Qu'est-ce qu'un directed acyclic graph (DAG) ?

Le directed acyclic graph (DAG) constitue une avancée technologique majeure dans le secteur des cryptomonnaies et des registres distribués. Depuis l’émergence de la blockchain, la fintech n’a cessé d’innover, proposant des solutions pour dépasser les limites des systèmes classiques. Parmi ces évolutions, la technologie DAG se distingue en offrant une approche alternative pour structurer les données et traiter les transactions au sein des réseaux décentralisés.

À retenir

La technologie DAG présente plusieurs avantages majeurs par rapport aux systèmes blockchain traditionnels. Elle permet d’accélérer la validation des transactions et d’améliorer l’évolutivité en supprimant la création de blocs et le processus de minage. Les transactions sont structurées en nœuds interconnectés plutôt qu’en blocs successifs, ce qui accroît l’efficacité opérationnelle tout en réduisant la consommation énergétique. Contrairement aux réseaux blockchain, qui imposent souvent des frais de transaction importants, les DAG affichent généralement des coûts très faibles voire nuls, ce qui les rend particulièrement adaptés aux micropaiements. Il convient toutefois de noter que le DAG ne remplace pas entièrement la blockchain : il propose une solution alternative selon les besoins spécifiques. Malgré son potentiel, la technologie doit encore relever des défis, notamment en matière de centralisation et de capacité à remplacer la blockchain dans des applications à grande échelle.

DAG vs technologie blockchain

Comprendre le fonctionnement d’un DAG suppose d’abord de considérer que la technologie directed acyclic graph sert de modèle de structuration des données pour certaines cryptomonnaies, en alternative à l’architecture blockchain. Le DAG est souvent présenté comme une alternative potentielle à la blockchain, certains professionnels estimant qu’il pourrait dépasser ses limitations. Cependant, la technologie continue d’évoluer, tandis que la blockchain reste largement utilisée dans l’univers crypto.

L’architecture du DAG repose sur un système de cercles et de lignes. Chaque cercle, ou sommet (vertex), représente une opération ou transaction à intégrer au réseau. Les lignes, appelées arêtes (edges), déterminent l’ordre de validation des transactions. Leur caractère unidirectionnel—elles ne vont que dans un sens—donne son nom à la technologie : « directed » pour la direction unique, « acyclic » pour l’absence de boucle, empêchant toute dépendance circulaire.

Cette structure de données particulière facilite la modélisation, en permettant d’analyser les relations entre plusieurs variables. Les chercheurs peuvent ainsi étudier les influences croisées, et dans le secteur crypto, les DAG servent à atteindre le consensus au sein des réseaux distribués. Le principal atout des systèmes DAG réside dans le fait que les transactions ne sont pas regroupées par blocs mais se superposent directement, ce qui accélère notablement la vitesse de traitement par rapport à la blockchain traditionnelle.

Quelle est la différence entre un DAG et une blockchain ?

Pour appréhender la notion de DAG, il faut comparer son fonctionnement à celui de la blockchain. Bien que les deux technologies remplissent des fonctions similaires dans l’écosystème crypto, elles présentent des différences fondamentales. La principale réside dans leur architecture : les DAG ne créent pas de blocs, mais construisent les transactions directement sur les précédentes, formant ainsi une structure en couches sans organisation par blocs.

La représentation visuelle diffère également : la blockchain se compose de blocs reliés en chaîne, tandis que le DAG affiche des cercles (sommets) et des lignes (arêtes), adoptant une structure graphique distincte. Cette différence structurelle influence la gestion des transactions, l’obtention du consensus et la capacité d’adaptation à la croissance du réseau.

Comment fonctionne la technologie DAG ?

Le mécanisme de fonctionnement du DAG repose sur sa structure et son processus de validation. Les systèmes DAG sont composés de cercles (sommets) et de lignes (arêtes), chaque sommet représentant une transaction individuelle, les transactions s’empilant de façon hiérarchique.

Lorsqu’un utilisateur initie une transaction, il doit au préalable confirmer une transaction soumise par un autre utilisateur. Ces transactions antérieures, appelées « tips », attendent d’être validées. L’utilisateur doit valider ces tips avant de soumettre la sienne, qui devient alors à son tour le nouveau tip, en attente de confirmation. Ce mécanisme auto-entretenu permet à la communauté d’ajouter continuellement de nouvelles couches de transactions, favorisant une croissance organique du système.

La technologie DAG intègre des mécanismes robustes pour prévenir la double dépense. Lors de la validation, les nœuds examinent l’ensemble de la chaîne de transactions jusqu’à la transaction initiale (genesis). Cette vérification garantit la légitimité des transactions et la suffisance des soldes. Toute tentative de s’appuyer sur un chemin invalide expose à l’ignorance du réseau. Même une transaction valide peut être rejetée si une transaction frauduleuse précédente compromet la vérification du solde, incitant les utilisateurs à valider rigoureusement pour garantir l’intégrité du réseau.

À quoi sert le DAG ?

Le DAG répond à plusieurs usages majeurs dans l’écosystème crypto, principalement pour optimiser le traitement des transactions par rapport à la blockchain. L’absence de blocs supprime les délais de création et de minage, permettant de soumettre un volume illimité de transactions, sous réserve de valider des transactions précédentes et d’assurer un flux continu de validation.

L’efficacité énergétique est un atout important du DAG. Contrairement à la blockchain qui utilise le Proof-of-Work (PoW) et exige une puissance de calcul élevée, les cryptomonnaies reposant sur le DAG intègrent encore le PoW mais avec une consommation énergétique bien moindre. Cette réduction contribue à limiter l’impact environnemental et à renforcer la durabilité des systèmes DAG.

Le traitement des micropaiements est un domaine d’application particulièrement adapté. Les registres blockchain classiques rencontrent des difficultés avec les micropaiements, car les frais peuvent dépasser le montant de la transaction. Les systèmes DAG éliminent ou réduisent fortement ces frais, qui restent stables même en période de congestion, ce qui les rend parfaitement adaptés aux transactions à faible valeur, notamment pour l’Internet des objets (IoT) ou les services à microtransactions.

Quelles cryptomonnaies utilisent le DAG ?

Bien que de nombreux développeurs reconnaissent les avantages du DAG, seuls quelques projets l’ont adopté en production. IOTA est l’exemple le plus emblématique, son nom signifiant Internet of Things Application. IOTA (MIOTA) est reconnu pour la rapidité de ses transactions, son évolutivité, ses fonctionnalités de sécurité, la protection des données et l’intégrité des informations.

IOTA s’appuie sur des nœuds et des tangles—ensembles de nœuds pour valider les transactions. Le processus impose à l’utilisateur de vérifier deux transactions avant que la sienne ne soit validée, ce qui assure une participation collective au consensus et une répartition de la validation sur l’ensemble du réseau, sans dépendance à des mineurs spécialisés.

Nano est un autre projet notable exploitant le DAG, combinant ce dernier à la blockchain de façon hybride. Les données transitent par les nœuds, chaque utilisateur gérant son propre portefeuille basé sur la blockchain. La validation requiert l’accord de l’expéditeur et du destinataire, créant une double vérification. Nano se distingue par la rapidité des transactions, l’évolutivité, la sécurité, la protection de la vie privée et l’absence de frais de transaction.

BlockDAG propose également une implémentation spécifique du DAG. Le projet met à disposition des équipements de minage économes en énergie et une application mobile pour miner les jetons BDAG, tout en appliquant un calendrier de halving régulier pour structurer les incitations économiques.

Avantages et inconvénients du DAG

L’analyse du DAG implique d’évaluer ses atouts et ses limites pour déterminer sa pertinence selon les besoins. Ces arbitrages sont essentiels pour les professionnels, investisseurs et utilisateurs envisageant l’adoption de systèmes basés sur cette technologie.

Parmi ses avantages, la rapidité du traitement des transactions se distingue : sans contrainte de création de blocs, le DAG permet des transactions instantanées. Les utilisateurs ne sont pas limités en volume de transactions, l’unique exigence étant la confirmation de transactions antérieures. L’absence de minage élimine également la nécessité de frais élevés pour récompenser les mineurs, et les frais éventuels pour les nœuds spécialisés restent très faibles, favorisant les microtransactions.

L’efficacité énergétique est un autre atout majeur. Les systèmes DAG, n’adoptant pas le PoW traditionnel, réduisent considérablement leur consommation énergétique et leur empreinte carbone, ce qui répond à la préoccupation écologique croissante. Côté évolutivité, l’absence de délais liés aux blocs permet au réseau de croître sans rencontrer les limitations courantes de la blockchain.

Cependant, le DAG présente aussi certains défis, notamment en matière de décentralisation, car certains protocoles intègrent des éléments centralisés pour accélérer la croissance et garantir la stabilité initiale. L’absence de certains mécanismes de protection peut exposer le réseau à des vecteurs d’attaque, ce qui nécessite une amélioration continue de la sécurité.

La mise à l’épreuve à grande échelle constitue également un enjeu. Bien que la technologie soit en développement depuis plusieurs années, elle continue d’évoluer et d’être testée dans différents environnements, soulevant des questions quant à son optimisation et sa gestion des volumes de transactions en production.

Conclusion

Les directed acyclic graphs incarnent une technologie innovante et prometteuse, avec un potentiel notable pour transformer l’écosystème des cryptomonnaies et des registres distribués. Le DAG se distingue par des avantages tels que la réduction des frais, l’évolutivité, la performance énergétique et la rapidité de traitement, ce qui en fait une solution de choix pour les micropaiements, l’IoT et les scénarios à haute fréquence transactionnelle.

La technologie DAG poursuit néanmoins son évolution au sein de l’écosystème des registres distribués. Les enjeux actuels, dont l’optimisation de la décentralisation et le déploiement à grande échelle, restent au cœur des travaux alors que la technologie gagne en maturité. Le DAG continue de démontrer ses capacités dans différents contextes et applications.

Malgré ces défis, la communauté crypto conserve un intérêt marqué pour les perspectives du DAG. À mesure que la technologie s’affine et que de nouveaux cas d’usage émergent, le DAG s’adapte et relève de multiples défis techniques tout en ouvrant la voie à de nouvelles fonctionnalités. Il n’a pas vocation à remplacer totalement la blockchain, mais propose une alternative adaptée à des projets aux besoins spécifiques. Son évolution déterminera sa place durable comme alternative ou complément à la blockchain dans l’univers des cryptomonnaies en constante mutation.

FAQ

Que signifie DAG ?

DAG correspond à Directed Acyclic Graph, une structure de données employée dans la blockchain pour optimiser l’évolutivité et la rapidité des transactions.

À quoi sert le DAG ?

Le DAG permet de créer des réseaux de cryptomonnaies efficaces et évolutifs, avec des transactions rapides, un débit élevé et une sécurité renforcée dans les systèmes blockchain.