Nœuds crypto : que sont les nœuds et comment fonctionnent-ils ?

Par Mohammad Musharraf

Les nœuds crypto sont essentiels à la blockchain. Sans eux, les réseaux décentralisés n’existeraient pas. Leur fonction est simple : ils offrent des moyens de proposer, d’approuver et de traiter des transactions sans recourir à une entité centralisée.

Sans les nœuds, tous les cas d’usage décentralisés que les blockchains rendent possibles n’existeraient pas, qu’il s’agisse de DAO ou du simple transfert d’actifs numériques de pair à pair. En effet, les nœuds vérifient systématiquement que les transactions sont correctes et qu’elles sont traitées de manière efficace. Étant donné le caractère immuable de la blockchain (ou du moins le fait qu’il est extrêmement difficile de modifier ou d’altérer une transaction blockchain), il est important que les transactions soient correctes du premier coup. La sécurité du réseau en dépend !

Toutefois, faire en sorte que des milliers d’ordinateurs puissent s’accorder sur quelque chose n’est pas une tâche facile… Vérifier chaque transaction tout en se fiant à un réseau de personnes inconnues est complexe. C’est pourquoi chaque blockchain a une approche légèrement différente des nœuds crypto. Chaque réseau met en place des mesures incitatives (et de sanctions) différentes pour récompenser (ou punir) les actions menées sur le réseau, et même des méthodes différentes pour approuver les transactions. Tout cela a un impact sur le fonctionnement des nœuds, sur leur nombre dans un réseau et même sur les différents types de nœuds.

Nous verrons donc dans cet article ce que sont les nœuds crypto, leur rôle et leurs différents types. Nous expliquerons également quelle est la différence entre les mineurs et les nœuds.

Mais avant d’en arriver là, commençons par les fondamentaux… sans se faire des nœuds au cerveau. Alors, nœud crypto : késako ?

Qu’est-ce qu’un nœud crypto ?

Un nœud crypto est un ordinateur distinct capable d’interagir avec un réseau de blockchain, et qui en fait partie. Sur la plupart des blockchains, chaque nœud est un ordinateur distinct qui stocke toutes les informations de la blockchain, également appelée « registre distribué ». Puisque chaque nœud possède une copie des mêmes informations, ils peuvent procéder à des vérifications mutuelles.

Les nœuds sont donc capables de vérifier, d’enregistrer les nouvelles transactions et de les diffuser sur le réseau, sans recourir à une entité centrale.

Plus il y a de nœuds crypto, plus il est difficile de manipuler l’ensemble du système. En effet, pour corrompre une blockchain, il faut bien souvent qu’un pirate parvienne à contrôler plus de 51 % des nœuds. Cela est pratiquement impossible sur les réseaux populaires, tout simplement à cause du nombre élevé de nœuds qu’il faudrait contrôler.

Quel est le rôle d’un nœud crypto ?

Tout d’abord, les nœuds crypto stockent les données nécessaires au fonctionnement d’une blockchain. Il peut s’agir de l’ensemble du registre distribué et de toutes ses transactions. Les nœuds crypto ont également pour rôle de communiquer les uns avec les autres. Cela leur permet de maintenir un consensus, c’est-à-dire de s’assurer que chaque nœud possède la même copie de la chaîne. C’est essentiellement de cette manière que les nœuds se synchronisent et s’assurent que la blockchain est identique pour tout le monde.

Hormis cela, certains nœuds crypto effectuent d’autres tâches, comme vérifier les transactions sur la blockchain et rejeter celles qui ne répondent pas aux critères. Ils peuvent également offrir une copie de la blockchain à tout nouveau nœud qui souhaite intégrer le réseau.

En bref, ces capacités se conjuguent pour permettre aux nœuds crypto de vérifier et d’enregistrer les transactions sans passer par une entité centrale. Contrairement à la finance traditionnelle, les blockchains publiques utilisent la puissance de la communauté : des personnes du monde entier qui exécutent des nœuds.

Nœuds crypto, mineurs et validateurs : quelle est la différence ?

Dans la crypto, les termes « nœuds » et « mineurs » sont très souvent utilisés indifféremment, et pourtant, ils ne désignent pas exactement la même chose. Tirons cela au clair :

Un mineur est un système informatique spécialisé qui est capable d’ajouter de nouveaux blocs de transactions à la blockchain. Pour émettre de nouvelles cryptos ou valider des transactions, ce mineur doit résoudre un puzzle (un calcul mathématique complexe), ce qui nécessite souvent une quantité considérable d’énergie. C’est ce mécanisme de minage de cryptos qui assure la sécurité d’une blockchain utilisant la preuve de travail (telle que Bitcoin). En fait, le minage de bitcoins est tellement coûteux qu’il serait insensé d’essayer de manipuler le système.

C’est ici que les choses peuvent prêter à confusion, vu que chaque mineur est un nœud. Cependant, tous les nœuds ne sont pas des mineurs. Par exemple, n’importe qui peut exécuter un nœud crypto pour aider le consensus de Bitcoin à fonctionner sans miner le moindre coin. En plus de cela, les différents types de réseaux présentent également des différences.

Sur les réseaux utilisant la preuve d’enjeu, par exemple, ce sont les validateurs qui exécutent les nœuds, et non les mineurs. Mais même sur ces réseaux, il est possible de créer son propre nœud sans pour autant valider les transactions. Ainsi, nœuds et validateurs ne sont pas non plus identiques.

Types de nœuds crypto

Il existe principalement deux types de nœuds : les nœuds complets et les nœuds légers. Ils ont chacun leur raison d’être et leurs capacités.

Nœuds complets (full nodes)

En termes simples, un nœud complet stocke une copie complète du registre numérique du réseau. Ces types de nœuds crypto sont le fondement de la plupart des blockchains : ils stockent l’historique de la chaîne et communiquent avec d’autres nœuds complets. Ce sont également ces nœuds qui sont chargés de fournir une copie de la chaîne aux nouveaux nœuds. Ils constituent la colonne vertébrale d’une blockchain et c’est pourquoi la plupart des blockchains sont dotées de ce type de nœuds.

Nœuds de minage (miner nodes)

Les nœuds de minage existent sur les blockchains utilisant la preuve de travail. Ce sont les participants chargés de vérifier les transactions et de les ajouter à la blockchain. Le minage nécessite une grande puissance de calcul pour résoudre des puzzles complexes. C’est pourquoi, en contrepartie de leur travail, les mineurs reçoivent des récompenses sous forme de cryptomonnaies.

Nœuds de validation (validator nodes)

Les nœuds de validation sont similaires aux nœuds de minage, mais sur un réseau de preuve d’enjeu. Ils valident également les transactions et créent des blocs. Cependant, ils n’ont pas à résoudre des problèmes de calcul complexes. Ils sont choisis en fonction du montant des cryptos qu’ils immobilisent dans le système. Comme les mineurs, ils sont récompensés pour les blocs qu’ils créent.

Nœuds légers (light nodes)

Les clients SPV, également appelés nœuds légers, sont un peu différents. Tout d’abord, ils ne stockent pas l’intégralité de la blockchain comme le font les nœuds complets. Ils se contentent de télécharger les « en-têtes de bloc ». Sans trop entrer dans les détails techniques, cela signifie qu’ils n’ont pas besoin d’une grande capacité de stockage. Ces nœuds crypto ont pour seule tâche de vérifier les transactions sur la blockchain à l’aide d’un système SVP (vérification simplifiée des paiements). Notons toutefois que toutes les blockchains n’utilisent pas ce type de nœuds. Ils sont principalement utilisés dans les blockchains dont l’espace de stockage par bloc est limité, comme Bitcoin.

Comment fonctionnent les nœuds crypto ?

Les nœuds crypto sur les différentes blockchains peuvent varier légèrement, mais examinons le fonctionnement générique des nœuds crypto et leur rôle.

Les nœuds crypto distribuent les transactions signées

Lorsque vous signez une transaction, les détails sont envoyés à un ensemble de nœuds. Le premier groupe de nœuds les transmet aux autres nœuds, qui les transmettent à leur tour au groupe de nœuds suivant. Ils procèdent ainsi jusqu’à ce que la transaction soit incluse dans un bloc ou rejetée.

Les nœuds vérifient ensuite les transactions dans le mempool

Lorsque la transaction est distribuée, elle entre dans un mempool (zone d’attente) dans chaque nœud. Dans un premier temps, elle a un statut en « file d’attente ». Mais à partir de là, les nœuds doivent valider la transaction. Une fois que la majorité des nœuds ont validé la transaction, celle-ci passe au statut « en attente ». Cela signifie que la transaction est prête à être ajoutée à la chaîne. En revanche, si la majorité des nœuds décide qu’une transaction n’est pas valide, elle sera rejetée.

Les nœuds ajoutent des transactions aux blocs et les diffusent sur le réseau

Une fois que la transaction passe au statut « en attente », les nœuds de minage ou de validation peuvent ajouter le bloc au réseau. Dès lors qu’un mineur ou un validateur gagne le bloc et l’ajoute à la chaîne, la transaction devient immuable. Autrement dit, toute modification de la transaction doit être approuvée par la majorité des nœuds, ce qui peut représenter des milliers de nœuds dans les blockchains les plus populaires. Ce mécanisme simple permet de sécuriser la chaîne.

Les nœuds ont des incitations (et des sanctions) pour veiller au respect des règles

Notez que certains nœuds sont chargés d’ajouter des blocs au réseau. Ils obtiennent en contrepartie des récompenses sous forme de cryptomonnaies.

Sur une blockchain utilisant la preuve de travail, comme Bitcoin, une grande quantité de puissance de calcul est nécessaire pour résoudre un puzzle cryptographique complexe. Ainsi, les mineurs sont incités à ajouter des blocs valides à la chaîne, mais ils sont également encouragés à ne pas tricher. En effet, sans les récompenses de blocs, le minage ne serait pas rentable en raison du coût énergétique qu’il engendre.

Sur une blockchain utilisant la preuve d’enjeu, les nœuds participants reçoivent également des récompenses de bloc. Cependant, pour inciter au respect des règles, ces chaînes ont recours à une méthode différente. En effet, les validateurs doivent immobiliser un montant important de leurs fonds en guise de garantie. Ils reçoivent ensuite davantage de récompenses lorsqu’ils respectent les règles. Dans le cas contraire, ils perdront par slashing leurs actifs mis en staking. Ce mécanisme fait en sorte que les nœuds respectent les règles, même en l’absence d’un coût énergétique permanent et sans équipement onéreux.

Les nœuds crypto : pourquoi sont-ils si importants ?

Les nœuds crypto font partie intégrante de la sécurité des systèmes de blockchain. Lorsqu’on veut exécuter des tâches de manière décentralisée, la seule option est un système de pair à pair, et le seul moyen de le gérer efficacement est un réseau de blockchain. Grâce aux nœuds, les blockchains peuvent valider les transactions de manière équitable, sans faire intervenir une entité centralisée.

Aussi, plus le nombre de participants aux nœuds est élevé, plus il est difficile pour des pirates de se liguer contre le réseau ou d’en prendre le contrôle. Ils veillent à ce que les utilisateurs et les mineurs respectent les règles. Il s’agit là de deux fonctionnalités qui rendent le réseau plus décentralisé et plus sécurisé.

En résumé, peu importe ce que vous faites sur un réseau, vous rencontrerez des nœuds. Qui sait, peut-être voudrez-vous exécuter vous-même un nœud de crypto ! Que vous souhaitiez exécuter un nœud complet, ou même devenir un nœud de minage ou de validation, vous avez le choix. Vous pouvez même directement déléguer vos actifs à un validateur via Ledger Live.

Les nœuds sont au cœur des systèmes de blockchain ; sans eux, le stockage sur la blockchain n’existerait pas. Ensemble, les nœuds constituent toute l’infrastructure d’un réseau de blockchain. C’est pourquoi il est si important de comprendre leur fonctionnement.

Le savoir, c’est le pouvoir.

Ayez confiance en vous et continuez à apprendre ! Regardez cet épisode instructif (et très sympa) de School of Block.