Nous Blockchain : Guide complet pour comprendre ses types et son fonctionnement

Un nœud blockchain est un point dans le réseau dont la fonction principale est de distribuer des données entre d'autres nœuds, garantissant la décentralisation du système tout en maintenant un flux efficace d'informations. Les nœuds peuvent agir comme intermédiaires dans la transmission de données ou comme destinataires finaux, formant la structure fondamentale qui soutient tout réseau blockchain.

Caractéristiques techniques des nœuds blockchain

Un nœud est essentiellement un ordinateur serveur ( avec un portefeuille de cryptomonnaies installé, synchronisé avec d'autres dispositifs similaires. L'ensemble de ces nœuds forme la blockchain. Cette architecture en réseau permet la distribution rapide et efficace de grands volumes de données.

Le fonctionnement d'un nœud dépend directement de la capacité du serveur. Tout dispositif capable de transmettre des informations via Internet peut servir de nœud, à condition d'être équipé du logiciel spécifique nécessaire à cette fonction.

Dans la plupart des systèmes blockchain, les nœuds jouent trois fonctions essentielles :

• Stocker et distribuer des informations sur les transactions et les soldes dans les portefeuilles des participants au réseau
• Surveiller la mise en œuvre des règles de consensus )PoS, PoW, entre autres algorithmes(
• Maintenir le fonctionnement des registres distribués, qui contiennent l'historique complet des transactions depuis la création du réseau

Il est important de souligner que les nœuds ont besoin d'une connexion Internet pour fonctionner. Un dispositif de stockage hors ligne ne peut pas agir en tant que nœud. Cependant, il devient un nœud complet dès qu'il établit une connexion à Internet.

L'Importance des Nœuds pour les Réseaux Blockchain

Pour garantir le fonctionnement stable d'une blockchain, un réseau de serveurs synchronisés entre eux est nécessaire. La valeur leading de cette configuration est de fournir une décentralisation sans compromettre la vitesse d'interaction entre les matrices d'information.

Considérant que les nœuds informatiques sont distribués dans différents pays et villes, même le blocage d'Internet dans une région spécifique ne provoquerait pas l'interruption de la blockchain. Cependant, si tous les nœuds étaient concentrés entre les mains d'un seul groupe, celui-ci pourrait contrôler complètement le réseau, compromettant ainsi le principe de décentralisation.

La décentralisation représente l'un des avantages principaux des cryptomonnaies. Pour garantir cette caractéristique et obtenir l'effet de distribution des données, les blockchains utilisent de nombreux nœuds plus petits qui, bien qu'ils ne participent pas au minage, stockent tout l'historique des transactions. Cela empêche un groupe limité de personnes de prendre le contrôle du registre distribué.

Les utilisateurs qui mettent à disposition leur puissance de calcul pour garantir le fonctionnement de la blockchain reçoivent des récompenses, incitant davantage de personnes à connecter leurs ordinateurs au réseau distribué.

Types de Nœuds dans les Réseaux Blockchain

Les nœuds blockchain varient en fonction et en but. Il existe des types standard présents dans de nombreuses blockchains, ainsi que des modèles supplémentaires utilisés dans des réseaux spécifiques avec des fonctionnalités étendues.

) Nous Complets ###Nœuds Complets(

C'était le premier type de nœud, initialement créé pour le réseau Bitcoin. Les nœuds complets forment la base de la blockchain et participent à l'exécution des transactions.

Un nœud complet contient toutes les informations sur les transactions et les blocs depuis le lancement du réseau jusqu'à présent. Lorsque qu'un utilisateur transfère des cryptomonnaies, l'opération est vérifiée par tous les nœuds et enregistrée dans son historique.

Des dizaines de milliers de nœuds complets peuvent fonctionner simultanément sur une blockchain, échangeant des informations en permanence entre eux. Le traitement de ce flux massif de données nécessite une puissance de calcul considérable.

Lorsqu'un utilisateur installe un nœud complet pour la première fois, il doit le synchroniser avec le réseau, en téléchargeant l'ensemble de la blockchain. Dans certaines réseaux, ce processus nécessite beaucoup de mémoire. Par exemple, en novembre 2022, la taille de la blockchain de Bitcoin était de 438 Go, ce qui peut prendre plusieurs semaines pour une synchronisation complète.

Si un nœud reste déconnecté du réseau pendant un certain temps, lors de sa reconnexion, il devra se synchroniser à nouveau en téléchargeant toutes les informations générées pendant la période d'absence.

Les nœuds complets disposent d'un ensemble spécifique de fonctionnalités qui les distinguent des autres types. L'une des fonctions les plus importantes est de vérifier les signatures )clés( pour confirmer les transactions et les blocs. Si une erreur est détectée, le nœud peut rejeter l'opération. Les raisons peuvent varier : format incorrect, erreurs d'algorithme, duplication, manipulation des enregistrements, entre autres.

Les utilisateurs qui exploitent des nœuds complets peuvent vérifier indépendamment les transferts reçus et, s'ils le souhaitent, participer également à l'exploitation minière et recevoir des récompenses.

) Nous Légers ###Light Nodes(

Les nœuds légers ne contiennent pas d'informations complètes sur la blockchain. Ce type de nœud ne stocke que l'enregistrement du bloc auquel il est connecté et n'opère généralement pas en continu.

Normalement, un nœud léger est un logiciel qui se connecte à un nœud complet et transmet des informations de celui-ci à l'ordinateur de l'utilisateur, telles que le solde du compte et l'historique des transactions. En pratique, un nœud léger utilise un nœud complet comme pont pour accéder à la blockchain.

Un nœud léger possède les fonctions essentielles pour l'utilisation des cryptomonnaies, sans exiger une grande puissance de calcul ou de mémoire, pouvant être exécuté même sur des dispositifs mobiles. La synchronisation prend généralement seulement quelques secondes.

) Nous Nœuds Complets Élagués ###Pruned Full Nodes(

Ce type de nœud télécharge l'ensemble de la blockchain et la synchronise uniquement lors de la première initialisation. Ensuite, il charge automatiquement de nouveaux blocs et supprime les anciens lorsqu'une certaine limite de mémoire est atteinte. En général, l'utilisateur peut définir la taille du nœud dans les paramètres, par exemple, 10 Go.

) Nous Mineurs ###Nœuds de Minage(

Les nœuds mineurs participent au processus de minage de cryptomonnaies et sont utilisés exclusivement dans les blockchains basées sur l'algorithme de Preuve de Travail )PoW(. Ils peuvent être complets ou légers.

Pour exploiter ce type de nœud, l'utilisateur doit disposer d'un équipement informatique puissant :

• Unité Centrale de Traitement )CPU(
• Unité de Traitement Graphique )GPU(
• Circuit intégré d'application spécifique )ASIC(

Une installation de logiciel spécialisé est également nécessaire.

Dans le processus de minage de Bitcoin, par exemple, il est nécessaire de résoudre des problèmes mathématiques complexes. En conséquence de ces calculs, le mineur trouve une valeur de code unique : un hash, qui sert de preuve du travail effectué.

Le mineur envoie alors le hachage trouvé à d'autres nœuds, qui vérifient sa conformité avec les exigences. Si la vérification réussit, le mineur peut ajouter un nouveau bloc et recevoir la récompense correspondante.

) Nous de Staking ###Nœuds de Staking(

Ceci est l'équivalent des nœuds mineurs dans les blockchains qui utilisent l'algorithme de Preuve de Participation )PoS(. Un nœud de staking est également nécessaire pour valider les transactions et ajouter de nouveaux blocs, pouvant être complet ou léger.

Dans ce cas, la récompense n'est pas accordée pour des calculs mathématiques, mais pour le dépôt d'une certaine quantité de pièces sur le compte. Par conséquent, pour faire fonctionner un nœud de staking, il n'est pas nécessaire d'acquérir des équipements coûteux. Il suffit de configurer correctement le logiciel et de déposer le montant requis.

) Masternodes

Un masternode est analogue à un nœud complet : il stocke également toutes les informations de la blockchain et se synchronise avec elle, mais il possède des fonctions supplémentaires. Ils sont nécessaires pour garantir l'anonymat lors de la division des transactions et de leur envoi entre les portefeuilles.

Le propriétaire d'un nœud complet peut obtenir un masternode s'il remplit les conditions établies par la blockchain. Normalement, l'exigence principale est de déposer et de maintenir une certaine quantité de pièces sur son compte, en plus d'effectuer des configurations spécifiques sur le serveur ### qui varient entre différentes cryptomonnaies (.

Lorsqu'un utilisateur effectue une transaction anonyme, ses pièces sont "mélangées" dans les masternodes. Ce processus peut impliquer différents nombres de nœuds, répartis dans le monde entier et sélectionnés au hasard. Le nombre de tours de mélange varie également, pouvant être configuré manuellement ou automatiquement. En conséquence, il devient impossible de retracer la connexion entre l'expéditeur et le destinataire.

Les masternodes peuvent fonctionner avec l'algorithme PoS ou avec un consensus hybride PoW/PoS. Pour inciter les utilisateurs à créer et à gérer des masternodes, le système leur accorde une part des commissions des mineurs. Le montant de la récompense varie entre différentes blockchains.

Sur la blockchain NEM )XEM(, le masternode est appelé supernœud.

) Nous Lightning

Le Lightning Network ###LN( est un complément de deuxième couche pour la blockchain de Bitcoin, consistant en un réseau de canaux de paiement entre utilisateurs. Ce système utilise des nœuds spéciaux ultra-rapides qui se synchronisent entre eux et avec la blockchain principale.

Les nœuds Lightning vérifient uniquement les transactions directement associées à eux ) contrairement aux nœuds standard, qui vérifient toutes les transactions sur la blockchain(. Grâce à cette caractéristique, on atteint une vitesse maximale dans le traitement des transactions.

) Validateurs et Oracles

Ce sont des fonctions supplémentaires qu'un nœud peut jouer dans un réseau décentralisé :

• Un nœud validateurs est un dispositif qui vérifie et approuve les transactions. Ces nœuds peuvent fonctionner en utilisant différents algorithmes, en fonction des caractéristiques de la blockchain.
• Un oracle est un nœud qui transmet des informations de systèmes externes vers la blockchain. Un exemple de ces données pourrait être le prix actuel des monnaies sur une plateforme d'échange qui opère sur la blockchain.

Il est nécessaire d'utiliser un script spécifique pour convertir les informations dans un format compréhensible pour les contrats intelligents. Ensuite, le validateur valide les données de l'oracle avec toutes les autres informations sur la blockchain.

Dans ce cas, le signal d'un oracle est vérifié par un grand nombre de validateurs, augmentant ainsi la sécurité générale du réseau.

Forks et Changements dans les Fonctions des Nœuds

Tout projet de cryptomonnaie peut être mis à jour périodiquement. Pour que les mises à jour prennent effet sur l'ensemble du réseau, tous les nœuds doivent les accepter. Parfois, des désaccords peuvent survenir au sein de la communauté des développeurs et des validateurs concernant la mise en œuvre de certaines mises à jour, certains nœuds les acceptant et d'autres les rejetant. Le processus d'introduction de ces changements est appelé fork.

Il existe deux types de forks :

• Un soft fork représente des changements et des améliorations douces qui ne contredisent pas la configuration de base de la blockchain. Pour les accepter, le propriétaire du nœud doit mettre à jour le logiciel. Même si seulement une partie des nœuds accepte cette mise à jour, le système continuera à fonctionner de manière stable.
• Un hard fork implique des changements significatifs dans la blockchain. En conséquence, les types de nœuds dans le réseau peuvent changer complètement. Par exemple, en septembre 2022, la cryptomonnaie Ethereum a migré de l'algorithme PoW vers PoS. Par conséquent, les nœuds de minage ont disparu et des nœuds de staking avec des fonctions de validation sont apparus.

S'il y a un désaccord au sein de la communauté concernant l'acceptation d'un hard fork, le réseau se divise en deux blockchains incompatibles : l'une conserve la configuration originale et l'autre adopte les nouvelles spécifications.