Qu’est-ce que le minage de Bitcoin ?

Il y a de fortes chances que tu entendes l’expression “minage de Bitcoin” et que ton esprit se mette à vagabonder vers le fantasme occidental des pioches, de la terre et de la découverte de la richesse. Il s’avère que cette analogie n’est pas si éloignée.

Le minage de bitcoins (de l’anglais Bitcoin mining) est effectué par des ordinateurs très puissants qui résolvent des problèmes mathématiques complexes ; ces problèmes sont si complexes qu’ils ne peuvent pas être résolus à la main et sont suffisamment compliqués pour taxer même des ordinateurs incroyablement puissants.

Déclarations clés

• Le minage de Bitcoin est le processus de création de nouveaux Bitcoin en résolvant une énigme informatique.
• Le minage de Bitcoin est nécessaire pour maintenir le grand livre des transactions sur lequel Bitcoin est basé.
• Les mineurs sont devenus très sophistiqués au cours des dernières années, utilisant des machines complexes pour accélérer les opérations de minage.

Le résultat du minage de Bitcoin est double. Premièrement, lorsque les ordinateurs résolvent ces problèmes mathématiques complexes sur le réseau Bitcoin, ils produisent de nouveaux Bitcoin (un peu comme lorsqu’une exploitation minière extrait de l’or du sol). Et deuxièmement, en résolvant les problèmes mathématiques, les mineurs de Bitcoin rendent le réseau de paiement Bitcoin digne de confiance et sécurisé en vérifiant ses informations de transaction.

Lorsque quelqu’un envoie des bitcoins n’importe où, cela s’appelle une transaction. Les transactions effectuées en magasin ou en ligne sont documentées par les banques, les systèmes de point de vente et les reçus physiques. Les mineurs de Bitcoin réalisent la même chose en regroupant les transactions dans des “blocs” et en les ajoutant à un registre public appelé la “blockchain”. Les nœuds conservent ensuite les enregistrements de ces blocs afin qu’ils puissent être vérifiés à l’avenir.

Lorsque les mineurs de Bitcoin ajoutent un nouveau bloc de transactions à la blockchain, une partie de leur travail consiste à s’assurer que ces transactions sont exactes. En particulier, les mineurs de Bitcoin s’assurent que le Bitcoin n’est pas dupliqué, une bizarrerie unique des monnaies numériques appelée “double dépense”. Avec les monnaies imprimées, la contrefaçon est toujours un problème. Mais en général, une fois que tu as dépensé 20 dollars au magasin, ce billet est entre les mains du vendeur. Avec la monnaie numérique, cependant, c’est une autre histoire.

Les informations numériques peuvent être reproduites relativement facilement, donc avec le bitcoin et les autres monnaies numériques, il y a un risque qu’un dépensier puisse faire une copie de son bitcoin et l’envoyer à une autre partie tout en gardant l’original.

Considérations particulières

Récompenser les mineurs de Bitcoin

Avec jusqu’à 300 000 achats et ventes effectués en une seule journée, la vérification de chacune de ces transactions peut représenter beaucoup de travail pour les mineurs. En compensation de leurs efforts, les mineurs reçoivent des bitcoins chaque fois qu’ils ajoutent un nouveau bloc de transactions à la blockchain.

La quantité de nouveaux bitcoins libérés avec chaque bloc miné s’appelle la “récompense de bloc”. La récompense de bloc est divisée par deux tous les 210 000 blocs (ou à peu près tous les 4 ans). En 2009, elle était de 50. En 2013, elle était de 25, en 2018, elle était de 12,5, et en mai 2020, elle a été divisée par deux, à 6,25.

Ce système continuera jusqu’en 2140 environ. À ce moment-là, les mineurs seront récompensés par des frais de traitement des transactions que les utilisateurs du réseau paieront. Ces frais font en sorte que les mineurs soient toujours incités à miner et à faire fonctionner le réseau. L’idée est que la concurrence pour ces frais fera en sorte qu’ils resteront bas après la fin des halvings.

Ces halvings réduisent le taux de création de nouvelles pièces et, par conséquent, diminuent l’offre disponible. Cela peut avoir des conséquences pour les investisseurs, car d’autres actifs avec une faible offre, comme l’or, peuvent avoir une forte demande et pousser les prix à la hausse. À ce rythme de réduction de moitié, le nombre total de Bitcoin en circulation atteindra une limite de 21 millions, ce qui rend la monnaie entièrement finie et potentiellement plus précieuse au fil du temps.

Vérification des transactions Bitcoin

Pour que les mineurs de bitcoins gagnent réellement des bitcoins en vérifiant les transactions, deux choses doivent se produire. Tout d’abord, ils doivent vérifier des transactions d’une valeur d’un mégaoctet (Mo), qui peuvent théoriquement être aussi petites qu’une transaction mais sont plus souvent plusieurs milliers, selon la quantité de données que chaque transaction stocke.

Deuxièmement, afin d’ajouter un bloc de transactions à la blockchain, les mineurs doivent résoudre un problème mathématique complexe, également appelé Proof-of-Work. Ce qu’ils font en fait, c’est essayer de trouver un nombre hexadécimal à 64 chiffres, appelé “hachage”, qui est inférieur ou égal au hachage cible. En gros, l’ordinateur d’un mineur crache des hachages à différents rythmes – mégahashs par seconde (MH/s), gigahashs par seconde (GH/s) ou térahashs par seconde (TH/s) – selon l’unité, en devinant tous les nombres à 64 chiffres possibles jusqu’à ce qu’ils arrivent à une solution. En d’autres termes, il s’agit d’un pari.

Le niveau de difficulté du bloc le plus récent, en date de mai 2021, est de plus de 25 trillions. Autrement dit, la probabilité qu’un ordinateur produise un hachage inférieur à l’objectif est de 1 sur 16 trillions. Pour mettre cela en perspective, tu as environ 44 500 fois plus de chances de gagner le jackpot Powerball avec un seul billet de loterie que de choisir le bon hachage en un seul essai. Heureusement, les systèmes informatiques de minage crachent de nombreuses possibilités de hachage. Néanmoins, le minage de Bitcoin nécessite des quantités massives d’énergie et des opérations informatiques sophistiquées.

Le niveau de difficulté est ajusté tous les 2016 blocs, ou à peu près toutes les 2 semaines, dans le but de maintenir un taux de minage constant. Autrement dit, plus il y a de mineurs en compétition pour une solution, plus le problème devient difficile. L’inverse est également vrai. Si la puissance de calcul est retirée du réseau, la difficulté s’ajuste à la baisse pour rendre le minage plus facile.

Analogie du minage de bitcoins

Disons que je dis à trois amis que je pense à un nombre entre 1 et 100, que j’écris ce nombre sur un morceau de papier et que je le cachette dans une enveloppe. Mes amis n’ont pas à deviner le nombre exact, ils doivent juste être la première personne à deviner un nombre inférieur ou égal au nombre auquel je pense. Et il n’y a pas de limite au nombre de suppositions qu’ils obtiennent.

Disons que je pense au nombre 19. Si l’ami A devine 21, il perd car 21 est supérieur à 19. Si l’ami B devine 16 et l’ami C devine 12, ils sont tous deux théoriquement arrivés à des réponses viables, car 16 est inférieur à 19 et 12 est inférieur à 19. Il n’y a pas de crédit supplémentaire pour l’ami B, même si la réponse de B était plus proche de la réponse cible de 19.

Imagine maintenant que je pose la question ‘devine quel chiffre je pense’, mais je ne demande pas à seulement trois amis, et je ne pense pas à un chiffre entre 1 et 100. Je demande plutôt à des millions de mineurs en herbe et je pense à un nombre hexadécimal à 64 chiffres. Tu vois maintenant qu’il va être extrêmement difficile de deviner la bonne réponse.

Non seulement les mineurs de Bitcoin doivent trouver le bon hachage, mais ils doivent aussi être les premiers à le faire.

Comme le minage de Bitcoin est essentiellement une devinette, arriver à la bonne réponse avant un autre mineur a presque tout à voir avec la vitesse à laquelle ton ordinateur peut produire des hachages. Il y a seulement dix ans, le minage de Bitcoin pouvait être réalisé de manière compétitive sur des ordinateurs de bureau normaux. Au fil du temps, cependant, les mineurs ont réalisé que les cartes graphiques couramment utilisées pour les jeux vidéo étaient plus efficaces et ils ont commencé à dominer le jeu. En 2013, les mineurs de Bitcoin ont commencé à utiliser des ordinateurs conçus spécialement pour miner des crypto-monnaies aussi efficacement que possible, appelés circuits intégrés spécifiques aux applications (ASIC). Ceux-ci peuvent coûter de plusieurs centaines de dollars à des dizaines de milliers, mais leur efficacité dans le minage de Bitcoin est supérieure.

Aujourd’hui, le minage de Bitcoin est si compétitif qu’il ne peut être réalisé de manière rentable qu’avec les ASIC les plus récents. Lorsque tu utilises des ordinateurs de bureau, des GPU ou des modèles plus anciens d’ASIC, le coût de la consommation d’énergie dépasse en fait les revenus générés. Même si tu disposes de l’appareil le plus récent, un seul ordinateur est rarement suffisant pour concurrencer ce que les mineurs appellent les “pools de minage”.

Un pool de minage est un groupe de mineurs qui combinent leur puissance de calcul et partagent les bitcoins minés entre les participants. Un nombre disproportionné de blocs sont minés par des pools plutôt que par des mineurs individuels. Les pools et les sociétés de minage ont représenté de gros pourcentages de la puissance de calcul de Bitcoin.

Bitcoin contre les monnaies traditionnelles

Les consommateurs ont tendance à faire confiance aux monnaies imprimées. C’est parce que le dollar américain est soutenu par une banque centrale des États-Unis, appelée la Réserve fédérale. En plus d’une foule d’autres responsabilités, la Réserve fédérale réglemente la production de nouvelle monnaie, et le gouvernement fédéral poursuit l’utilisation de fausse monnaie. L’euro est soutenu par la Banque centrale européenne.

Même les paiements numériques utilisant le dollar américain sont soutenus par une autorité centrale. Lorsque tu fais un achat en ligne en utilisant ta carte de débit ou de crédit, par exemple, cette transaction est traitée par une société de traitement des paiements (comme Mastercard ou Visa). En plus d’enregistrer l’historique de tes transactions, ces sociétés vérifient que les transactions ne sont pas frauduleuses, ce qui est l’une des raisons pour lesquelles ta carte de débit ou de crédit peut être suspendue pendant ton voyage.

Le bitcoin, en revanche, n’est pas réglementé par une autorité centrale. Au lieu de cela, Bitcoin est soutenu par des millions d’ordinateurs à travers le monde appelés “nœuds”. Ce réseau d’ordinateurs remplit la même fonction que la Réserve fédérale, Visa et Mastercard, mais avec quelques différences essentielles. Les nœuds stockent des informations sur les transactions précédentes et aident à vérifier leur authenticité. Mais contrairement à ces autorités centrales, les nœuds Bitcoin sont répartis dans le monde entier et enregistrent les données des transactions dans une liste publique à laquelle tout le monde peut accéder.

Histoire du minage de Bitcoin

Entre les chances de 1 sur 16 trillions, les niveaux de difficulté qui s’échelonnent et le réseau massif d’utilisateurs qui vérifient les transactions, un bloc de transactions est vérifié toutes les 10 minutes environ. Mais il est important de se rappeler que 10 minutes est un objectif, pas une règle.

Le réseau Bitcoin traite actuellement un peu moins de quatre transactions par seconde en août 2020, les transactions étant enregistrées dans la blockchain toutes les 10 minutes. À titre de comparaison, Visa peut traiter environ 65 000 transactions par seconde. Cependant, à mesure que le réseau d’utilisateurs de Bitcoin continue de croître, le nombre de transactions effectuées en 10 minutes finira par dépasser le nombre de transactions pouvant être traitées en 10 minutes. À ce moment-là, les temps d’attente pour les transactions commenceront et continueront à s’allonger, à moins qu’une modification ne soit apportée au protocole Bitcoin.

Ce problème au cœur du protocole Bitcoin est connu sous le nom de “mise à l’échelle”. Si les mineurs de Bitcoin sont généralement d’accord sur le fait que quelque chose doit être fait pour résoudre le problème de la mise à l’échelle, il y a moins de consensus sur la façon de le faire. Deux grandes solutions ont été proposées pour résoudre le problème de mise à l’échelle. Les développeurs ont suggéré soit (1) de créer une couche secondaire “hors chaîne” à Bitcoin qui permettrait des transactions plus rapides pouvant être vérifiées par la blockchain ultérieurement, soit (2) d’augmenter le nombre de transactions que chaque bloc peut stocker. Avec moins de données à vérifier par bloc, la solution 1 rendrait les transactions plus rapides et moins chères pour les mineurs. La solution 2 s’occuperait de la mise à l’échelle en permettant de traiter plus d’informations toutes les 10 minutes en augmentant la taille des blocs.

En juillet 2017, les mineurs de Bitcoin et les sociétés minières représentant environ 80 à 90 % de la puissance de calcul du réseau ont voté pour intégrer un programme qui diminuerait la quantité de données nécessaires pour vérifier chaque bloc.

Le programme que les mineurs ont voté pour ajouter au protocole Bitcoin s’appelle Segregated Witness, ou SegWit. Ce terme est un amalgame de Segregated, qui signifie “séparer”, et de Witness, qui fait référence aux “signatures sur une transaction Bitcoin”. Segregated Witness signifie donc séparer les signatures des transactions d’un bloc – et les joindre en tant que bloc étendu. Si l’ajout d’un seul programme au protocole Bitcoin ne semble pas être une solution très efficace, on estime que les données de signature représentent jusqu’à 65% des données traitées dans chaque bloc de transactions.

Moins d’un mois plus tard, en août 2017, un groupe de mineurs et de développeurs a initié un hard fork, quittant le réseau Bitcoin pour créer une nouvelle monnaie utilisant la même base de code que Bitcoin. Bien que ce groupe ait convenu de la nécessité d’une solution au problème de mise à l’échelle, il craignait que l’adoption de la technologie des témoins distincts ne permette pas de résoudre entièrement le problème de mise à l’échelle.

Au lieu de cela, ils ont opté pour la solution 2. La monnaie résultante, appelée Bitcoin Cash, a augmenté la taille de bloc à 8 Mo afin d’accélérer le processus de vérification pour permettre une performance d’environ 2 millions de transactions par jour. Le 27 mai 2021, Bitcoin Cash était évalué à environ 762 $, contre environ 40 100 $ pour le Bitcoin.