La technologie des graphes orientés acycliques, plus communément appelée DAG (Directed Acyclic Graph), est un concept qui gagne en popularité dans divers domaines, notamment dans le secteur des cryptomonnaies et de la blockchain.
À première vue, le terme peut sembler complexe, mais il décrit une idée assez simple : un ensemble d'activités interconnectées qui suivent un ordre spécifique, sans boucles ni redondances. Dans la blockchain, où l'efficacité et la rapidité sont essentielles, les DAG offrent des solutions innovantes qui pourraient bien remodeler notre compréhension des transactions et des systèmes de données.
Mais alors qu’est-ce que c’est concrètement ? Comment ça fonctionne ? Eh bien, c’est que vous allez découvrir tout au long de cet article.
Qu’est-ce qu’un DAG (Directed Acyclic Graph) ?
Concrètement, un DAG est une structure de données ou “graphes” qui représente en un ensemble de nœuds, également appelés “vertex“, et de “edges” (ou arêtes), qui les relient. Ce qui distingue un DAG des autres types de graphes, c'est que les edges ont une direction définie, et qu'il n'y a pas de boucles dans la structure.
Autrement dit : chaque edge dispose d’une certaine direction, allant d'un vertex à un autre, sans qu’il n'y ait de boucles dans la structure. Vous l'aurez compris, c'est de là que vient le terme de “Graphe orienté acyclique“. En effet, on ne peut pas partir d'un vertex et y revenir en suivant les edges.
Cette configuration particulière permet une grande variété d'applications, notamment dans le traitement des données et les systèmes de transactions, comme les cryptomonnaies.
L’histoire du DAG (Directed Acyclic Graph) :
L'origine des graphes orientés acycliques remonte à bien avant leur application dans le domaine des cryptomonnaies ou des systèmes de données. Les DAG ont d'abord été étudiés dans le contexte de la théorie des graphes, une branche des mathématiques appliquées.
Par ailleurs, la notion de graphe orienté acyclique a été formalisée pour la première fois dans les travaux de recherche en théorie des graphes au XXe siècle. Ils étaient utilisés pour résoudre des problèmes de “chemin le plus court”, d'ordonnancement de tâches et de dépendances dans des systèmes complexes.
Avec l'avènement de l'informatique, les DAG ont trouvé des applications dans des domaines tels que l'optimisation de requêtes dans les bases de données, la planification de tâches dans les systèmes d'exploitation et même dans la compilation de programmes.
Comment fonctionne un DAG ?
Pour bien saisir la nature et les applications d'un DAG, il est dans un premier essentiel de comprendre les éléments qui constituent ce système. Sachez qu’un DAG est composé de deux types de composants principaux : les vertex (ou nœuds) et les edges (ou arêtes) :
- Vertex (Nœuds) : les vertex représentent les points de données ou les “activités” dans un DAG. Chaque vertex est une entité distincte qui peut avoir des propriétés ou des valeurs associées.
- Edges (Arêtes) : les Edges sont les liens qui connectent les vertex entre eux. Ce qui est crucial, c'est que ces arêtes sont orientées, ce qui signifie qu'elles vont d'un vertex à un autre dans une direction spécifique. Autrement dit : les edges sont des chemins à sens unique qui lient les vertex.
Maintenant, qu'en est-il de son fonctionnement ? Accrochez-vous, car cela risque d’être un peu compliqué.
Un DAG commence généralement avec un ou plusieurs vertex initiaux. À partir de là, de nouveaux vertex peuvent être ajoutés à la structure, à condition qu'ils respectent la règle d'absence de cycles.
Lorsqu'un nouveau vertex est ajouté, il peut être connecté à d'autres vertex existants par le biais d'edges (arêtes). Comme mentionné précédemment, ces arêtes sont directionnelles, ce qui signifie qu'elles vont toujours d'un vertex source à un vertex de destination.
Dans le cas des cryptomonnaies utilisant des DAG, chaque nouveau vertex doit être validé par les transactions précédentes avant d'être ajouté au réseau. Cette validation est ce qui permet d'assurer l'intégrité du système.
Vous l’aurez compris, le parcours d'un DAG se fait en suivant les arêtes entre les vertex. Étant donné que les arêtes sont directionnelles et qu'il n'y a pas de cycles, le parcours est toujours unidirectionnel. Cela permet des opérations comme la recherche du chemin le plus court ou la détection de dépendances dans un ensemble de tâches.
DAG vs Blockchain : quelle différence y a-t-il ?
Lorsqu'on parle de technologies de registres distribués, la blockchain est souvent la première à venir à l'esprit. Cependant, les DAG offrent une alternative intéressante. Voici quelques points clés qui distinguent ces deux technologies.
Tout d’abord, vous devez savoir que la blockchain est une chaîne linéaire sous forme de blocs, chacun contenant un ensemble de transactions. En revanche, un DAG est un réseau de vertex interconnectés par des edges directionnelles, sans cycles.
Mais ce n’est pas la seule différence. Dans une blockchain, les transactions sont regroupées en blocs qui sont ensuite validés par des nœuds du réseau à travers des mécanismes comme la preuve de travail (PoW). Mais le DAG ne se base pas sur le même type de mécanisme de consensus que les blockchains. Dans un DAG, chaque nouvelle transaction valide généralement deux transactions précédentes, ce qui permet une validation en parallèle.
Ainsi, les DAG ont la capacité de gérer un volume de transactions par seconde supérieur à celui de nombreuses blockchains traditionnelles. De plus, l'absence de processus de minage, typique des systèmes basés sur la preuve de travail (PoW), élimine également les frais de transaction. Cela constitue un avantage supplémentaire, bien que certains systèmes DAG puissent imposer de petites redevances pour les nœuds impliqués.
Enfin, tandis que la blockchain utilise des mécanismes de consensus complexes pour garantir la sécurité, les DAG dépendent de la topologie du graphe et des règles de validation pour assurer l'intégrité du système.
Exemples concrets d'utilisation de DAG (Directed Acyclic Graph)
Pour mieux saisir l'impact potentiel des DAG, il est utile de regarder quelques exemples concrets où cette technologie est déjà en action.
- Iota : IOTA est une cryptomonnaie qui utilise une variante de DAG appelée “Tangle“, qui fonctionne en combinaison avec la preuve de travail (PoW). Conçu pour faciliter les transactions entre les dispositifs de l'Internet des objets (IoT), le Tangle permet également de monétiser les données de la blockchain.
- Fantom (FTM) : Fantom est une autre cryptomonnaie qui utilise la technologie DAG dans le cadre de ces contrats intelligents (smart contract), afin d’offrir des transactions rapides et à faible coût.
- Avalanche (AVAX) : Avalanche utilise un type de DAG combiné avec un mécanisme de consensus unique pour atteindre une scalabilité et une sécurité exceptionnelles.
Ce qu’il faut retenir :
Vous l’aurez compris, les graphes orientés acycliques (DAG) sont bien plus qu'une simple structure de données mathématique. Leur application dans des domaines aussi variés témoigne de leur potentiel sur le long terme.
Et qui sait, peut-être que l’avenir nous réserve une nouvelle technologie numérique unique qui combine la technologie blockchain avec le concept du DAG. En les liant intrinsèquement, on pourrait créer des systèmes encore plus sûrs et plus rapides que ce qui existe aujourd'hui.
Questions fréquemment posées sur les DAG (Directed Acyclic Graph)
Qu'est-ce qu'un DAG ?
Un DAG, ou graphe orienté acyclique, est une structure de données qui consiste en un ensemble de nœuds (ou vertex) et d'arêtes qui les relient. Contrairement à d'autres types de graphes, un DAG est acyclique, ce qui signifie qu'il n'y a pas de boucles dans la structure.
Comment les transactions sont-elles gérées dans un DAG ?
Dans un DAG, chaque nouvelle transaction valide généralement deux transactions précédentes. Cette méthode de validation en parallèle permet un traitement plus rapide des transactions, ce qui est particulièrement utile dans le domaine des cryptomonnaies.
Quelle est la différence entre un DAG et une blockchain ?
Bien que les deux soient des technologies de registres distribués, un DAG et une blockchain diffèrent principalement par leur structure de données. Une blockchain est une chaîne linéaire de blocs, tandis qu'un DAG est un graphe acyclique. Les DAG offrent souvent une meilleure scalabilité et peuvent traiter un plus grand nombre de transactions par seconde.
Comment les DAG sont-ils utilisés dans le monde de la crypto ?
Les DAG trouvent des applications variées dans le monde de la crypto, notamment dans des cryptomonnaies comme IOTA et Fantom. Ces cryptomonnaies utilisent des DAG pour offrir des transactions plus rapides et plus économes en énergie.
Qu'est-ce qu'un graphe dans le contexte d'un DAG ?
Dans le contexte d'un DAG, un graphe est une représentation visuelle de la structure de données. Il est composé de vertex (ou nœuds) et d'arêtes qui indiquent la direction des transactions ou des activités. Le terme “graphe” est souvent utilisé de manière interchangeable avec “DAG” lorsque l'on parle de cette technologie.
