Qu’est-ce que le minage de Bitcoin ?

Le minage de Bitcoins est le processus de validation de nouvelles transactions Bitcoin avant de les ajouter à la blockchain Bitcoin.

Dans le cas des devises traditionnelles émises par l’État comme le dollar américain ou l’euro, les utilisateurs sont tenus de faire entièrement confiance à une autorité centralisée telle qu’une banque centrale pour gérer la création et la circulation de la monnaie.

Au sein de ces systèmes fiduciaires, toutes les informations relatives aux comptes et soldes des utilisateurs sont gérées de manière privée par des institutions financières. Ainsi, il est impossible pour une personne de savoir ce qu’un autre utilisateur dépense ou combien d’argent d’autres personnes ont sur leur compte. Seule la banque a accès au registre complet des transactions.

Ce type de système présente trois problèmes majeurs.

• Imprévisibilité : Étant donné qu’une banque centrale dispose de l’autorité unique pour imprimer de nouveaux fonds, l’offre d’une monnaie fiduciaire change constamment. Cela crée des problèmes inflationnistes et peut souvent entraîner une réduction du pouvoir d’achat d’une devise au fil du temps.
• Manque de transparence : Les registres financiers traditionnels sont fortement protégés, ce qui crée un système financier opaque qui n’est pas ouvert à tous.
• Dépendance : De par leur conception, les monnaies fiduciaires créent une dépendance de l’utilisateur vis-à-vis de la banque centrale et du gouvernement d’un pays, ce qui crée des points de responsabilité uniques ou une défaillance potentielle.

Entrer dans le Bitcoin

Lancé en 2009, le Bitcoin est devenu la première devise numérique décentralisée et viable à l’échelle mondiale. Elle s’appuie sur un protocole informatique strict pour régir sa politique monétaire ainsi que sur un réseau mondial de bénévoles pour émettre, gérer et sécuriser sa devise.

S’agissant d’une forme d’argent purement numérique, toutes les transactions se font par voie électronique sur le réseau Bitcoin et sont enregistrées sur une technologie de registre entièrement transparente appelée "blockchain".

La blockchain Bitcoin représente un historique transactionnel complet de tous les paiements que les utilisateurs se sont envoyés, et est constamment mise à jour avec de nouveaux blocs contenant des lots de transactions en cours.

La particularité des blockchains publiques, comme celle utilisée par Bitcoin, est que n’importe qui, n’importe où dans le monde, peut visualiser toutes les transactions effectuées sur le réseau en temps réel et consulter une archive complète des transactions terminées, y compris toutes les adresses des destinataires et des expéditeurs, ainsi que les soldes individuels.

Mais comment cela fonctionne-t-il en pratique ? 

 

Afin de garantir la sécurité du réseau distribué de Bitcoins et de réguler l’offre de nouveaux coins numériques entrant en circulation, Bitcoin utilise un processus appelé le “minage.”

Avant de vous plonger dans le fonctionnement du Bitcoin, il est important de comprendre la raison pour laquelle le processus de minage est nécessaire en premier lieu.

Comme mentionné précédemment, le réseau Bitcoin n’est pas géré par une banque centrale ou une institution financière intermédiaire. Au lieu de cela, elle est gérée collectivement par des bénévoles répartis dans le monde entier. 

Cette décentralisation pose un problème évident : si n’importe qui peut participer au réseau et qu’il n’y a pas d’autorité unique pour vérifier qui rejoint le réseau, comment sont les personnes malveillantes, qui pourrait chercher à corrompre le réseau, et comment les en empêcher ?

C’est là qu’intervient ce qu’on appelle un mécanisme de consensus.

Mécanisme de consensus Proof-of-Work (PoW) du Bitcoin

Un mécanisme de consensus est essentiellement un système informatique conçu pour sélectionner des participants honnêtes dans un réseau afin de remplir un rôle particulier dans ce cas, le rôle important de proposer de nouveaux blocs de transactions.

Étant donné que les blocs et les transactions qu’ils contiennent deviennent permanents une fois qu’ils sont ajoutés à la blockchain, il est essentiel que les transactions soient valides. 

Par exemple, Bob dispose-t-il du solde nécessaire pour envoyer à Alice une certaine quantité de Bitcoins ? Bob a-t-il essayé de doubler ses dépenses pour le même solde deux fois ? Ce sont les types d’éléments qu’il convient d’obtenir à chaque fois pour s’assurer que les transactions sont valides avant d’être ajoutées de façon permanente à la blockchain.

Pour cette raison, les participants qui remplissent ce rôle particulier sont communément appelés "validateurs".

Il existe différents mécanismes de consensus qui peuvent être utilisés sur un réseau basé sur la blockchain, chacun avec sa propre méthode spécifique pour filtrer les utilisateurs malhonnêtes. 

Bitcoin utilise le mécanisme de consensus Proof-of-Work (PoW), un système dans lequel les validateurs sont appelés "mineurs" et doivent utiliser un équipement informatique spécialisé pour produire des codes de longueur fixe appelés “hachages” (voir ci-dessous).

Le processus de minage de Bitcoin

Le processus est simple. Les mineurs rivalisent en utilisant leurs machines pour générer des hachages, généralement des millions d’entre eux par seconde. Pour gagner le droit exclusif de proposer le bloc suivant et de gagner des récompenses de bloc (y compris des Bitcoins récemment frappés ainsi que des frais associés aux transactions), les mineurs doivent créer un hachage d’une valeur égale ou inférieure à un objectif défini par le protocole appelé "hachage cible".

Le hachage cible est une valeur avec un nombre de zéros à l’avant qui ressemble à ceci : 

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Le hachage cible de chaque nouveau bloc de transactions est d’abord diffusé sur le réseau en tant que partie du bloc précédent. Ces informations sont stockées dans l’en-tête du bloc, qui stocke la plupart des informations clés concernant le bloc.

Une valeur appelée "nonce" se trouve également à l’intérieur de l’en-tête de bloc. Lorsque l’on crée un hachage pour gagner le hachage cible, tous les mineurs prennent l’en-tête de bloc du bloc précédent, remplacent la nonce par un nouveau numéro et l’exécutent via l’algorithme de hachage SHA-256 (hachage sécurisé). Chaque fois que la valeur nonce est modifiée, elle produit un hachage totalement nouveau.

Comme les hachages sont également générés de manière purement aléatoire, la création d’un hachage gagnant est simplement une question de tâtonnements. Le processus d’estimation et de vérification se poursuit jusqu’à ce qu’un mineur crée un hachage qui a le même nombre de zéros ou plus à l’avant que le hachage cible.

Si trouver cette valeur peut sembler facile, c’est en fait extrêmement difficile à faire et c’est pourquoi certaines entreprises ont rempli d’énormes entrepôts avec des plateformes de minage sophistiquées pour avoir les meilleures chances de générer un hachage gagnant avant tout le monde.

Les mineurs étant tenus d’acheter ou de louer des équipements de minage, tout en payant pour entretenir et faire fonctionner ces machines pour une faible probabilité de réaliser un profit, les personnes malveillantes sont découragées par les comportements malhonnêtes. En outre, lorsque d’autres nœuds du réseau reconnaissent qu’un nœud malveillant tente d’ajouter des transactions non valides, il leur suffit de rejeter le bloc proposé, ce qui fait perdre le temps et les ressources engagés par la personne malveillante.

Qu’est-ce que les hachages, exactement ?

Les hachages créés à des fins de minage de Bitcoins sont générés via l’algorithme cryptographique SHA-256, qui est essentiellement une formule mathématique qui prend une entrée de n’importe quelle longueur et la transforme en un code hexadécimal à 64 chiffres de longueur fixe.

Si vous souhaitez en savoir plus sur la cryptographie des crypto-monnaies, vous pouvez consulter notre article détaillé sur le sujet Comment les crypto-monnaies utilisent-elles la cryptographie ?

Considérez le hachage cryptographique comme une machine spéciale générant des mots de passe qui transforment toute entrée de données, qu’il s’agisse d’un mot unique, d’une chaîne aléatoire de caractères du clavier ou d’un roman entier du Seigneur des Anneaux, en une combinaison unique de 64 caractères.

Ces hachages présentent un certain nombre de caractéristiques intéressantes :

• Sens unique : Vous ne pouvez pas prendre un hachage et déterminer quelle était son entrée d’origine.
• Déterministe : Si vous exécutez la même entrée via la même fonction de hachage cryptographique, elle fournira toujours le même code de longueur fixe.
• Unique : Chaque code de hachage généré est complètement unique à son entrée correspondante.

Par exemple, si vous changez une seule lettre d’un mot d’un livre du Seigneur des Anneaux et que vous l’exécutez à nouveau via l’algorithme SHA-256, cette modification apparemment non reconnaissable entraînera un code hexadécimal immédiatement reconnaissable et complètement différent.

Difficulté de minage

Comme mentionné ci-dessus, les Bitcoins récemment frappés entrent en circulation via des récompenses de bloc chaque fois qu’un mineur réussit à gagner le hachage cible et se voit accorder le droit d’ajouter un nouveau bloc à la blockchain.

Afin de s’assurer que les nouveaux coins n’inondent pas le marché alors que le réseau s’accroît avec un nombre toujours croissant de nouveaux mineurs, un système algorithmique d’ajustement de la difficulté a été codé dans le protocole de Bitcoin par son créateur, Satoshi Nakamoto, avant son lancement pour gérer ce problème.

L’algorithme de difficulté de minage du Bitcoin est conçu de telle sorte qu’après 2 016 blocs (environ toutes les deux semaines), le protocole vérifie le temps nécessaire aux mineurs pour découvrir le hachage gagnant pour chaque bloc.

Le délai moyen d’un bloc de Bitcoin est fixé à 10 minutes, ce qui signifie qu’en moyenne, un mineur du réseau doit tomber sur un hachage gagnant toutes les 10 minutes. Il est conçu pour aider à réguler le flux de nouveaux coins entrant dans l’offre en circulation, en fournissant ainsi un taux d’émission prévisible pour la devise.

Plus précisément, l’algorithme vérifie combien de temps il a fallu aux mineurs pour découvrir 2 016 blocs et compare cette durée aux 20 160 minutes normalement nécessaires (10 x 2 016).

Si les blocs ont été découverts plus rapidement que le temps souhaité, l’algorithme ajuste automatiquement la difficulté pour que les mineurs trouvent moins facilement le hachage gagnant, et inversement. Pour ce faire, il ajoute ou supprime des zéros à l’avant des hachages cibles suivants dans le lot suivant de 2 016 blocs, appelé époque.

À mesure que la difficulté augmente, les coûts associés au minage augmentent également. Dans certains cas, la difficulté croissante du minage de Bitcoins a contraint les mineurs qui ne sont pas en mesure d’atteindre le seuil de rentabilité sur leurs coûts d’exploitation en électricité et en matériel à mettre fin à leurs opérations. 

Étant donné que les mineurs disposant d’un faible pourcentage de la puissance du minage sont peu susceptibles de découvrir le prochain bloc, et qu’ils seront rarement rémunérés, les mineurs regroupent souvent leurs ressources dans des "pools de minage". 

Aujourd’hui, la majorité du minage de Bitcoins est réalisée par ces groupes. Les pools de minage partagent leur puissance de traitement et divisent proportionnellement les récompenses de blocs qu’ils gagnent entre les membres.

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