Dans le contenu de n’importe quel bloc Bitcoin, nous pouvons trouver une structure appelée Arbre de Merkle ou Merkel tree. Bien que beaucoup d’entre nous ne sachent pas exactement de quoi il s’agit, il s’agit d’un élément essentiel du fonctionnement de la blockchain.
C’est pourquoi nous allons aujourd’hui faire un examen général de ces arbres qui, bien qu’ils ne soient pas plantés sur le sol ou arrosés, ont produit beaucoup de bons fruits. A tel point qu’il est même normal de voir des gens du monde crypto avec un Merkle Tree estampé sur leur chemise, casquettes et ordinateurs portables (mmm, on pourrait peut-être en tirer un dans notre groupe Telegram).
Les arbres Merkle sont une structure de données qui a été créée dans le but de rendre plus efficace la vérification de grandes quantités de données. Pour ce faire, ils relient ces données par des techniques de cryptographie et de gestion de l’information.
Cette arborescence ou structure de données est divisée en plusieurs couches qui ont pour but de relier chaque nœud de réseau à une racine unique qui leur est associée. Pour que cela soit possible, chaque nœud doit avoir un identifiant unique (aussi appelé hash).
Ces premiers nœuds (feuilles) sont associés à un nœud supérieur ou nœud parent (branche). Ce nœud parent, portera un identifiant unique qui est le résultat du hash de ses nœuds précédents (feuilles). Ainsi, la structure est répétée successivement jusqu’à atteindre le nœud racine ou merkle racine dont l’empreinte est associée à tous les nœuds de l’arbre.
Bref, c’est ainsi que les arbres Merkle peuvent relier de grandes quantités de données en un seul point ou racine Merkle. Grâce à cela, la vérification ou la validation de ces données devient beaucoup plus rapide et efficace. Ainsi, il ne sera plus nécessaire de vérifier l’ensemble de la structure mais simplement la racine.
Comment fonctionne un arbre Merkle ?
Pour mieux comprendre ce dont nous avons parlé dans le paragraphe précédent, nous allons développer sur le fonctionnement d’un arbre merkle :
Cet arbre est une structure qui relie toutes les transactions et les joint plus tard entre les paires pour créer un Root Hash ou « root address ». Ce hachage est lié à tous les hachages qui existent dans l’arborescence.
Si un hash est modifié, tous les hachages seront par la suite modifiés jusqu’à ce qu’ils atteignent la racine de l’arbre, et cette racine invalidera l’authenticité des informations dans l’arbre entier.
C’est cette caractéristique qui confère aux merkle trees un très haut niveau de sécurité.
Exemple de l’arbre Merkle
Imaginez un bloc dans la blockchain Bitcoin qui a un hash unique et non répétable. Ce bloc est relié à une couche supérieure par ce hachage. De cette façon, les blocs du haut pointent toujours vers les blocs du bas.
Et le hachage dans les blocs supérieurs est le résultat de la somme des informations contenues dans le nouveau bloc avec le hachage du bloc précédent. De cette façon, à mesure que vous augmentez l’échelle, la structure de l’arbre lui-même devient entrelacée et forme un grand bloc de données.
Un problème ou une perturbation dans un bloc l’emporte sur tous les autres blocs. Ce système facilite la vérification des données en bloc et la détection des modifications de hachage.
Ralph Merkle a été le créateur de cette conception en 1979, afin d’accélérer le processus de vérification de grandes quantités de données.
Caractéristiques des arbres Merkle
Parmi les caractéristiques les plus importantes de ces arbres, on peut citer :
– Ils sont un moyen très efficace de créer une structure de données distribuée.
– Ils offrent une grande sécurité et une grande résistance aux éventuelles altérations des données.
– Ils réduisent la quantité de données nécessaires et améliorent le niveau de performance dans la transmission des données.
– Ils permettent la « dissection » pour des recherches de vérification plus rapides sans compromettre la sécurité et la traçabilité.
– Ils ont un faible coût de calcul et sont très efficaces.
– Ils ont une grande capacité d’adaptation à différents systèmes et ont été utilisés pour des logiciels de base de données, des structures à clé publique, des réseaux peer-to-peer distribués, des systèmes de versionnement, etc.
Relation entre Merkle Tree et Blockchain
Si vous vous demandez à quoi servent les arbres Merkle aujourd’hui, vous constaterez que l’une de leurs principales applications est la fabrication de blockchains.
A tel point qu’il s’agit d’un élément fondamental d’une blockchain puisque grâce à eux, le logiciel client permet de télécharger l’historique complet de la chaîne et de le vérifier. Il sert également à couper une partie de l’histoire et à réduire le poids en créant les nœuds taillés.
L’utilisation d’arbres merkle dans la technologie blockchain est vitale. Grâce à son utilisation, le logiciel client peut télécharger l’intégralité de l’historique de la blockchain et la vérifier à chaud. En fait, son utilisation facilite le processus en permettant un « élagage » (ne prenant qu’une partie de l’historique) de l’historique et en réduisant la taille du téléchargement.
Cela ne nuit pas à la sécurité du client, puisque grâce à l’arbre de merkle, vous pouvez télécharger un certain « hachage de racine » et commencer à créer un historique à partir de ce point. Comme ce hachage de racine est lié à tous les blocs qui le précèdent, il suffit de le vérifier.
Ainsi, vous allez sur les nœuds Bitcoin complets qui ont tout l’historique des transactions et vous vérifiez simplement que le hachage de la racine a pris des correspondances. Une fois que cela est fait, l’utilisateur peut facilement utiliser son nouveau nœud client Bitcoin.
