Comment fonctionne l’extraction de bitcoin ?

Qu’est-ce que Bitcoin Mining ?

L’extraction de la cryptoconnaissance est une opération laborieuse, coûteuse et ne rapporte que sporadiquement. Néanmoins, l’exploitation minière présente un attrait magnétique pour de nombreux investisseurs intéressés par la cryptoconnaissance, car les mineurs sont récompensés pour leur travail avec des jetons de crypto. Cela peut s’expliquer par le fait que les entrepreneurs considèrent l’exploitation minière comme une question de centimes du ciel, comme les chercheurs d’or de Californie en 1849. Et si vous avez un penchant pour la technologie, pourquoi ne pas le faire ?

Cependant, avant d’investir du temps et du matériel, lisez cet explicatif pour savoir si l’exploitation minière est vraiment pour vous. Nous nous concentrerons principalement sur les bitcoins (tout au long, nous utiliserons le terme « bitcoin » pour désigner le réseau ou la cryptocourant comme un concept, et « bitcoin » pour désigner une quantité de jetons individuels).

Pour de nombreux mineurs de bitcoin, le principal attrait est la perspective d’être récompensé par des jetons de bitcoin de valeur. Cela dit, il n’est certainement pas nécessaire d’être mineur pour posséder des jetons en monnaie de cryptologie. Vous pouvez également acheter des cryptocurrences en utilisant des fiat currencies ; vous pouvez les échanger sur un marché boursier comme Bitstamp en utilisant une autre cryptographie (par exemple, en utilisant Ethereum ou NEO pour acheter des bitcoins) ; vous pouvez même les gagner en jouant à des jeux vidéo ou en publiant des articles de blog sur des plateformes qui payent les utilisateurs en cryptocurrences. Un exemple de ce dernier cas est celui de Steemit, qui est un peu comme Medium, sauf que les utilisateurs peuvent récompenser les blogueurs en les payant dans une monnaie de cryptographie propriétaire appelée STEEM. STEEM peut ensuite être échangé ailleurs contre des bitcoins.

La récompense Bitcoin que reçoivent les mineurs est une incitation qui motive les gens à aider à la réalisation du but premier de l’exploitation minière : soutenir, légitimer et surveiller le réseau Bitcoin et sa chaîne de blocage. Comme ces responsabilités sont réparties entre de nombreux utilisateurs dans le monde entier, le bitcoin est considéré comme une monnaie cryptographique « décentralisée », c’est-à-dire qui ne dépend pas d’une banque centrale ou d’un gouvernement pour superviser sa réglementation.

Points clés à retenir

• En exploitant les mines, vous pouvez gagner de la cryptoconnaissance sans avoir à mettre de l’argent de côté.
• Les mineurs de bitcoin reçoivent des bitcoins comme récompense pour avoir complété des « blocs » de transactions vérifiées qui sont ajoutés à la chaîne de blocs.
• Les récompenses minières sont versées au mineur qui découvre en premier la solution d’un casse-tête complexe, et la probabilité qu’un participant soit celui qui découvre la solution est liée à la part de la puissance minière totale sur le réseau.
• La double dépense est un phénomène dans lequel un utilisateur de bitcoin dépense illicitement deux fois les mêmes jetons.
• Il faut soit un GPU (unité de traitement graphique), soit un circuit intégré spécifique à l’application (ASIC) pour mettre en place une plate-forme d’exploitation minière.

Ce que font réellement les mineurs de pièces de monnaie

Les mineurs sont payés pour leur travail d’auditeur. Ils font le travail de vérification des transactions bitcoin précédentes. Cette convention est destinée à préserver l’honnêteté des utilisateurs de bitcoin et a été conçue par le fondateur de bitcoin, Satoshi Nakamoto. En vérifiant les transactions, les mineurs contribuent à prévenir le « problème de double dépense ».

La double dépense est un scénario dans lequel un propriétaire de bitcoin dépense illicitement deux fois le même bitcoin. Avec la monnaie physique, ce n’est pas un problème : une fois que vous remettez à quelqu’un un billet de 20 dollars pour acheter une bouteille de vodka, vous ne l’avez plus, donc il n’y a pas de danger que vous utilisiez ce même billet de 20 dollars pour acheter des billets de loto à côté. En revanche, avec la monnaie numérique, comme l’explique le dictionnaire Investopedia, « il existe un risque que le détenteur fasse une copie du jeton numérique et l’envoie à un commerçant ou à une autre partie tout en conservant l’original ».

Supposons que vous ayez un billet de 20 dollars légitime et un faux de ce même 20 dollars. Si vous essayiez de dépenser à la fois le vrai billet et le faux, quelqu’un qui prendrait la peine de regarder les numéros de série des deux billets verrait qu’il s’agit du même numéro, et que l’un d’eux doit donc être faux. Les mineurs de bitcoin font un travail similaire : ils vérifient les transactions pour s’assurer que les utilisateurs n’ont pas illégitimement essayé de dépenser deux fois le même bitcoin. Ce n’est pas une analogie parfaite – nous l’expliquerons plus en détail ci-dessous.

Une fois qu’un mineur a vérifié des transactions de 1 Mo (mégaoctet) de bitcoin, appelé « bloc », il peut être récompensé par une quantité de bitcoin (voir ci-dessous pour plus d’informations sur la récompense en bitcoin). La limite de 1 Mo a été fixée par Satoshi Nakamoto et fait l’objet d’une controverse, car certains mineurs estiment que la taille du bloc devrait être augmentée pour permettre l’accès à davantage de données, ce qui signifierait effectivement que le réseau de bitcoins pourrait traiter et vérifier les transactions plus rapidement.

Notez que le fait de vérifier des transactions d’une valeur de 1 Mo rend un monnayeur éligible pour gagner des bitcoins – tous ceux qui vérifient les transactions ne seront pas payés.

1Mo de transactions peut théoriquement être aussi petit qu’une seule transaction (bien que ce ne soit pas du tout courant) ou plusieurs milliers. Cela dépend de la quantité de données que les transactions absorbent.

« Donc, après tout ce travail de vérification des transactions, je n’aurai peut-être toujours pas de bitcoin en échange ? »

C’est exact.

Pour gagner des bitcoins, vous devez remplir deux conditions. L’une est une question d’effort, l’autre une question de chance.

1) Vous devez vérifier ~1MB de transactions. C’est la partie facile.

2) Vous devez être le premier mineur à trouver la bonne réponse à un problème numérique. Ce processus est également connu sous le nom de preuve de travail.

Que voulez-vous dire par « la bonne réponse à un problème numérique » ?

La bonne nouvelle : Il n’y a pas de mathématiques ou de calculs avancés. Vous avez peut-être entendu dire que les mineurs résolvent des problèmes mathématiques difficiles – ce n’est pas tout à fait vrai. En fait, ils essaient d’être le premier mineur à trouver un nombre hexadécimal à 64 chiffres (un « hachage ») qui est inférieur ou égal au hachage cible. Il s’agit essentiellement de suppositions.

La mauvaise nouvelle : ce n’est qu’une supposition, mais le nombre total de suppositions possibles pour chacun de ces problèmes étant de l’ordre de billions, c’est un travail incroyablement ardu. Pour résoudre un problème, les mineurs ont d’abord besoin de beaucoup de puissance de calcul. Pour que l’exploitation minière soit réussie, il faut avoir un « taux de hachage » élevé, qui se mesure en termes de mégahashs par seconde (MH/s), de gigahashs par seconde (GH/s) et de térahashs par seconde (TH/s).

C’est un grand nombre de hashs.

Si vous souhaitez estimer la quantité de bitcoin que vous pourriez extraire avec le taux de hachage de votre plateforme minière, le site Cryptocompare propose un calculateur utile.

Exploitation minière et circulation des bitcoins

En plus de remplir les poches des mineurs et de soutenir l’écosystème du bitcoin, l’exploitation minière a un autre objectif vital : c’est la seule façon de mettre en circulation une nouvelle cryptocarte. En d’autres termes, les mineurs sont essentiellement des « monnayeurs ». Par exemple, en novembre 2019, il y avait environ 18 millions de bitcoins en circulation. Hormis les pièces frappées par le bloc de la genèse (le tout premier bloc, créé par le fondateur Satoshi Nakamoto), chacune de ces pièces de monnaie a vu le jour grâce aux mineurs. En l’absence de mineurs, le bitcoin en tant que réseau existerait toujours et serait utilisable, mais il n’y aurait jamais de bitcoin supplémentaire. Il viendra un temps où l’exploitation des bitcoins prendra fin ; selon le protocole Bitcoin, le nombre total de bitcoins sera plafonné à 21 millions. Cependant, comme le taux de bitcoin « exploité » diminue avec le temps, le bitcoin final ne sera pas mis en circulation avant 2140 environ.

Outre les avantages à court terme du bitcoin, le fait d’être monnayeur peut vous donner un pouvoir de « vote » lorsque des changements sont proposés dans le protocole de réseau Bitcoin. En d’autres termes, un mineur qui réussit a une influence sur le processus de prise de décision sur des questions telles que la bifurcation.

Combien gagne un mineur

Les récompenses pour l’extraction du bitcoin sont réduites de moitié tous les quatre ans environ. Lorsque le bitcoin a été exploité pour la première fois en 2009, l’extraction d’un bloc vous rapportait 50 CTB. En 2012, ce chiffre a été réduit de moitié pour atteindre 25 CTB. En 2016, ce chiffre a été réduit de moitié pour atteindre le niveau actuel de 12,5 CTB. Le 11 mai 2020, la récompense a encore été réduite de moitié, à 6,25 CTB. En novembre 2019, le prix du bitcoin était d’environ 9 300 dollars par bitcoin, ce qui signifie que vous gagneriez 116 250 dollars (12,5 x 9 300) pour compléter un bloc. Ce n’est pas une mauvaise incitation à résoudre le problème complexe du hachage décrit ci-dessus, semble-t-il.

Si vous souhaitez connaître le moment précis où ces réductions de moitié auront lieu, vous pouvez consulter l’horloge Bitcoin, qui met à jour ces informations en temps réel. Il est intéressant de noter que le prix du marché du bitcoin a, tout au long de son histoire, eu tendance à correspondre étroitement au coût marginal de l’extraction d’un bitcoin.

Si vous souhaitez savoir combien de blocs ont été exploités jusqu’à présent, plusieurs sites, dont Blockchain.info, vous donneront cette information en temps réel.

Équipement nécessaire pour l’exploitation minière

Si, au début de l’histoire de bitcoin, des individus ont pu rivaliser pour des blocs avec un ordinateur ordinaire à domicile, ce n’est plus le cas. La raison en est que la difficulté d’extraire le bitcoin change avec le temps. Afin d’assurer le bon fonctionnement de la chaîne de blocs et sa capacité à traiter et à vérifier les transactions, le réseau Bitcoin vise à produire un bloc toutes les dix minutes environ. Cependant, s’il y a un million de plates-formes minières en concurrence pour résoudre le problème du hachage, elles parviendront probablement à une solution plus rapidement qu’un scénario dans lequel dix plates-formes minières travaillent sur le même problème. Pour cette raison, Bitcoin est conçu pour évaluer et ajuster la difficulté de l’exploitation minière tous les 2 016 blocs, soit environ toutes les deux semaines. Lorsque la puissance de calcul nécessaire pour extraire collectivement le bitcoin est plus importante, le niveau de difficulté de l’extraction augmente afin de maintenir la production de blocs à un rythme stable. Moins de puissance de calcul signifie que le niveau de difficulté diminue. Pour avoir une idée de la puissance de calcul nécessaire, lorsque Bitcoin a été lancé en 2009, le niveau de difficulté initial était de un. En novembre 2019, il est de plus de 13 000 milliards.

Tout cela pour dire que, pour pouvoir exploiter les mines de manière compétitive, les mineurs doivent maintenant investir dans un équipement informatique puissant comme un GPU (unité de traitement graphique) ou, plus réaliste, un circuit intégré spécifique à une application (ASIC). Ces équipements peuvent coûter de 500 à plusieurs dizaines de milliers de dollars. Certains mineurs, en particulier les mineurs d’Ethereum, achètent des cartes graphiques individuelles (GPU) comme moyen peu coûteux de bricoler des opérations minières. La photo ci-dessous est une machine minière de fortune, fabriquée à la main. Les cartes graphiques sont ces blocs rectangulaires avec des cercles de ronronnement. Notez les attaches en sandwich qui maintiennent les cartes graphiques sur le poteau métallique. Ce n’est probablement pas la façon la plus efficace de creuser, et comme vous pouvez le deviner, de nombreux mineurs sont là autant pour le plaisir et le défi que pour l’argent.

La version « Expliquez-moi comme si j’avais cinq ans

Les tenants et aboutissants de l’extraction du bitume peuvent être difficiles à comprendre en l’état. Prenez cet exemple pour illustrer le fonctionnement du problème du haschisch : Je dis à trois amis que je pense à un nombre entre 1 et 100, j’écris ce nombre sur un morceau de papier et je le cachette dans une enveloppe. Mes amis n’ont pas à deviner le nombre exact ; ils doivent simplement être les premiers à deviner tout nombre inférieur ou égal au nombre auquel je pense. Et il n’y a pas de limite au nombre de devinettes qu’ils peuvent obtenir.

Disons que je pense au chiffre 19. Si l’ami A devine 21, il perd à cause de 21>19. Si l’ami B devine 16 et l’ami C 12, alors ils sont tous deux théoriquement arrivés à des réponses viables, à cause de 16<19 and 12<19. There is no "extra credit" for Friend B, even though B's answer was closer to the target answer of 19. Now imagine that I pose the "guess what number I'm thinking of" question, but I'm not asking just three friends, and I'm not thinking of a number between 1 and 100. Rather, I'm asking millions of would-be miners and I'm thinking of a 64-digit hexadecimal number. Now you see that it's going to be extremely hard to guess the right answer.

Si B et C répondent simultanément, alors l’analogie ELI5 s’effondre.

En termes de bitcoin, les réponses simultanées sont fréquentes, mais en fin de compte, il ne peut y avoir qu’une seule réponse gagnante. Lorsque plusieurs réponses simultanées sont présentées qui sont égales ou inférieures au nombre cible, le réseau Bitcoin décidera à une simple majorité – 51 % – quel mineur doit être honoré. Généralement, c’est le mineur qui a fait le plus de travail, c’est-à-dire celui qui vérifie le plus de transactions. Le bloc perdant devient alors un « bloc orphelin ». Les blocs orphelins sont ceux qui ne sont pas ajoutés à la chaîne de blocs. Les mineurs qui ont réussi à résoudre le problème du hachage mais qui n’ont pas vérifié le plus grand nombre de transactions ne sont pas récompensés par des bitcoins.

Qu’est-ce qu’un « nombre hexadécimal à 64 chiffres » ?

Voici un exemple de ce nombre :

0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee

Le numéro ci-dessus comporte 64 chiffres. Assez facile à comprendre jusqu’à présent. Comme vous l’avez probablement remarqué, ce nombre ne se compose pas seulement de chiffres, mais aussi de lettres de l’alphabet. Pourquoi ?

Pour comprendre ce que font ces lettres au milieu des chiffres, décortiquons le mot « hexadécimal ».

Comme vous le savez, nous utilisons le système « décimal », ce qui signifie qu’il s’agit de la base 10. Cela signifie que chaque chiffre d’un nombre à plusieurs chiffres a 10 possibilités, de zéro à neuf.

« Hexadécimal », en revanche, signifie base 16, car « hex » est dérivé du mot grec pour six et « déca » est dérivé du mot grec pour 10. Dans un système hexadécimal, chaque chiffre a 16 possibilités. Mais notre système numérique n’offre que 10 façons de représenter les nombres (de zéro à neuf). C’est pourquoi il faut y coller des lettres, notamment les lettres a, b, c, d, e et f.

Si vous exploitez des bitcoins, vous n’avez pas besoin de calculer la valeur totale de ce nombre à 64 chiffres (le dièse). Je répète : vous n’avez pas besoin de calculer la valeur totale d’un dièse.

Quel est donc le rapport entre les « nombres hexadécimaux à 64 chiffres » et l’extraction de bitcoin ?

Vous vous souvenez de cette analogie avec ELI5, où j’ai écrit le chiffre 19 sur un morceau de papier et l’ai mis dans une enveloppe scellée ?

En termes d’extraction de bitcoin, ce nombre métaphorique non divulgué dans l’enveloppe est appelé le hachage cible.

Ce que les mineurs font avec ces énormes ordinateurs et ces douzaines de ventilateurs de refroidissement, c’est deviner le haschisch cible. Les mineurs font ces suppositions en générant au hasard autant de « nonces » que possible, aussi vite que possible. Un nonce est l’abréviation de « nombre utilisé une seule fois », et le nonce est la clé pour générer ces nombres hexadécimaux de 64 bits dont je ne cesse de parler. Dans l’exploitation minière de Bitcoin, un nonce a une taille de 32 bits, ce qui est beaucoup plus petit que le hash, qui est de 256 bits. Le premier mineur dont le nonce génère un hash inférieur ou égal au hash cible se voit attribuer un crédit pour avoir complété ce bloc et se voit attribuer le butin de 12,5 CTB.

En théorie, vous pourriez atteindre le même objectif en lançant 64 fois un dé à 16 faces pour arriver à des nombres aléatoires, mais pourquoi diable voudriez-vous faire cela ?

La capture d’écran ci-dessous, tirée du site Blockchain.info, pourrait vous aider à rassembler toutes ces informations en un seul coup d’œil. Vous avez devant vous un résumé de tout ce qui s’est passé lors de l’exploitation du bloc n° 490163. Le nonce qui a généré le hachage « gagnant » était 731511405. Le hachage cible est indiqué en haut. Le terme « Relayed by Antpool » fait référence au fait que ce bloc particulier a été complété par AntPool, un des pools miniers les plus fructueux (plus d’informations sur les pools miniers ci-dessous). Comme vous le voyez ici, leur contribution à la communauté Bitcoin est qu’ils ont confirmé 1768 transactions pour ce bloc. Si vous voulez vraiment voir les 1768 transactions de ce bloc, allez sur cette page et faites défiler la page vers le bas jusqu’à la rubrique « Transactions ».

(source : Blockchain.info)

Tous les hachages de cibles commencent par des zéros – au moins huit zéros et jusqu’à 63 zéros.

Il n’y a pas d’objectif minimum, mais il y a un objectif maximum fixé par le protocole Bitcoin. Aucun objectif ne peut être supérieur à ce nombre :

00000000ffff0000000000000000000000000000000000000000000000000000

Voici quelques exemples de hachages aléatoires et les critères permettant de déterminer s’ils conduiront au succès pour le mineur :

(Note : il s’agit de hachisages réalisés)

« Comment maximiser mes chances de deviner le hash cible avant que quelqu’un d’autre ne le fasse ? »

Il faudrait se procurer un appareil d’extraction rapide ou, plus réaliste, rejoindre un groupe de mineurs de pièces de monnaie qui combinent leur puissance de calcul et se partagent les pièces de monnaie extraites. Les pools miniers sont comparables aux clubs de Powerball dont les membres achètent des billets de loterie en masse et acceptent de partager leurs gains. Un nombre disproportionné de blocs sont exploités par des pools plutôt que par des mineurs individuels.

En d’autres termes, c’est littéralement un jeu de chiffres. Vous ne pouvez pas deviner le modèle ou faire une prédiction basée sur les hachages de cibles précédents. Le niveau de difficulté du bloc le plus récent au moment où nous écrivons ces lignes est d’environ 13,69 trillions, ce qui signifie que la probabilité qu’un nonce donné produise un hachage en dessous de la cible est de un sur 13,69 trillions. Ce n’est pas une grande chance si vous travaillez seul, même avec une plateforme minière extrêmement puissante.

« Comment décider si le bitcoin sera rentable pour moi ?

Les mineurs doivent non seulement tenir compte des coûts liés à l’équipement coûteux nécessaire pour avoir une chance de résoudre un problème de hachage. Ils doivent également tenir compte de la quantité importante d’énergie électrique que les plateformes minières utilisent pour générer de grandes quantités de nonces à la recherche de la solution. Au total, l’extraction de bitcoin est largement non rentable pour la plupart des mineurs individuels au moment où nous écrivons ces lignes. Le site Cryptocompare propose un calculateur utile qui vous permet de saisir des chiffres tels que la vitesse de hachage et les coûts d’électricité pour estimer les coûts et les avantages.

(Source : Cryptocompare)

Que sont les pools miniers de pièces de monnaie ?

Les récompenses minières sont versées au mineur qui découvre le premier la solution du puzzle, et la probabilité qu’un participant soit celui qui découvre la solution est égale à la part de la puissance minière totale du réseau. Les participants ayant un faible pourcentage de la puissance minière ont une très faible chance de découvrir le bloc suivant par eux-mêmes. Par exemple, une carte minière que l’on pourrait acheter pour quelques milliers de dollars représenterait moins de 0,001% de la puissance minière du réseau. Avec une si faible chance de trouver le prochain bloc, il pourrait s’écouler beaucoup de temps avant que ce mineur ne trouve un bloc, et la difficulté à monter rend les choses encore pires. Le mineur risque de ne jamais récupérer son investissement. La réponse à ce problème est l’exploitation de bassins miniers. Les pools miniers sont exploités par des tiers et coordonnent des groupes de mineurs. En travaillant ensemble dans un pool et en partageant les paiements entre tous les participants, les mineurs peuvent obtenir un flux régulier de bitcoin dès le jour où ils activent leur mineur. Des statistiques sur certains pools miniers peuvent être consultées sur Blockchain.info.

« J’ai fait le calcul. Oubliez l’exploitation minière. Y a-t-il un moyen moins onéreux de tirer profit des cryptocurrences ? »

Comme mentionné ci-dessus, le moyen le plus simple d’acquérir des bitcoins est de les acheter sur une bourse comme Coinbase.com. Sinon, vous pouvez toujours utiliser la « stratégie de la pioche ». Celle-ci est basée sur la vieille idée que lors de la ruée vers l’or de 1849 en Californie, l’investissement intelligent n’était pas de chercher de l’or, mais plutôt de fabriquer les pioches utilisées pour l’exploitation minière. Ou, pour le dire en termes modernes, investir dans les entreprises qui fabriquent ces pioches. Dans un contexte de cryptologie, l’équivalent des pioches serait une société qui fabrique des équipements utilisés pour l’exploitation minière de Bitcoin. Vous pouvez envisager de vous intéresser aux entreprises qui fabriquent des équipements ASIC ou des GPU à la place, par exemple.