Il y a de fortes chances que vous entendiez l'expression «extraction de bitcoins» et votre esprit commence à vagabonder vers le fantasme occidental des pioches, de la saleté et de la rendre riche. Il s'avère que cette analogie n'est pas trop éloignée.
Beaucoup moins glamour mais tout aussi incertain, l'extraction de bitcoins est effectuée par des ordinateurs puissants qui résolvent des problèmes mathématiques de calcul complexes (c'est-à-dire si complexes qu'ils ne peuvent pas être résolus à la main, et en fait assez compliqués pour taxer même des ordinateurs incroyablement puissants). La chance et le travail requis par un ordinateur pour résoudre l'un de ces problèmes sont l'équivalent d'un mineur frappant de l'or dans le sol - tout en creusant dans un bac à sable. Au moment de la rédaction du présent document, la probabilité qu'un ordinateur résolve l'un de ces problèmes est d'environ 1 billion sur 13 milliards, mais nous en reparlerons plus tard.
Le résultat de «l'extraction de bitcoins» est double. Premièrement, lorsque les ordinateurs résolvent ces problèmes mathématiques complexes sur le réseau Bitcoin, ils produisent de nouveaux bitcoins (en se référant aux pièces individuelles elles-mêmes, le "bitcoin" apparaît généralement sans capitalisation), un peu comme lorsqu'une opération minière extrait de l'or du sol. Et deuxièmement, en résolvant les problèmes mathématiques de calcul, les mineurs de bitcoin rendent le réseau de paiement Bitcoin digne de confiance et sécurisé, en vérifiant ses informations de transaction.
Il y a de fortes chances que tout cela ait autant de sens. Afin d'expliquer plus en détail le fonctionnement du bitcoin mining, commençons par un processus un peu plus proche de chez nous: la réglementation de la monnaie imprimée.
Notions de base sur le Bitcoin: en quoi le Bitcoin diffère des devises traditionnelles
Les consommateurs ont tendance à faire confiance aux devises imprimées, du moins aux États-Unis. C'est parce que le dollar américain est soutenu par une banque centrale appelée la Réserve fédérale. En plus d'une foule d'autres responsabilités, la Réserve fédérale réglemente la production d'argent frais 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 à l'aide de votre carte de débit ou de crédit, par exemple, cette transaction est traitée par une société de traitement des paiements telle que Mastercard ou Visa. En plus d'enregistrer l'historique de vos transactions, ces sociétés vérifient que les transactions ne sont pas frauduleuses, ce qui explique pourquoi votre carte de débit ou de crédit peut être suspendue pendant votre 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 clés. Les nœuds stockent des informations sur les transactions antérieures et aident à vérifier leur authenticité. Contrairement à ces autorités centrales, cependant, les nœuds Bitcoin sont répartis dans le monde et enregistrent les données de transaction dans une liste publique accessible à tous, même à vous.
Principes de base du Bitcoin: qu'est-ce que l'extraction de crypto-monnaie?
Lorsqu'une personne effectue un achat ou une vente en utilisant le bitcoin, nous appelons cela une «transaction». Les transactions effectuées en magasin et en ligne sont documentées par les banques, les systèmes de point de vente et les reçus physiques. Les mineurs de Bitcoin obtiennent le même effet sans ces institutions en regroupant les transactions en «blocs» et en les ajoutant à un enregistrement public appelé «blockchain». Les nœuds conservent ensuite des 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. (Plus d'informations sur la façon dont cela se produit en une seconde.) En particulier, les mineurs de bitcoin s'assurent que le bitcoin n'est pas dupliqué, une bizarrerie unique de monnaies numériques appelée «double dépense». Avec les monnaies imprimées, la duplication d'argent n'est pas un problème. Une fois que vous avez dépensé 20 $ au magasin, cette facture est entre les mains du greffier. 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. Revenons à la monnaie imprimée un instant et disons que quelqu'un a essayé de dupliquer son billet de 20 $ afin de dépenser à la fois l'original et la contrefaçon dans une épicerie. Si un commis savait que les clients dupliquaient de l'argent, tout ce qu'ils auraient à faire serait de regarder les numéros de série des factures. Si les chiffres étaient identiques, le greffier saurait que l'argent avait été dupliqué. Cette analogie est similaire à ce que fait un mineur de bitcoin lorsqu'il vérifie de nouvelles transactions.
Récompenser les mineurs
Cependant, avec jusqu'à 500000 achats et ventes en une seule journée, la vérification de chacune de ces transactions peut être très difficile pour les mineurs, ce qui représente une autre différence essentielle entre les mineurs Bitcoin et la Réserve fédérale, Mastercard ou Visa. En compensation de leurs efforts, les mineurs reçoivent du bitcoin chaque fois qu'ils ajoutent un nouveau bloc de transactions à la blockchain. La quantité de nouveaux bitcoins libérés avec chaque bloc extrait est appelée «récompense de bloc». La récompense de bloc est divisée par deux tous les 210 000 blocs ou environ tous les 4 ans. En 2009, il était de 50. En 2013, il était de 25, en 2018, il était de 12, 5, et vers le milieu de 2020, il divisera par deux à 6, 25.
À ce rythme de réduction de moitié, le nombre total de bitcoins en circulation approchera d'une limite de 21 millions, ce qui rendra la monnaie plus rare et précieuse au fil du temps, mais aussi plus coûteuse à produire pour les mineurs.
Comment fonctionne Bitcoin Mining?
Voici le hic. Pour que les mineurs de bitcoin gagnent réellement du bitcoin en vérifiant les transactions, deux choses doivent se produire. Tout d'abord, ils doivent vérifier la valeur de 1 mégaoctet (Mo) de transactions, qui peuvent théoriquement être aussi petites que 1 transaction mais sont plus souvent plusieurs milliers, selon la quantité de données stockées par chaque transaction. C'est la partie facile.
Deuxièmement, afin d'ajouter un bloc de transactions à la blockchain, les mineurs doivent résoudre un problème mathématique de calcul complexe, également appelé «preuve de travail». Ce qu'ils font, c'est essayer de trouver un nombre hexadécimal à 64 chiffres, appelé «hachage», qui est inférieur ou égal au hachage cible. Fondamentalement, l'ordinateur d'un mineur crache des hachages à un taux de mégahashs par seconde (MH / s), de gigahashes par seconde (GH / s), ou même de térahashes par seconde (TH / s) selon l'unité, devinant tous les 64- chiffres 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 au moment de la rédaction est de plus de 13 billions. Autrement dit, la probabilité qu'un ordinateur produise un hachage en dessous de la cible est de 1 sur 13 billions. Pour mettre cela en perspective, vous êtes environ 44 500 fois plus susceptibles de remporter le jackpot Powerball avec un seul billet de loterie que de choisir le bon hachage d'un seul coup. Heureusement, les systèmes informatiques de minage crachent beaucoup, beaucoup plus de possibilités de hachage que cela. Néanmoins, l'extraction de bitcoin nécessite des quantités massives d'énergie et des plates-formes informatiques sophistiquées, mais plus à ce sujet plus tard également.
Le niveau de difficulté est ajusté tous les blocs de 2016, ou à peu près toutes les 2 semaines, dans le but de maintenir les taux d'exploitation minière constants. Autrement dit, plus il y a de mineurs en compétition pour 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 vers le bas pour faciliter l'extraction.
Expliquez-le comme si j'avais cinq ans (ELI5)
Voici une analogie utile à considérer:
"Dis que je dis à trois amis que je pense à un nombre compris entre 1 et 100, et j'écris ce nombre sur une feuille de papier et je le scelle dans une enveloppe. Mes amis n'ont pas à deviner le nombre exact, ils se contentent de doit être la première personne à deviner tout 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 parce que 21> 19. Si l'ami B devine 16 et l'ami C devine 12, alors ils sont tous les deux théoriquement arrivés à des réponses viables, parce que 16 < 19 et 12 <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.
"Imaginez maintenant que je pose la question" devinez à quel nombre je pense ", mais je ne demande pas seulement trois amis, et je ne pense pas à un nombre entre 1 et 100. Je demande plutôt des millions des mineurs potentiels et je pense à un nombre hexadécimal à 64 chiffres. Maintenant, vous voyez qu'il va être extrêmement difficile de deviner la bonne réponse."
Comment pouvez-vous rivaliser avec des millions de mineurs?
Si 1 trillion sur 13 ne semble pas assez difficile tel quel, voici le crochet à prendre. Non seulement les mineurs de bitcoins doivent trouver le bon hachage, mais ils doivent également être les premiers à le faire.
Parce que l'extraction de bitcoin est essentiellement une conjecture, arriver à la bonne réponse avant qu'un autre mineur ait presque tout à voir avec la vitesse à laquelle votre ordinateur peut produire des hachages. Il y a à peine dix ans, l'extraction de bitcoins pouvait être effectuée de manière compétitive sur des ordinateurs de bureau normaux. Au fil du temps, cependant, les mineurs se sont rendu compte que les cartes graphiques couramment utilisées pour les jeux vidéo étaient plus efficaces pour l'exploitation minière que les ordinateurs de bureau et les unités de traitement graphique (GPU) ont fini par dominer le jeu. En 2013, les mineurs de bitcoins ont commencé à utiliser des ordinateurs conçus spécifiquement pour l'extraction de crypto-monnaie aussi efficacement que possible, appelés circuits intégrés spécifiques à l'application (ASIC). Celles-ci peuvent aller de plusieurs centaines de dollars à des dizaines de milliers. D'un autre côté, étant donné que le prix actuel du bitcoin au moment de la rédaction de ce document est d'environ 9330 $ et que la récompense pour avoir terminé un bloc est de 12, 5 pièces, soit près de 117000 $, un investissement initial dans un ASIC cher peut finalement valoir la peine.
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. Lorsque vous utilisez des ordinateurs de bureau, des GPU ou des anciens modèles d'ASIC, le coût de la consommation d'énergie dépasse en réalité les revenus générés. Même avec la toute dernière unité à votre disposition, un ordinateur suffit rarement à rivaliser avec 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 répartissent le bitcoin extrait entre les participants. Un nombre disproportionné de blocs sont extraits par des piscines plutôt que par des mineurs individuels. À certains moments de l'histoire du bitcoin, les pools et les sociétés minières ont représenté environ 80% à 90% de la puissance de calcul du bitcoin.
Le Bitcoin Mining est-il durable?
Entre 1 et 13 trillions de cotes, des niveaux de difficulté évolutifs 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 traiter environ sept transactions par seconde, les transactions étant enregistrées dans la blockchain toutes les 10 minutes. À titre de comparaison, Visa peut traiter quelque 24 000 transactions par seconde. Cependant, à mesure que le réseau d'utilisateurs de bitcoin continue de croître, le nombre de transactions effectuées en 10 minutes dépassera éventuellement le nombre de transactions pouvant être traitées en 10 minutes. À ce stade, les temps d'attente pour les transactions commenceront et continueront à s'allonger, sauf si une modification est apportée au protocole bitcoin.
Ce problème au cœur du protocole bitcoin est connu sous le nom de «scaling». Bien que les mineurs de bitcoin conviennent généralement que quelque chose doit être fait pour résoudre le scaling, il y a moins de consensus sur la façon de le faire. Deux solutions principales ont été proposées pour résoudre le problème de mise à l'échelle. Les développeurs ont suggéré soit (1) de diminuer la quantité de données nécessaires pour vérifier chaque bloc ou (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 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 diminuerait la quantité de données nécessaires pour vérifier chaque bloc. Autrement dit, ils sont allés avec la solution 1.
Le programme que les mineurs ont voté pour ajouter au protocole bitcoin est appelé un témoin séparé, ou SegWit. Ce terme est une fusion de Segregated, qui signifie «séparer» et Witness, qui fait référence à «signatures sur une transaction bitcoin». Segregated Witness signifie donc séparer les signatures de transaction d'un bloc - et les attacher en tant que bloc étendu. Bien que l'ajout d'un seul programme au protocole bitcoin puisse ne pas sembler beaucoup comme une solution, les données de signature ont été estimées représenter 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 devise en utilisant la même base de code que le bitcoin. Bien que ce groupe ait convenu de la nécessité d'une solution à l'échelle, il craignait que l'adoption de la technologie des témoins séparés ne résoudrait pas complètement le problème de l'échelle.
Au lieu de cela, ils ont opté pour la solution 2. La devise résultante, appelée «bitcoin cash», a augmenté la taille des blocs à 8 Mo afin d'accélérer le processus de vérification pour permettre une performance d'environ 2 millions de transactions par jour. Le 6 novembre 2019, Bitcoin Cash était évalué à environ 302 $ contre environ 9 330 $ pour Bitcoin.
