Résumé
Le minage de crypto-monnaie vérifie les transactions blockchain et constitue le processus de création de nouvelles unités de crypto-monnaie.
Les mineurs nécessitent une grande quantité de ressources informatiques, ce qui assure également la sécurité du réseau blockchain.
Qu’est-ce que le minage de cryptomonnaies ?
Le minage de cryptomonnaies repose sur le mécanisme de consensus Proof of Work (PoW), garantissant la sécurité et la décentralisation des cryptomonnaies telles que Bitcoin. Le minage est le processus de validation des transactions des utilisateurs et de leur ajout au grand livre public de la blockchain. Le minage est donc un élément clé pour que Bitcoin fonctionne normalement sans autorité centrale.
Les opérations minières sont également responsables de l’introduction de nouvelles pièces dans l’offre en circulation existante. Cependant, le minage de cryptomonnaie suit un ensemble de règles codées en dur qui régissent le processus de minage et empêchent quiconque de créer de nouvelles pièces de manière aléatoire. Ces règles sont intégrées au protocole de crypto-monnaie sous-jacent et sont appliquées par un réseau complet de milliers de nœuds.
Pour créer de nouvelles unités de cryptomonnaie, les mineurs utilisent leur puissance de calcul pour résoudre des énigmes cryptographiques complexes. Le premier mineur qui réussit à résoudre l’énigme a le droit d’ajouter un nouveau bloc de transactions à la blockchain et de le publier sur le réseau.
Comment fonctionne le minage d’Ethereum ?
Une fois qu'une nouvelle transaction blockchain est terminée, elle sera envoyée à un pool de minage appelé « pool de mémoire ». Le travail du mineur consiste à vérifier la validité de ces transactions en attente et à les intégrer dans des blocs.
Un bloc peut être considéré comme une page du grand livre de la blockchain, qui enregistre plusieurs transactions et autres données. Plus précisément, les nœuds miniers sont chargés de collecter les transactions non confirmées du pool de mémoire et de les intégrer dans les blocs candidats.
Les mineurs tentent ensuite de convertir ce bloc candidat en un bloc confirmé valide. Pour réaliser cette transition, les mineurs doivent résoudre des problèmes mathématiques complexes, un processus qui nécessite d’importantes ressources informatiques. Cependant, pour chaque bloc extrait avec succès, le mineur recevra une récompense de bloc, qui comprend la cryptomonnaie nouvellement créée et les frais de transaction. Le fonctionnement de l’exploitation minière est expliqué plus en détail ci-dessous.
Étape 1 : transaction de hachage
La première étape du block mining consiste à extraire les transactions en attente du pool de mémoire et à les soumettre une par une via la fonction de hachage. Chaque fois qu'une donnée est exécutée via une fonction de hachage, une sortie de taille fixe est produite appelée « valeur de hachage ».
Pendant le processus d'extraction, le hachage de chaque transaction est constitué d'une chaîne de chiffres et de lettres, qui sert d'identifiant. Le hachage de transaction représente toutes les informations contenues dans cette transaction.
En plus du hachage et de la création d'une seule colonne pour chaque transaction, les mineurs ajoutent des transactions personnalisées pour s'envoyer des récompenses en bloc. Cette transaction est appelée « transaction coinbase », ce qui signifie qu'une nouvelle pièce est créée. Dans la plupart des cas, cette transaction est la première transaction enregistrée dans un nouveau bloc, et toutes les transactions suivantes sont des transactions en attente d'être vérifiées.
Étape 2 : Créer un arbre Merkle
Une fois chaque transaction hachée, ces hachages sont combinés dans un « arbre Merkle » (également appelé « arbre de hachage »). Les hachages de transaction sont combinés en paires puis hachés pour générer un arbre Merkle.
Une fois la nouvelle sortie de hachage combinée en paires, elle est à nouveau hachée et l'ensemble du processus est répété jusqu'à ce qu'un seul hachage soit créé. Le dernier hachage créé est également appelé « hachage racine (ou racine Merkle) » et représente essentiellement tous les hachages précédemment utilisés pour générer le hachage racine.
Étape 3 : Trouver un en-tête de bloc valide (hachage de bloc)
L'en-tête de bloc est utilisé comme identifiant pour chaque bloc indépendant, indiquant que chaque bloc a une valeur de hachage unique. Lors de la création d'un nouveau bloc, les mineurs combinent le hachage du bloc précédent avec le hachage racine du bloc candidat pour générer un nouveau hachage de bloc. De plus, le mineur doit ajouter un nombre aléatoire appelé « nonce ».
Par conséquent, lorsque les mineurs tentent de vérifier un bloc candidat, ils doivent intégrer le hachage racine, le hachage du bloc précédent et le nombre aléatoire, et les traiter tous via la fonction de hachage. Le but de cette itération est de créer un hachage valide.
Le hachage racine ne peut pas être modifié par rapport au hachage du bloc précédent, le mineur doit donc modifier le nom occasionnel plusieurs fois jusqu'à ce qu'un hachage valide soit trouvé. La sortie (hachage de bloc) doit être inférieure à une certaine valeur cible déterminée par le protocole pour être considérée comme valide. Dans le minage de Bitcoin, le hachage du bloc doit commencer par plusieurs zéros, ce que l’on appelle la « difficulté de minage ».
Étape 4 : Libérez les blocs extraits
Comme nous pouvons le voir, les mineurs doivent hacher à plusieurs reprises l'en-tête du bloc avec différentes valeurs occasionnelles jusqu'à ce qu'ils trouvent un hachage de bloc valide. Le mineur qui trouve le hachage peut publier le bloc sur le réseau. Tous les autres nœuds vérifieront si le bloc et son hachage sont valides. S'il est valide, le nouveau bloc sera ajouté à la copie de la blockchain.
Le bloc candidat devient désormais un bloc confirmé et tous les mineurs continueront à exploiter le bloc suivant. Les mineurs qui ne parviennent pas à trouver une valeur de hachage valide à temps abandonneront leurs blocs candidats et participeront à nouveau au concours minier.
Que se passe-t-il si deux blocs sont extraits en même temps ?
Parfois, deux mineurs publieront un bloc valide en même temps, et le réseau se retrouvera avec deux blocs concurrents. Les mineurs commenceront à extraire le bloc suivant en fonction du bloc qu'ils ont reçu en premier, ce qui entraînera la division temporaire du réseau en deux versions différentes de la blockchain.
La compétition entre les blocs se poursuivra jusqu'à ce qu'un nouveau bloc soit extrait sur la base de n'importe quel bloc concurrent. Le premier bloc à extraire un nouveau bloc sera considéré comme le gagnant. Le bloc abandonné est appelé « bloc orphelin » ou « bloc obsolète », et tous les mineurs qui sélectionnent ce bloc se déplaceront vers la chaîne où se trouve le bloc gagnant pour continuer l'exploitation minière.
Qu'est-ce que la difficulté du minage ?
La difficulté de minage est ajustée régulièrement par le protocole pour garantir que le taux de création de nouveaux blocs reste constant, stabilisant ainsi l'émission de nouvelles pièces comme prévu. La difficulté évolue proportionnellement à la puissance de calcul (taux de hachage) mise dans le réseau.
Par conséquent, chaque fois qu'un nouveau mineur rejoint le réseau, la concurrence s'intensifiera, la difficulté des opérations de hachage augmentera en conséquence et le temps de blocage moyen ne pourra pas être raccourci. Au contraire, si la plupart des mineurs quittent le réseau et que la difficulté de hachage diminue, il sera plus facile d'exploiter de nouveaux blocs. Une fois la difficulté ajustée, le temps de génération du bloc ne sera pas affecté par la puissance de hachage globale du réseau et restera toujours inchangé.
Types d'extraction de crypto-monnaie
Il existe de nombreuses façons d’exploiter des cryptomonnaies. De nouveaux matériels et algorithmes de consensus apparaissent constamment, et les équipements et processus sont optimisés. Les mineurs utilisent souvent des appareils informatiques spécialisés pour résoudre des équations cryptographiques complexes. Prenons comme exemples certaines des méthodes de minage les plus courantes.
Exploitation minière de l'unité centrale de traitement (CPU)
L’exploration de l’unité centrale (CPU) fait référence à l’utilisation du processeur d’un ordinateur pour exécuter les fonctions de hachage requises par le modèle de preuve de travail. Au début du Bitcoin, les coûts de minage et les barrières à l’entrée étaient faibles, et les processeurs ordinaires étaient suffisants pour gérer ses difficultés, de sorte que n’importe qui pouvait essayer de miner du Bitcoin et d’autres crypto-monnaies.
Cependant, à mesure que de plus en plus de personnes exploitent Bitcoin et que le hashrate du réseau augmente, il devient de plus en plus difficile de tirer profit du minage. De plus, du matériel de minage professionnel doté de capacités de traitement plus puissantes devient progressivement disponible, et le minage de CPU est presque devenu une chose du passé. Maintenant que tous les mineurs utilisent du matériel spécialisé, le minage de CPU n'est plus réalisable.
Exploitation minière d'unités de traitement graphique (GPU)
Les unités de traitement graphique (GPU) sont conçues pour gérer simultanément diverses applications et sont souvent utilisées pour les jeux vidéo ou le rendu graphique, mais peuvent également être utilisées pour le minage.
Comparés au matériel d'extraction de circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC) populaire, les GPU sont relativement bon marché et flexibles. Bien que les utilisateurs puissent toujours extraire certains altcoins avec des GPU, l'efficacité du minage est déterminée par la difficulté du minage et l'algorithme.
Extraction d'ASIC
Les circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC) sont conçus pour un seul objectif spécifique. Dans le monde des crypto-monnaies, cela fait référence au matériel spécialisé développé pour le minage. Comme nous le savons tous, le minage d’ASIC est efficace mais coûteux. Les machines minières ASIC utilisent une technologie minière de pointe et le coût de l'équipement est bien supérieur à celui du CPU ou du GPU.
De plus, la technologie ASIC se développe rapidement et les anciens modèles ne sont plus rentables, les machines minières doivent donc être remplacées régulièrement. Même en excluant les coûts d’électricité, le minage ASIC reste l’une des méthodes de minage les plus coûteuses.
Piscine minière
La récompense de bloc est attribuée au premier mineur qui réussit, la probabilité de trouver le bon hachage est donc extrêmement faible. Si la capacité minière d'un mineur est faible, il sera difficile de découvrir par lui-même la prochaine opportunité de bloc. Les pools miniers résolvent ce problème.
Les pools de minage sont des groupes de mineurs qui mettent en commun leurs ressources (puissance de hachage) pour augmenter leurs chances de gagner des récompenses de bloc. Une fois que le pool minier a trouvé le bloc avec succès, les mineurs partageront les récompenses en fonction de leur contribution au pool minier.
Les mineurs individuels participant aux pools miniers bénéficient d'avantages en termes de coûts matériels et électriques, mais une fois que l'exploitation minière par pool deviendra dominante, les gens s'inquiéteront de la possibilité d'attaques à 51 % sur le réseau.
Qu’est-ce que le minage de Bitcoin et comment ça marche ?
Bitcoin est l’exemple le plus populaire et le mieux établi de crypto-monnaie disponible pour le minage, et le minage de Bitcoin est basé sur l’algorithme de consensus de charge de travail.
La preuve de travail est le premier mécanisme de consensus blockchain créé par Satoshi Nakamoto et a été introduit dans le livre blanc Bitcoin en 2018. En termes simples, la preuve de travail détermine comment un réseau blockchain parvient à un consensus entre tous les participants distribués sans intermédiaire tiers. Ce mécanisme nécessite beaucoup de puissance de calcul pour parvenir à un consensus afin de prévenir les comportements malveillants.
Comme nous l’avons vu, dans un réseau de preuve de travail, les transactions sont vérifiées par les mineurs. Ils rivalisent pour résoudre des énigmes cryptographiques complexes avec du matériel minier spécialisé. Si le mineur trouve d’abord une solution efficace, il peut publier le bloc de transaction sur la blockchain et gagner des récompenses de bloc.
Le montant de crypto-monnaie dans les récompenses de bloc varie selon les blockchains. Par exemple, depuis mars 2023, les mineurs peuvent gagner 6,25 récompenses de bloc Bitcoin dans la blockchain Bitcoin. Selon le mécanisme de réduction de moitié du Bitcoin, tous les 210 000 blocs générés (environ tous les quatre ans), le nombre de Bitcoins récompensés par le bloc sera réduit de moitié.
Le minage de cryptomonnaies sera-t-il encore rentable en 2023 ?
Le minage de crypto-monnaie a toujours le potentiel de rapporter de l’argent, mais cela nécessite une réflexion approfondie, une gestion des risques et des recherches minutieuses. Le minage implique également des investissements et des risques, tels que les coûts du matériel, la volatilité des prix des cryptomonnaies et les changements de protocole de cryptomonnaie. Pour réduire les risques ci-dessus, les mineurs mettent généralement en œuvre des mesures de gestion des risques et évaluent les coûts et les avantages potentiels avant le début de l'exploitation minière.
La rentabilité des cryptomonnaies dépend de plusieurs facteurs. L’un d’eux est l’évolution des prix des crypto-monnaies. Lorsque les prix des cryptomonnaies augmentent, la valeur fiduciaire des récompenses minières augmente avec elle. Au contraire, une baisse des prix entraînera une baisse de la rentabilité.
L’efficacité du matériel minier est également un facteur clé pour déterminer la rentabilité du minage. Le matériel de minage peut être coûteux, les mineurs doivent donc peser le coût du matériel par rapport aux récompenses attendues. Un autre facteur à prendre en compte est le coût de l’électricité. Si le coût de l’électricité est trop élevé et dépasse les revenus, l’exploitation minière ne sera pas rentable.
De plus, le matériel de minage peut devenir rapidement obsolète, nécessitant des mises à niveau plus fréquentes. Les nouveaux modèles fonctionnent mieux que les anciens modèles, ce qui rend difficile pour les mineurs de rester compétitifs s'ils n'ont pas les moyens de moderniser leurs plates-formes minières.
Enfin, les protocoles peuvent changer. Par exemple, la réduction de moitié du Bitcoin réduira de moitié la récompense du bloc minier, affectant ainsi la rentabilité du minage. De plus, Ethereum passera complètement du mécanisme de consensus de preuve de travail au mécanisme de consensus de preuve de participation (PoS) en septembre 2022, rendant ainsi le minage superflu.
Conclusion
L’extraction de crypto-monnaie est un élément clé du Bitcoin et d’autres blockchains de preuve de travail, contribuant à maintenir la sécurité du réseau et à garantir l’émission stable de nouvelles pièces. De plus, l’exploitation minière peut générer des revenus passifs pour les mineurs. Pour des instructions détaillées étape par étape sur ce qui précède, lisez notre article Guide d'extraction de crypto-monnaie.
Le minage a ses avantages et ses inconvénients, le plus important étant les gains potentiels provenant des récompenses en bloc. Toutefois, cela dépendra de plusieurs facteurs tels que les coûts de l’électricité et les prix du marché. Par conséquent, avant de vous impliquer dans le minage de cryptomonnaie, assurez-vous de faire vos propres recherches (DYOR) et d’évaluer pleinement les risques potentiels.
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