Qu'est-ce qu'un nœud dans l'univers de la blockchain ?

Les nœuds sont une composante essentielle au bon fonctionnement d'une blockchain, ce sont eux qui permettent d'assurer la sécurité, la stabilité et le bon fonctionnement des transactions s'y déroulant. Découvrez quels sont les différents types de nœuds, mais aussi comment et pourquoi il peut s'avérer judicieux de faire tourner son propre nœud.

Qu'est-ce qu'un nœud dans l'univers de la blockchain ?

C'est quoi le nœud d'une blockchain ?

« Si la blockchain est décentralisée et que personne ne la contrôle, alors qui assure la sécurité des transactions du réseau ? » Voici une question qui va nous permettre d'introduire la notion de « nœud » dans un réseau blockchain.

Les nœuds sont une composante essentielle des blockchains, et donc, par extension, des cryptomonnaies également. Si nous voulions vulgariser ce principe avant de rentrer plus amplement dans les détails, les nœuds sont les modérateurs des blockchains : ce sont eux qui vérifient et valident les transactions du réseau, et qui, par conséquent, assurent son fonctionnement et sa sécurité.

👉 Lisez notre article pour comprendre ce qu'est la blockchain

Mais afin de respecter le principe de décentralisation de la blockchain, il est crucial que ces nœuds ne soient pas détenus par un nombre trop réduit d'individus ou d'entités. C'est pourquoi, par définition, plus le nombre de nœuds sur un même réseau sera élevé, plus ce dernier sera sécurisé.

Par conséquent, il est crucial qu'un nœud soit accessible au plus grand nombre d'individus, car ce sont eux-mêmes qui vont sécuriser le réseau. Avant toute chose, un nœud de blockchain est un dispositif matériel mis en place et entretenu par l'utilisateur lui-même.

Le matériel informatique d'un utilisateur ayant mis en place un nœud sera lui-même interconnecté aux autres nœuds de la blockchain, c'est pourquoi nous pouvons parler de décentralisation. Dans la grande majorité des cas, opérer un nœud ne demande pas de grande connaissances techniques. Généralement, il est possible de mettre en place un nœud sur un serveur dédié virtuel (VPS) ou sur un ordinateur personnel.

Blockchain

Figure 1 - Illustration simplifiée de la technologie blockchain et de ses nœuds 

 

Lorsque nous parlons de « transactions » vérifiées par les nœuds, il s'agit de prendre le terme dans son sens le plus large. Effectivement, certains nœuds sont chargés de répondre aux requêtes envoyées par tous les acteurs d'une blockchain, c'est-à-dire les portefeuilles de cryptomonnaies des utilisateurs, les applications décentralisées (dApps) ou encore les protocoles tous autant qu'ils soient, c'est ce que l'on appelle les « full nodes », ou nœuds complets. D'autres catégories de nœuds existent, mais nous détaillerons cela ensuite.

En tant que membres actifs du registre distribué (distributed ledger technology ou DLT) d'une certaine blockchain, les nœuds détiennent tous le même historique des transactions de la blockchain, et sont continuellement informés de l'ajout de nouveaux blocs.

Certaines exceptions existent toutefois, par exemple au sein d'une pool de minage dans laquelle les mineurs travaillent ensemble. Dans ce cas, seul l'administrateur de ladite pool sera tenu de faire fonctionner un nœud complet. C'est un cas de figure possible sur le réseau Bitcoin (BTC) par exemple.

Quels sont les différents types de nœuds ?

Notez que la plupart des blockchains fonctionnent en mettant en commun les capacités de plusieurs types de noeuds. Certains exemples ci-dessous sont étudiés par le prisme d’une blockchain en particulier, mais cela ne signifie pas que tel ou tel type de nœud est exclusif à la blockchain citée.

Full node, ou nœud complet

Il s’agit du type de nœud le plus courant, et celui auquel la communauté crypto fait généralement référence en parlant simplement de « nœud » par abus de langage.

Voici comment sont définis les nœuds complets selon la documentation de Bitcoin Core, le client pair à pair (P2P) de référence pour Bitcoin et publié par Satoshi Nakamoto :

« Un nœud complet est un programme qui valide entièrement les transactions et les blocs. Presque tous les nœuds complets soutiennent également le réseau en acceptant les transactions et les blocs d'autres nœuds complets, en validant ces transactions et ces blocs, puis en les relayant à d'autres nœuds complets. »

Opérant de façon entièrement décentralisée, les nœuds complets stockent chacun une copie complète de l'historique de la blockchain. Ce sont également eux qui veillent à l'application des règles de consensus, lesquelles sont déterminées en fonction de la blockchain dont il est question.

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Le défaut principal de ces nœuds est la mémoire nécessaire pour assurer leur bon fonctionnement, ces derniers devant stocker de grandes quantités d'informations. Toutefois, des exceptions existent puisque sur Ethereum (ETH) par exemple, un nœud complet n'aura accès qu'aux 128 derniers blocs à date.

Représentation d'un noeud

Les nœuds réduits (pruned nodes)

Un pruned node est un nœud qui possède les mêmes propriétés qu'un nœud complet, à ceci près qu'il ne possède pas l'historique de la blockchain. Par conséquent, il est donc beaucoup plus léger. À titre d'exemple, il est possible de faire tourner un nœud réduit sur Bitcoin Core avec seulement 2Go de stockage. En comparaison, pour faire tourner un nœud complet sur Bitcoin, il faudra plus de 450Go de stockage à l'heure de l'écriture de ces lignes.

Ainsi, un noeud réduit ne conserve que les composantes essentielles d'un nœud afin d'être en mesure d'effectuer les différents processus de vérification au sein de la blockchain. Et pour ce faire, il ne conserve qu'une partie conséquemment réduite de l'historique de la blockchain concernée.

Pour schématiser le fonctionnement d'un noeud réduit, imaginez un arbre (pruned signifie élagué) avec une multitude de branches, elles-mêmes composées de feuilles. Un nœud complet serait assimilable à l'arbre dans son entièreté, tandis qu'un noeud réduit ne serait représenté que par une seule branche et les feuilles qui l'habillent.

Les nœuds légers (light nodes)

Les light nodes sont des versions atrophiées des nœuds complets dans la mesure où ils ne conservent qu'une partie extrêmement réduite de l'historique de la blockchain, à tel point qu'ils sont plus légers qu'un nœud réduit. À titre d'exemple, il est possible (selon les blockchains) de faire tourner un nœud léger sur un smartphone.

Toutefois, étant donné qu'ils ne stockent qu'une partie infime de la blockchain, les nœuds légers ne sont pas capables d'assurer la sécurité du réseau à eux seuls, c'est pourquoi ils sont eux-mêmes connectés aux nœuds complets afin d'obtenir les données complètes des blocs.

En synthèse, c'est la version la plus réduite d'un nœud qui permet dans une moindre mesure de participer à la sécurisation d’un réseau.

Les nœuds archiveurs (archive nodes)

Un archive node, ou nœud archiveur, bénéficie des mêmes capacités qu'un nœud complet, mais son utilisation sera privilégiée dans des situations où il sera nécessaire de remonter particulièrement loin dans l'historique d'une blockchain. Ce type de nœud est par exemple utilisé pour consulter des données au-delà du 128e bloc en partant du dernier validé sur la blockchain Ethereum, qui est d'ailleurs celle qui fait le plus appel à ce type de noeuds.

Un nœud archiveur aura une taille naturellement conséquente dans la mesure où il doit héberger la totalité de l'historique de la blockchain. Notons également que les archive nodes ne sont pas nécessairement tenus de participer au processus de validation d'une blockchain, ils peuvent simplement être utilisés en tant que bibliothèque à consulter.

Noeud archive Ethereum

Figure 2 - Illustration de l'historique d'un archive node sur la blockchain Ethereum

Les mining nodes

Les nœuds de minage, utilisés par exemple pour le minage de Bitcoin, sont principalement utilisés pour résoudre les équations ultra complexes inhérentes à la création de nouveaux blocs. Ils sont interconnectés et sont à dissocier des nœuds classiques. Bien qu'ils en aient la possibilité, ils ne conservent que rarement l'historique de la blockchain, puisque cela n'influe pas sur leur tâche de travail.

Le minage étant une activité onéreuse en termes de temps et de matériel, les participants au bon fonctionnement du processus de minage sont susceptibles d'être éligibles à des récompenses, contrairement aux individus faisant tourner des nœuds complets (dans le cas du Bitcoin).

En synthèse, les mineurs de blocs, via leur mining node, sont chargés de présenter des blocs de transactions valides auprès des opérateurs de nœuds complets. Ces derniers vérifient ensuite la conformité du bloc proposé vis-à-vis des règles de consensus et de l'historique de la blockchain, puis le bloc est envoyé à la pool de nœuds. Une fois le bloc validé à l'unanimité, il sera en mesure d'entrer sur le réseau.

👉 Qu'est ce que le minage de cryptomonnaies et comment ça marche ?

Les masternodes

Les masternodes, ou littéralement nœuds maîtres, est une alternative évoluée de la Proof of Stake (PoS) désormais largement utilisée dans l'écosystème crypto. C'est un concept initié par la blockchain Dash en 2014, qui fonctionne de manière un peu particulière et qui permet d'être éligible à certaines récompenses tout comme les nœuds de minage.

En plus de mettre du matériel informatique à disposition d'un réseau faisant appel à des masternodes, il sera nécessaire d'immobiliser une certaine somme de cryptomonnaies pour prétendre participer à la sécurisation dudit réseau, et cela peut parfois s'avérer onéreux.

Toutefois, des alternatives existent, à l'instar de Meria qui propose des masternodes mutualisés avec des taux de rendement attractifs, une méthode bien plus accessible pour la bourse moyenne.

👉 Qu'est-ce qu'un masternode ?

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L'arborescence des différents types de nœuds

Voici, schématiquement, comment représenter au mieux l'arborescence des différents nœuds blockchain :

catégories noeuds

Pourquoi et comment faire tourner son propre nœud ?

Pourquoi faire tourner son propre nœud si cela ne s'avère pas rémunérateur ? Et bien, premièrement, par altruisme. Opérer un nœud est le meilleur moyen de soutenir un réseau blockchain et sa cryptomonnaie, car cela permet de participer activement à la sécurité du système. Si les premiers utilisateurs de la blockchain Bitcoin s'étaient détournés de leurs nœuds, celle-ci n'aurait jamais survécu ou n'aurait en tout cas pas évolué dans de bonnes conditions.

Et cet altruisme pourra souvent être récompensé, notamment via un système de gouvernance. La plupart du temps, les validateurs d'un réseau auront l'opportunité de participer à l'organisation autonome décentralisée (DAO) de la blockchain afin d'apporter leurs idées et leur vote pour orienter le futur du projet.

Deuxièmement, avoir son propre nœud permet de s'assurer de manière certaine qu'aucune transaction n'est omise et que le protocole qu'on utilise est le bon. Cela permet notamment de vérifier que les règles de consensus sont appliquées correctement et qu'aucune création monétaire supplémentaire n'a lieu.

Notons que le matériel nécessaire à faire tourner un nœud sera amené à varier en fonction de la blockchain choisie. Bitcoin, par exemple, a été créé de façon à être à la fois le plus décentralisé et le plus accessible possible, c'est pourquoi faire tourner un nœud Bitcoin est une opération simple qui ne nécessite pas de matériel informatique onéreux.

Si nous nous référons à Bitcoin Core, le protocole de référence pour Bitcoin, voici par exemple la configuration minimale recommandée :

  • Un système d'exploitation Windows, Mac OS X ou Linux ;
  • 7 Go d'espace disque libre, avec une vitesse de lecture/écriture minimale de 100 Mo/s ;
  • 2 Go de mémoire (RAM) ;
  • Une connexion Internet à haut débit avec une vitesse de téléchargement d'au moins 400 kbit (50 ko) par seconde.

Pour la blockchain Ethereum, il est possible de mettre en place votre propre nœud manuellement à l'aide de la documentation officielle. Depuis la mise en place de The Merge, qui a fait passer Ethereum de la Proof of Work à la Proof of Stake, il est toutefois nécessaire de faire tourner 2 clients différents, à savoir la couche d'exécution (EL) et la couche de consensus (CL).

La solution la plus simple demeure toutefois DAppNode, un logiciel gratuit et open source extrêmement simplifié qui permet de faire tourner un nœud Ethereum sans se soucier des complications techniques. Cette solution s’accompagne également de DAppNode Home, des kits matériels optimisés prêts à être utilisés dès réception.

Blockchain Ethereum

 

Le nombre de blockchains ayant leurs propres règles de consensus est tellement élevé qu'il n'existe pas de configuration type pour opérer un nœud. Ainsi, si vous souhaitez soutenir un projet blockchain, vous devrez consulter sa documentation afin de savoir comment faire tourner le nœud correspondant.

👉 Décoouvrez la liste des différents consensus en crypto-monnaies et dans les blockchains

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