Définition de l’extraction de bitcoin

Qu’est-ce que l’exploitation minière de bitcoin ?

Il y a de fortes chances que vous entendiez l’expression « exploitation de bitcoin » et que votre esprit se mette à vagabonder dans le fantasme occidental des pioches, de la terre et de l’enrichissement. Il s’avère que cette analogie n’est pas très éloignée.

L’extraction de bitcoin est effectuée par des ordinateurs très puissants qui résolvent des problèmes mathématiques complexes ; ces problèmes sont si complexes qu’ils ne peuvent être résolus à la main et sont suffisamment compliqués pour taxer même des ordinateurs incroyablement puissants.

Points clés à retenir

• L’extraction de bitcoin est le processus de création de nouveaux bitcoins par la résolution d’une énigme informatique.
• L’extraction de bitcoin est nécessaire pour tenir le registre des transactions sur lequel se base le bitcoin.
• Les mineurs sont devenus très sophistiqués au cours des dernières années en utilisant des machines complexes pour accélérer les opérations minières.

Le résultat de l’exploitation du bitcoin est double. Tout d’abord, lorsque les ordinateurs résolvent ces problèmes mathématiques complexes sur le réseau bitcoin, ils produisent de nouvelles bitcoins (comme lorsqu’une exploitation minière extrait de l’or du sol). Ensuite, en résolvant les problèmes de calcul, les mineurs rendent le réseau de paiement bitcoin fiable et sûr en vérifiant les informations relatives aux transactions.

Lorsque quelqu’un envoie des bitcoins n’importe où, on appelle cela une transaction. Les transactions effectuées en magasin ou en ligne sont documentées par les banques, les systèmes de points de vente et les reçus physiques. Les mineurs de bitcoin font la même chose en regroupant les transactions en « blocs » et en les ajoutant à un registre public appelé « 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 chaîne de blocs, une partie de leur travail consiste à s’assurer que ces transactions sont exactes. En particulier, ils s’assurent que les bitcoins ne sont pas dupliqués, une particularité des monnaies numériques appelée « double dépense ». Avec les monnaies imprimées, la contrefaçon est toujours un problème. Mais en général, une fois que vous avez dépensé 20 dollars au magasin, ce billet est entre les mains du commis. Avec la monnaie numérique, en revanche, c’est une autre histoire.

Les informations numériques peuvent être reproduites relativement facilement, de sorte qu’avec le bitcoin et d’autres devises numériques, le risque existe qu’un dépensier fasse une copie de son bitcoin et l’envoie à une autre partie tout en conservant 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 chaîne.

La quantité de nouveaux bitcoins libérés avec chaque bloc miné est appelée « récompense en bloc ». La récompense est réduite de moitié tous les 210 000 blocs (soit environ tous les 4 ans). En 2009, elle était de 50. En 2013, elle était de 25, en 2018 de 12,5 et en mai 2020, elle a été réduite de moitié pour atteindre 6,25.

Bitcoin a réussi à réduire de moitié sa récompense minière – de 12,5 à 6,25 – pour la troisième fois le 11 mai 2020.

Ce système se poursuivra jusqu’en 2140 environ, date à laquelle les mineurs seront récompensés par des frais de traitement des transactions que les utilisateurs du réseau paieront. Ces frais garantissent que les mineurs seront toujours incités à exploiter et à faire fonctionner le réseau. L’idée est que la concurrence pour ces frais fera en sorte qu’ils resteront faibles une fois les réductions de moitié terminées.

Ces réductions de moitié diminuent le rythme de création de nouvelles pièces et, par conséquent, réduisent l’offre disponible. Cela peut avoir des conséquences pour les investisseurs, car d’autres actifs dont l’offre est faible – comme l’or – peuvent avoir une forte demande et faire monter les prix. À ce rythme de réduction de moitié, le nombre total de bitcoins en circulation atteindra une limite de 21 millions, ce qui rendra la monnaie entièrement finie et potentiellement plus précieuse avec le temps. 

Vérification des transactions Bitcoin

Pour que les mineurs de bitcoin puissent effectivement gagner du bitcoin en vérifiant les transactions, deux choses doivent se produire. Premièrement, ils doivent vérifier des transactions d’une valeur d’un mégaoctet (Mo), qui peuvent théoriquement être aussi petites qu’une seule transaction, mais qui sont plus souvent de plusieurs milliers, selon la quantité de données que chaque transaction stocke.

Deuxièmement, pour ajouter un bloc de transactions à la chaîne de blocs, les mineurs doivent résoudre un problème mathématique complexe de calcul, également appelé « preuve de travail ». En fait, ils essaient de trouver un nombre hexadécimal à 64 chiffres, appelé « hash », qui est inférieur ou égal au hash cible. En gros, l’ordinateur d’un mineur crache des hachis à des taux différents – mégahashs par seconde (MH/s), gigahashs par seconde (GH/s) ou térahashs par seconde (TH/s) – en fonction de l’unité, en devinant tous les nombres à 64 chiffres possibles jusqu’à ce qu’ils arrivent à une solution. En d’autres termes, c’est un pari.

Le niveau de difficulté du bloc le plus récent en date d’août 2020 est de plus de 16 000 milliards. Autrement dit, la probabilité qu’un ordinateur produise un hachage inférieur à l’objectif est de 1 sur 16 billions. Pour mettre cela en perspective, vous avez environ 44 500 fois plus de chances de gagner le jackpot Powerball avec un seul billet de loterie que de choisir le bon hash en un seul essai. Heureusement, les systèmes informatiques des mines offrent de nombreuses possibilités de hachage. Néanmoins, l’extraction de bitcoin nécessite d’énormes quantités d’énergie et des opérations informatiques sophistiquées.

Le niveau de difficulté est ajusté tous les blocs de 2016, soit environ toutes les deux semaines, dans le but de maintenir les taux d’extraction constants. Autrement dit, plus il y aura de mineurs en concurrence pour trouver une solution, plus le problème deviendra difficile. L’inverse est également vrai. Si la puissance de calcul est retirée du réseau, la difficulté s’ajuste à la baisse pour faciliter l’exploitation minière.

Analogie de l’exploitation minière des bitcoins

Imaginons que je dise à trois amis que je pense à un nombre entre 1 et 100, que j’écrive 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 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 le 21, il perd parce que 21>19. Si l’ami B devine 16 et l’ami C 12, alors ils sont tous les deux théoriquement arrivés à des réponses viables, parce que 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.

Imaginez maintenant que je pose la question « devinez à quel chiffre je pense », mais que je ne demande pas à trois amis seulement, et que je ne pense pas à un chiffre entre 1 et 100. Je pose plutôt la question à des millions de mineurs potentiels et je pense à un nombre hexadécimal à 64 chiffres. Vous voyez maintenant qu’il va être extrêmement difficile de deviner la bonne réponse.

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

Parce que l’extraction de bitcoin est essentiellement un travail de conjecture, arriver à la bonne réponse avant un autre mineur a presque tout à voir avec la vitesse à laquelle votre ordinateur peut produire des hachis. Il y a tout juste dix ans, l’extraction de bitcoin pouvait être effectuée de manière compétitive sur des ordinateurs de bureau normaux. Avec le 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 extraire la cryptoconnaissance de la monnaie aussi efficacement que possible, appelés ASIC (Application-Specific Integrated Circuits). Ces circuits peuvent fonctionner de plusieurs centaines de dollars à des dizaines de milliers, mais leur efficacité dans l’extraction de bitcoin est supérieure.

Aujourd’hui, l’extraction du bitcoin est si compétitive qu’elle ne peut se faire de manière rentable qu’avec les ASIC les plus modernes. Lorsque l’on utilise 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 avec l’unité la plus récente à votre disposition, un seul ordinateur suffit rarement pour concurrencer ce que les mineurs appellent les « pools miniers ».

Un pool minier est un groupe de mineurs qui combinent leur puissance de calcul et répartissent le bitcoin extrait entre les participants. Un nombre disproportionné de blocs sont exploités par des pools plutôt que par des mineurs individuels. Les pools et les entreprises minières ont représenté un pourcentage important de la puissance de calcul du bitcoin.

Bitcoin contre devises 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.  

Même les paiements numériques utilisant le dollar américain sont soutenus par une autorité centrale. Lorsque vous effectuez un achat en ligne avec votre 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 vos transactions, ces sociétés vérifient que les transactions ne sont pas frauduleuses, ce qui est l’une des raisons pour lesquelles votre carte de débit ou de crédit peut être suspendue pendant votre voyage.

En revanche, les bitcoins ne sont pas réglementés 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 antérieures et aident à vérifier leur authenticité. Toutefois, contrairement à ces autorités centrales, les nœuds bitcoin sont répartis dans le monde entier et enregistrent les données relatives aux transactions dans une liste publique accessible à tous.

Histoire de l’extraction de bitcoin

Entre 1 sur 16 trillions de chances, des niveaux de difficulté à l’échelle, et l’énorme réseau d’utilisateurs vérifiant les transactions, un bloc de transactions est vérifié environ toutes les 10 minutes. 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 à partir d’août 2020, les transactions étant enregistrées dans la chaîne de blocage toutes les dix minutes. À titre de comparaison, Visa peut traiter environ 65 000 transactions par seconde. Toutefois, comme le réseau des utilisateurs de bitcoins continue de se développer, 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.

Cette question au cœur du protocole bitcoin est connue sous le nom de « scaling ». Si les mineurs de bitcoin sont généralement d’accord pour dire que quelque chose doit être fait pour résoudre le problème du scaling, le consensus est moins grand sur la manière de le faire. Deux solutions majeures ont été proposées pour résoudre le problème du scaling. Les développeurs ont suggéré soit (1) de créer une couche secondaire « hors chaîne » pour Bitcoin qui permettrait des transactions plus rapides pouvant être vérifiées par la chaîne de blocs plus tard, 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 traiterait de la mise à l’échelle en permettant le traitement de plus d’informations toutes les 10 minutes par l’augmentation de 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 en faveur de l’intégration d’un programme qui réduirait la quantité de données nécessaires pour vérifier chaque bloc.

Le programme que les mineurs ont voté pour ajouter au protocole bitcoin s’appelle un témoin séparé, ou SegWit. Ce terme est une fusion de Segregated, qui signifie « séparer », et de Witness, qui fait référence aux « signatures sur une transaction bitcoin ». Segregated Witness signifie donc séparer les signatures de transaction d’un bloc – et les joindre comme un bloc étendu. Bien que l’ajout d’un programme unique au protocole bitcoin ne semble pas être une solution, on estime que les données relatives aux signatures 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 une bifurcation difficile, quittant le réseau de bitcoin pour créer une nouvelle monnaie en utilisant la même base de code que le bitcoin. Bien que ce groupe ait convenu de la nécessité d’une solution au problème de la mise à l’échelle, il craignait que l’adoption d’une technologie de témoins séparés ne permette pas de résoudre complètement le problème de la mise à l’échelle.

Au lieu de cela, ils ont opté pour la solution 2. La monnaie qui en résulte, appelée « bitcoin cash », a augmenté la taille du bloc à 8 Mo afin d’accélérer le processus de vérification pour permettre une performance d’environ 2 millions de transactions par jour. Le 16 août 2020, le Bitcoin Cash était évalué à environ 302 dollars, contre 11 800 dollars pour le Bitcoin.