L'extraction de Bitcoin est le processus de création de nouveaux bitcoins en résolvant des énigmes. Il se compose de systèmes informatiques équipés de puces spécialisées en compétition pour résoudre des énigmes mathématiques. Le premier mineur de bitcoin (comme on appelle ces systèmes) à résoudre le puzzle est récompensé par du bitcoin. Le processus d'extraction confirme également les transactions sur le réseau de la crypto-monnaie et les rend dignes de confiance.
Pendant une courte période après le lancement de Bitcoin, il a été extrait sur des ordinateurs de bureau avec des unités centrales de traitement (CPU) régulières. Mais le processus a été extrêmement lent. Désormais, la crypto-monnaie est générée à l'aide de grands pools de minage répartis dans de nombreuses zones géographiques. Les mineurs de Bitcoin regroupent des systèmes miniers qui consomment d'énormes quantités d'électricité pour exploiter la crypto-monnaie.
Dans les régions où l'électricité est produite à partir de combustibles fossiles, l'extraction de bitcoins est considérée comme préjudiciable à l'environnement. En conséquence, de nombreux mineurs de bitcoins ont déplacé leurs opérations vers des endroits disposant de sources d'énergie renouvelables afin de réduire l'impact de Bitcoin sur le changement climatique.
Tout comme l'or est extrait de la terre à l'aide de gros outils et de grosses machines, l'extraction de bitcoins utilise également de grands systèmes semblables à des centres de données. Ces systèmes résolvent des énigmes mathématiques générées par l'algorithme de Bitcoin pour produire de nouvelles pièces.
En résolvant des problèmes mathématiques de calcul, les mineurs de bitcoins rendent également le réseau de la crypto-monnaie digne de confiance en vérifiant ses informations de transaction. Ils vérifient 1 mégaoctet (Mo) de transactions, soit la taille d'un seul bloc. Ces transactions peuvent théoriquement être aussi petites qu'une transaction mais sont plus souvent plusieurs milliers selon la quantité de données que chaque transaction stocke. L'idée derrière la vérification des informations de transaction Bitcoin est d'éviter les doubles dépenses. Avec les monnaies imprimées, la contrefaçon est toujours un problème. Mais généralement, lorsque vous dépensez 20 $ au magasin, cette facture est entre les mains du commis. Avec la monnaie numérique, cependant, c'est une autre histoire.
Les informations numériques peuvent être reproduites relativement facilement, donc avec Bitcoin et d'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 conservant l'original.
Les transactions Bitcoin sont agrégées en blocs qui sont ajoutés à une base de données appelée blockchain. Les nœuds complets du réseau Bitcoin conservent un enregistrement de la blockchain et vérifient les transactions qui s'y produisent. Les mineurs de Bitcoin téléchargent l'intégralité de l'historique de la blockchain et assemblent les transactions valides dans un bloc. Si le bloc de transactions assemblées est accepté et vérifié par d'autres mineurs, alors le mineur reçoit une récompense de bloc.
Bitcoin a réduit de moitié sa récompense de minage, de 12,5 à 6,25, pour la troisième fois le 11 mai 2020.
La récompense de bloc est réduite de moitié tous les 210 000 blocs (soit environ tous les quatre ans). En 2009, il était de 50. En 2013, le montant de la récompense est tombé à 25 et en 2016, il est passé à 12,5. Lors du dernier événement de réduction de moitié de Bitcoin, la récompense a été changée en 6,25.
Les frais de transaction sont une autre incitation pour les mineurs de bitcoins à participer au processus. En plus des récompenses, les mineurs reçoivent également des frais pour toutes les transactions contenues dans ce bloc de transactions. Alors que Bitcoin atteint sa limite prévue de 21 millions (prévue vers 2140), les mineurs seront récompensés par des frais de traitement des transactions que les utilisateurs du réseau paieront. Ces frais garantissent que les mineurs sont toujours incités à exploiter et à maintenir le réseau en activité. L'idée est que la concurrence pour ces frais les fera rester bas après la fin des événements de moitié.
Au cœur de l'extraction de bitcoins se trouve un casse-tête mathématique que les mineurs sont censés résoudre afin de gagner des récompenses en bitcoins. Le puzzle est appelé preuve de travail (PoW), une référence au travail de calcul effectué par les mineurs pour extraire le bitcoin. Bien qu'il soit souvent qualifié de complexe, le puzzle minier est en fait assez simple et peut être décrit comme une conjecture.
Les mineurs du réseau de Bitcoin essaient de trouver un nombre hexadécimal à 64 chiffres, appelé hachage, qui est inférieur ou égal à un hachage cible dans SHA256, l'algorithme PoW de Bitcoin. Les systèmes d'un mineur utilisent une force brute considérable sous la forme de plusieurs unités de traitement empilées et crachent des hachages à des taux différents - mégahashes par seconde (MH/s), gigahashes par seconde (GH/s) ou terahashes par seconde (TH/s). ) - selon l'unité, devinant toutes les combinaisons possibles à 64 chiffres jusqu'à ce qu'elles arrivent à une solution. Les systèmes qui devinent un nombre inférieur ou égal au hachage sont récompensés par du bitcoin.
Voici un exemple pour expliquer le processus. Supposons que vous demandiez à des amis de deviner un nombre entre 1 et 100 auquel vous avez pensé et que vous avez écrit sur une feuille de papier. Vos amis n'ont pas à deviner le nombre exact; ils doivent juste être la première personne à deviner un nombre inférieur ou égal à votre nombre.
Si vous pensez au nombre 19 et qu'un ami trouve 21, il perd parce que 21 est supérieur à 19. Mais si quelqu'un devine 16 et qu'un autre ami devine 18, alors ce dernier gagne parce que 18 est plus proche de 19 que 16. Dans termes très simples, le casse-tête mathématique de l'extraction de bitcoins est la même situation décrite ci-dessus, sauf avec des nombres hexadécimaux à 64 chiffres et des milliers de systèmes informatiques.
L'un des termes que vous rencontrerez souvent dans la littérature sur le minage de bitcoins est la difficulté de minage. La difficulté de minage fait référence à la difficulté de résoudre le puzzle mathématique et de générer du bitcoin. La difficulté de minage influence la vitesse à laquelle les bitcoins sont générés.
La difficulté de minage change tous les 2 016 blocs ou environ toutes les deux semaines. Le niveau de difficulté suivant dépend de l'efficacité des mineurs lors du cycle précédent. Il est également affecté par le nombre de nouveaux mineurs qui ont rejoint le réseau de Bitcoin car cela augmente le taux de hachage ou la quantité de puissance de calcul déployée pour exploiter la crypto-monnaie. En 2013 et 2014, alors que le prix du bitcoin augmentait, davantage de mineurs ont rejoint son réseau et le temps moyen pour découvrir un bloc de transactions est tombé à neuf minutes au lieu de 10 minutes.
Mais le contraire peut aussi être vrai. Autrement dit, plus il y a de mineurs en concurrence pour une solution, plus le problème deviendra difficile. Si la puissance de calcul est retirée du réseau, la difficulté s'ajuste à la baisse pour faciliter l'exploitation minière.
Le niveau de difficulté pour l'exploitation minière en février 2022 était de 26,69 billions. Autrement dit, les chances qu'un ordinateur produise un has inférieur à l'objectif sont de 1 sur 26,69 billions. Pour mettre cela en perspective, vous avez environ 91 655 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.
En fin de compte, l'extraction de bitcoins est une entreprise commerciale. Les bénéfices générés par sa production - le bitcoin - dépendent de l'investissement réalisé dans ses intrants.
Le minage de bitcoins entraîne trois principaux coûts :
Le coût total de ces trois intrants devrait être inférieur à la production - dans ce cas, le prix du bitcoin - pour que les mineurs génèrent des bénéfices à partir de leur entreprise. Compte tenu de la montée en flèche du prix du bitcoin, l'idée de créer votre propre crypto-monnaie peut sembler une proposition intéressante.
Cependant, malgré ce que les partisans de Bitcoin vous disent, l'exploitation de la crypto-monnaie n'est en aucun cas un passe-temps. C'est une entreprise coûteuse avec une forte probabilité d'échec. Comme illustré dans la section sur la difficulté du minage, il n'y a aucune garantie que vous gagnerez des récompenses en bitcoins même après avoir dépensé des dépenses et des efforts considérables. L'agrégation de systèmes miniers pour gérer une petite entreprise qui exploite le bitcoin pourrait offrir une issue. Cependant, même ces entreprises sont à la merci des prix volatils de la crypto-monnaie. Si le prix de la crypto-monnaie s'effondre comme il l'a fait en 2018, il devient alors non rentable d'exploiter des systèmes d'extraction de bitcoins, et les petits mineurs seront contraints de mettre la clé sous la porte. La baisse du nombre de bitcoins attribués aux mineurs tous les quatre ans rend l'activité encore plus peu attrayante.
Compte tenu de la difficulté considérable inhérente à l'économie de l'extraction de bitcoins, l'activité est désormais dominée par de grandes sociétés minières qui ont des opérations sur plusieurs continents. AntPool, la plus grande société minière de bitcoins au monde, gère des pools miniers dans de nombreux pays. De nombreuses sociétés minières de bitcoins sont également devenues publiques, bien que leurs valorisations soient relativement modestes.
Consommation d'électricité dans le secteur minier Bitcoin
Pendant la majeure partie de la courte histoire de Bitcoin, son processus d'extraction est resté un processus énergivore. Au cours de la décennie qui a suivi son lancement, l'extraction de bitcoins était concentrée en Chine, un pays qui dépend des combustibles fossiles comme le charbon pour produire la majorité de son électricité. Sans surprise, les coûts énergétiques astronomiques de l'extraction de bitcoins ont attiré l'attention des militants du changement climatique qui accusent l'activité d'augmenter les émissions. Selon certaines estimations, le processus d'extraction de la crypto-monnaie consomme autant d'électricité que des pays entiers. Mais les partisans du bitcoin ont publié des études qui affirment que la crypto-monnaie est alimentée en grande partie par des sources d'énergie renouvelables.
Une chose à retenir à propos de ces études est qu'elles sont basées sur des conjectures et des données autodéclarées provenant de pools miniers. Par exemple, un rapport Coinshares de 2019 émet plusieurs hypothèses concernant les sources d'énergie des mineurs incluses dans leur évaluation de l'écosystème minier du bitcoin.
Deux développements ont contribué à l'évolution et à la composition de l'extraction de bitcoins telle qu'elle est aujourd'hui. Le premier est la fabrication de machines de minage personnalisées pour le bitcoin. Parce que l'extraction de bitcoins est essentiellement une 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 hachages. Au début de Bitcoin, les ordinateurs de bureau dotés de processeurs ordinaires dominaient l'extraction de bitcoins. Mais ils ont commencé à prendre beaucoup de temps pour découvrir les transactions sur le réseau de la crypto-monnaie car le niveau de difficulté de l'algorithme augmentait avec le temps. Selon certaines estimations, il aurait fallu "plusieurs centaines de milliers d'années en moyenne" à l'aide de processeurs pour trouver un bloc valide au niveau de difficulté début 2015.
Au fil du temps, les mineurs ont réalisé que les cartes graphiques, également connues sous le nom d'unités de traitement graphique (GPU), étaient plus efficaces et plus rapides lors de l'exploitation minière. Mais ils consommaient beaucoup d'énergie pour les systèmes matériels individuels qui n'étaient pas vraiment nécessaires pour extraire la crypto-monnaie. Les matrices de portes programmables sur le terrain (FPGA), un type de GPU, étaient une amélioration, mais elles souffraient des mêmes inconvénients que les GPU.
De nos jours, les mineurs utilisent des machines de minage personnalisées, appelées mineurs ASIC, qui sont équipées de puces spécialisées pour une extraction de bitcoin plus rapide et plus efficace. Ils coûtent entre plusieurs centaines et plusieurs dizaines de milliers de dollars. Aujourd'hui, l'extraction de bitcoins est si compétitive qu'elle ne peut être réalisée de manière rentable qu'avec les ASIC les plus récents. Lors de l'utilisation d'ordinateurs de bureau, de GPU ou d'anciens modèles 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 ordinateur est rarement suffisant pour rivaliser avec les pools de minage, des groupes de mineurs qui combinent leur puissance de calcul et se partagent le bitcoin miné.
Les fourches Bitcoin ont également influencé la composition du réseau de mineurs Bitcoin. Entre 1 chance sur 16 billions, les niveaux de difficulté d'échelle et le vaste 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 sont un objectif, pas une règle.
Le réseau Bitcoin peut actuellement traiter un peu moins de quatre transactions par seconde, avec des transactions enregistrées dans la blockchain toutes les 10 minutes. En 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 stade, les temps d'attente pour les transactions commenceront et continueront de 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. Bien que les mineurs de bitcoins conviennent généralement que quelque chose doit être fait pour remédier à la mise à l'échelle, il y a moins de consensus sur la façon de le faire. Deux solutions majeures ont été proposées pour résoudre le problème de mise à l'échelle. Les développeurs ont suggéré soit de créer une couche secondaire "hors chaîne" de Bitcoin qui permettrait des transactions plus rapides pouvant être vérifiées par la blockchain plus tard, soit d'augmenter le nombre de transactions que chaque bloc peut stocker. Avec moins de données à vérifier par bloc, la première solution rendrait les transactions plus rapides et moins chères pour les mineurs. La seconde traiterait 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 bitcoins et les sociétés minières représentant environ 80 % à 90 % de la puissance de calcul du réseau ont voté pour incorporer 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 un amalgame de ségrégation, signifiant séparé, et de témoin, qui fait référence aux signatures sur une transaction Bitcoin. Le témoin séparé signifie donc séparer les signatures de transaction d'un bloc et les joindre en tant que bloc étendu. Bien que l'ajout d'un seul programme au protocole Bitcoin puisse ne pas sembler être une solution, 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 lancé 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 à la mise à l'échelle, il craignait que l'adoption de la technologie SegWit ne résolve pas complètement le problème de mise à l'échelle.
Au lieu de cela, ils ont opté pour la deuxième solution consistant à augmenter le nombre de transactions que chaque bloc peut stocker. La devise résultante, 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 minage de bitcoin est le processus qui génère du bitcoin. Il consiste en des systèmes de minage en compétition les uns avec les autres pour résoudre un casse-tête mathématique et gagner des bitcoins en récompense.
L'extraction de bitcoins a deux objectifs :
Les trois coûts les plus importants pour l'extraction de bitcoins sont :
L'extraction de Bitcoin est un passe-temps coûteux sans résultats garantis. Vous devrez investir dans des machines coûteuses, les faire fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 et payer des factures d'électricité élevées. Même dans ce cas, rien ne garantit que vous gagnerez des bitcoins.
La consommation d'énergie de l'exploitation minière de Bitcoin a été critiquée par les militants du climat comme preuve que la crypto-monnaie n'est pas respectueuse de l'environnement. On estime que le processus d'extraction de bitcoins consomme autant d'électricité que des pays entiers. Alors que le monde se tourne vers les sources d'énergie renouvelables, l'extraction de bitcoins devrait devenir plus verte.
Le minage de Bitcoin est un processus énergivore avec des systèmes de minage personnalisés qui rivalisent pour résoudre des énigmes mathématiques. Le mineur qui résout le puzzle en premier est récompensé par des bitcoins. Le processus d'extraction de bitcoins confirme également les transactions sur le réseau de la crypto-monnaie et les rend dignes de confiance.
Bien que les mineurs individuels utilisant des systèmes de bureau aient joué un rôle au début de la crypto-monnaie, l'écosystème minier Bitcoin est dominé par de grandes sociétés minières qui gèrent des pools miniers répartis dans de nombreuses zones géographiques. L'extraction de Bitcoin est également controversée car elle utilise des quantités astronomiques d'énergie. Avec une prise de conscience croissante du changement climatique, plusieurs mineurs ont déplacé leurs opérations vers des régions qui utilisent des sources d'énergie renouvelables pour produire de l'électricité.
