Rendre la blockchain suffisamment rapide pour les réseaux IoT

La vision d’un monde entièrement connecté devient rapidement une réalité grâce à l’Internet des Objets (IoT) – un réseau croissant d’appareils physiques qui collectent et partagent des données via Internet, comprenant tout, des petits capteurs aux véhicules autonomes et équipements industriels. Pour garantir que ces données soient sécurisées et non falsifiées, les ingénieurs se tournent de plus en plus vers la blockchain comme solution prometteuse. Bien qu’elle soit souvent associée aux cryptomonnaies, la blockchain est essentiellement un registre numérique décentralisé ; au lieu d’une seule entreprise qui contrôle les données, elles sont partagées et maintenues collectivement sur un réseau d’ordinateurs.

Malheureusement, les systèmes de blockchain existants peuvent être trop lents pour les décisions en une fraction de seconde requises dans les environnements IoT réels. La cause principale de cette lenteur n’est pas le protocole blockchain lui-même, mais la manière désorganisée dont les nœuds des réseaux pair-à-pair communiquent. La plupart des recherches antérieures ont ignoré la façon dont la structure globale de ces connexions – appelée la « topologie réseau » – affecte la vitesse des systèmes IoT-blockchain.

Pour combler cette lacune, une équipe de recherche dirigée par le professeur associé Kien Nguyen de l’Institute for Advanced Academic Research/Graduate School of Informatics, Chiba University, au Japon, a étudié comment rationaliser les opérations dans les réseaux IoT-blockchain. Leur étude, publiée dans la revue IEEE Transactions on Network and Service Management le 17 décembre 2025, examine l’impact de différentes topologies réseau sur les performances et introduit une nouvelle méthode pour maintenir la circulation efficace des données. « Nous voulions combler l’écart entre la conception théorique et le déploiement pratique des systèmes IoT-blockchain en identifiant les causes fondamentales de leur haute latence et en proposant une solution décentralisée à la fois simple et efficace », explique le Dr Nguyen. L’étude a été co-écrite par Koki Koshikawa, Yue Su et Hiroo Sekiya, tous de l’Université de Chiba.

Tout d’abord, pour comprendre la cause profonde des retards, les chercheurs ont mis en œuvre une méthode pour générer différentes topologies réseau et connecter des clients blockchain simulés. Après avoir analysé divers cas représentatifs, ils ont montré que la nature décentralisée des réseaux IoT conduit souvent à une transmission redondante des données. Plus précisément, ils ont constaté que les protocoles actuels de partage des « transactions » (les entrées de données individuelles) et des « blocs » (les lots plus importants d’enregistrements vérifiés) peuvent provoquer une augmentation exponentielle des copies de données. Cela entraîne une congestion du réseau et des retards de mise en file d’attente, en particulier lorsque les nœuds sont connectés d’une manière qui crée trop de chemins se chevauchant.

En réponse à ce problème, les chercheurs ont développé « Dual Perigee », un algorithme léger et décentralisé qui permet à chaque nœud de choisir intelligemment ses « voisins » préférés dans le réseau. Au lieu de s’en tenir à une série de connexions aléatoires, un nœud utilisant Dual Perigee attribue des scores à ses pairs en fonction de la rapidité avec laquelle ils livrent à la fois les transactions individuelles et les blocs complets. Si un voisin est systématiquement lent, le nœud se déconnecte automatiquement et essaye de nouveaux pairs. Avec le temps, l’ensemble du réseau s’auto-organise en une configuration haute vitesse sans avoir besoin d’un contrôleur central.  

Après des tests dans un environnement IoT simulé de 50 nœuds, l’algorithme Dual Perigee a réduit les retards liés aux blocs de 48,54 % par rapport à l’approche standard utilisée dans la blockchain Ethereum largement connue. Il a également surpassé les méthodes de pointe, comme l’algorithme Perigee original, de plus de 23 %. Il est à noter que les chercheurs ont obtenu ces gains sans ajouter de charge de calcul supplémentaire aux appareils IoT eux-mêmes, car l’algorithme s’appuie sur des mesures « passives » des données que les appareils recevaient déjà et ne nécessite que des calculs minimaux.

Ces travaux ont des implications importantes dans de nombreux domaines technologiques. En minimisant le temps nécessaire à une blockchain pour confirmer et partager les données, le système devient suffisamment réactif pour les tâches sensibles au facteur temps. « Le mécanisme de sélection de pairs décentralisé et conscient de la latence proposé peut servir de base aux futures plateformes blockchain qui prendront en charge les services IoT critiques et en temps réel, permettant finalement des infrastructures numériques plus sûres, réactives et dignes de confiance », explique le Dr Nguyen.

Alors que les réseaux IoT continuent de croître en taille et en complexité, le besoin de moyens de communication décentralisés et fiables ne fera qu’augmenter. L’équipe de recherche pense que Dual Perigee pourrait jouer un rôle clé dans un avenir proche, comme le remarque le Dr Nguyen : « Notre approche peut être appliquée aux services émergents basés sur l’IoT qui nécessitent un partage de données rapide et fiable, tels que les villes intelligentes, les maisons intelligentes, la surveillance industrielle, les systèmes de santé et le suivi de la chaîne d’approvisionnement. »

Référence :

Auteurs : Koki Koshikawa¹, Yue Su¹, Jong-Deok Kim², Won-Joo Hwang², Zhetao Li³, Kien Nguyen^4,5 et Hiroo Sekiya⁴

Affiliations : ¹Graduate School of Science and Engineering, Chiba University, Japon

²School of Computer Science and Engineering, Pusan National University, Corée du Sud

³College of Information Science and Technology, Jinan University, Chine

⁴Graduate School of Informatics, Chiba University, Japon

⁵Institute for Advanced Academic Research, Chiba University, Japon

Article : Impacts of Overlay Topologies and Peer Selection on Latencies in IoT Blockchain – Journal : IEEE Transactions on Network and Service Management – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude