chacune ne confirme que la précédente.

Dans le DAG, chaque transaction fait référence aux hachages précédents (parents), les signe et les inclut dans sa composition. De cette manière, un « arbre » de transactions se forme, où chacune d’elles est confirmée et inchangée.

Avantages et inconvénients du DAG

Au début, nous allons passer en revue les trois tombes de l’industrie moderne des cryptomonnaies : la scalabilité, la sécurité et le coût.

• Vitesse et scalabilité. La technologie DAG est apparue en raison de l’incapacité de la blockchain à faire face aux charges élevées et à la congestion du réseau. Comme mentionné précédemment, ce problème est devenu un catalyseur du développement du DAG, nous pouvons donc sans hésiter inscrire ce facteur parmi les avantages. Dans le DAG, seuls les nœuds sont des contrôleurs et validateurs des transactions, et non les blocs. L’information réside dans les transactions, ce qui signifie qu’elles sont très rapides. En théorie, on parle de millions de transactions par seconde.
• Sécurité. Dans le DAG, toutes les transactions sont toujours vérifiées par d’autres codes, et parfois à plusieurs reprises. Cela accroît la fiabilité des paiements et réduit la probabilité de « double spending ». Dans les cryptomonnaies sans blockchain, cela se fait via des confirmations directes et indirectes, dont la description précise est propre à chaque cryptomonnaie. En théorie, la sécurité devrait être plus élevée, mais pour l’instant il est difficile de l’affirmer avec certitude. Dans tous les cas, à ce stade, la sécurité du DAG n’est au minimum pas inférieure à celle de la blockchain.
• Coût des transactions. L’algorithme DAG est idéal pour un système de micropaiements car il comporte des frais « quasi nuls ». Grâce à son architecture et à l’absence de mineurs dans le réseau, les utilisateurs des réseaux basés sur DAG pourront envoyer des transactions avec des commissions littéralement dérisoires, voire sans commission du tout.

Confirmation des transactions et consensus. Lors de l’envoi d’une transaction au réseau, l’utilisateur doit d’abord confirmer (valider) au moins un, mais le plus souvent deux enregistrements précédents. Ainsi, les utilisateurs eux-mêmes servent le réseau chaque fois qu’ils envoient une transaction. Par conséquent, le DAG ne comporte généralement ni mineurs ni validateurs. Mais certains participants doivent déterminer l’ordre de tous les enregistrements, car sans ordre précis, une attaque de « double spending » reste possible. La présence de ces participants et le processus de validation des transactions par les utilisateurs forment ensemble un algorithme de consensus sur les enregistrements dans les réseaux DAG. Chaque cryptomonnaie a ses propres решения concernant l’utilisation de ces participants, mais il est logique de supposer que plus ils sont nombreux, plus le réseau lui-même et la cryptomonnaie dans son ensemble paraîtront décentralisés.

À l’heure actuelle, la technologie DAG ne présente pas d’inconvénients marqués. Cependant, tout comme le premier Bitcoin blockchain, avant de commencer à conquérir le monde, la technologie n’est pas encore éprouvée, on peut même dire qu’elle est encore brute. Les premiers véritables tests du DAG auront donc lieu après sa reconnaissance massive sur le marché et les premières attaques de hackers. Pour l’instant, il ne reste qu’à se réjouir, car les progrès du marché des cryptomonnaies sont très rapides.

Cryptomonnaies basées sur le DAG

Selon le réseau, pour la première fois, l’idée de créer une crypto DAG sans blockchain a été exprimée sur DAG en 2015 par l’un des développeurs étrangers. Cependant, ce projet n’a pas été mis en œuvre, mais l’idée, déjà à l’époque, semblait intéressante à de nombreux développeurs.

IOTA

Peut-être que la monnaie DAG la plus populaire est IOTA. Elle utilise la technologie Tangle à sa base, qui, à son tour, repose également sur le DAG. La vision d’IOTA et du DAG a conduit à Tangle. La conception graphique d’IOTA est encore plus vaste — selon le White Paper, elle ressemble à un graphe acyclique orienté en 3D. Chaque transaction dans Tangle doit confirmer deux transactions précédentes choisies aléatoirement par le réseau. De plus, l’algorithme de cette cryptomonnaie, lié au DAG, a permis de créer même des parties hors ligne du réseau. Lorsque vous vous connectez à Internet, ces blocs deviennent partie intégrante de la « blockchain » commune. En termes simples, les développeurs ont « tordu » leur DAG en l’optimisant pour l’Internet des objets et l’ont appelé Tangle.

Nano

Une autre cryptomonnaie bien connue basée sur DAG est Nano. Comme vous vous en souvenez d’après les revues, le projet Nano portait auparavant un autre nom, et la première version bêta a été publiée dès 2014. Nano utilise une nouvelle architecture de block-lattice, où chaque compte possède sa propre chaîne et atteint le consensus via un Proof délégué. Il s’avère que la block-lattice de Nano, comme l’ensemble du projet, repose sur le DAG. Nano est l’un des premiers projets DAG, dans sa forme classique.

Byteball Bytes

Le projet de cryptomonnaie Byteball exploite le DAG pour construire un écosystème de smart contracts destinés aux paiements rapides et au stockage de données financières : devise, propriété, dette, actions, et plus encore. Ce n’est pas un projet blockchain, mais un projet basé sur l’architecture DAG, déjà opérationnel et doté d’un wallet pratique et convivial. Byteball est efficace lorsqu’il s’agit de smart contracts peer-to-peer. Les utilisateurs de Byteball peuvent utiliser des smart paiements conditionnels sans risque : il suffit de définir la condition selon laquelle le destinataire reçoit l’argent. Si cette condition n’est pas remplie, votre argent vous sera automatiquement renvoyé — un algorithme très simple basé sur le DAG. Par exemple, Byteball permet d’acheter ou de vendre une assurance peer-to-peer sur sa plateforme à l’aide de smart contracts.

Toutes ces cryptomonnaies sont négociées en toute sécurité sur le marché et ont connu des listings assez réussis.

Il existe sûrement d’autres cryptomonnaies qui utilisent d’une manière ou d’une autre la technologie DAG. 

Tous les principaux tests de cette technologie sont encore à venir ; pour l’instant, elle nous promet de nombreuses nouvelles opportunités. Cependant, à ce stade, ce n’est encore qu’une tendance qui a toutes les chances de devenir quelque chose de grand.