L'arbre de Merkle est une structure de données utilisée en informatique et en cryptographie. Sur le marché des cryptomonnaies, l'arbre de Merkle désigne une structure de données qui contient le résumé des transactions inscrites dans la blockchain au moyen de la fonction de hachage. L'arbre de Merkle permet de vérifier facilement et efficacement les blocs de transactions de la blockchain. Dans cet article, vous trouverez la réponse à la question : qu'est-ce qu'un arbre de Merkle ?
L'arbre de Merkle a été découvert par Ralph Merkle. Il a breveté ce concept en 1979 et l'a exposé dans son article « Une signature numérique fondée sur une fonction de chiffrement conventionnelle », publié en 1987. Un arbre de Merkle est une structure de données en forme de schéma, composée de valeurs de hachage. Les codes de hachage des données y sont disposés du bas vers le haut, et la valeur d'un hachage situé plus haut résulte de la combinaison des hachages du niveau inférieur.
C'est précisément ainsi que l'intégrité des données du système est assurée : les valeurs de hachage sont ordonnées dans un schéma, puis regroupées de proche en proche du bas vers le haut. Cette structure sert lors des transferts de données de personne à personne, dans les réseaux peer-to-peer, ainsi que pour vérifier les données transférées. Grâce à l'arbre de Merkle, on peut savoir si les données ou les blocs de données transférés ont été altérés ou falsifiés. C'est aussi de cette manière que l'exactitude de ces blocs est confirmée.
Comment fonctionne l'arbre de Merkle ?
Les arbres de Merkle sont constitués des valeurs de hachage contenues dans les blocs. Tout en bas de l'arbre de Merkle se trouvent les données de transaction. La valeur de hachage (le code de hachage) de ces données s'obtient en exécutant la fonction de hachage. Les valeurs situées au bas du schéma sont ensuite combinées deux à deux, et le résultat est reporté sur les lignes supérieures. En répétant cette opération, on construit l'arbre de Merkle. À la fin du processus, la valeur de hachage au sommet du schéma est appelée root hash ou racine de Merkle. Le root hash calculé indique s'il existe des erreurs dans les blocs. En cas d'incohérence dans les valeurs qui le composent, l'algorithme du système poursuit son travail avec les fonctions de hachage jusqu'à produire une racine de Merkle exempte d'erreurs.
Pourquoi l'arbre de Merkle est-il utilisé dans Bitcoin ?
Parce qu'il simplifie le travail des mineurs qui veulent vérifier des blocs sur la blockchain Bitcoin. Sur cette blockchain, les mineurs valident les blocs en exécutant la fonction de hachage. Les données y sont triées puis placées dans l'arbre de Merkle, après quoi les fonctions de hachage de l'algorithme calculent le root hash. Le root hash ainsi obtenu peut également servir dans les opérations de minage suivantes. Les mineurs peuvent donc poursuivre leur travail en ne hachant que le root hash au lieu de hacher l'ensemble des blocs. L'arbre de Merkle apporte aussi des solutions sur les blockchains d'autres cryptomonnaies que Bitcoin.