résumé
Le crypto mining vérifie et valide les transactions blockchain. Il fait également référence au processus de création de nouvelles unités de crypto-monnaie.
Bien que le travail effectué par les mineurs nécessite des ressources informatiques intensives, c’est ce qui contribue à maintenir la sécurité d’un réseau blockchain.
Qu’est-ce que le minage de cryptomonnaies ?
Le crypto mining assure la sécurité et la décentralisation des crypto-monnaies, comme le Bitcoin, qui reposent sur le mécanisme de consensus Proof of Work (PoW). Le minage est le processus par lequel les transactions sont vérifiées et ajoutées au grand livre public de la blockchain. À ce titre, le minage est un élément fondamental qui permet au Bitcoin de fonctionner sans avoir besoin d’une autorité centrale.
Les opérations minières sont également responsables de l’ajout de pièces à 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 arbitrairement de nouvelles pièces. Ces règles sont intégrées aux protocoles de crypto-monnaie sous-jacents et appliquées à l’ensemble du réseau composé de milliers de nœuds.
Pour créer de nouvelles unités de cryptomonnaie, les mineurs utilisent leur puissance de calcul pour résoudre des énigmes cryptographiques. Le premier mineur à résoudre l’énigme a le droit d’ajouter un nouveau bloc de transactions à la blockchain et de le propager sur le réseau.
Comment fonctionne le minage de cryptomonnaies ?
Au fur et à mesure que de nouvelles transactions sont effectuées sur la blockchain, elles sont envoyées vers un pool appelé pool de mémoire. Le travail d'un mineur est de vérifier la validité de ces transactions en attente, ainsi que de les organiser en blocs.
Vous pouvez imaginer un bloc comme une page de registre blockchain, sur laquelle une série de transactions sont enregistrées (avec d'autres données). Plus précisément, un nœud de minage est chargé de collecter les transactions non confirmées du pool de mémoire et de les rassembler dans un bloc candidat.
Le mineur tentera alors de convertir ce bloc candidat en un bloc valide et confirmé. Pour y parvenir, le mineur doit résoudre un problème mathématique complexe qui nécessite de nombreuses ressources informatiques. Cependant, pour chaque bloc extrait avec succès, le mineur reçoit une récompense de bloc composée des crypto-monnaies nouvellement créées plus des frais de transaction. Voyons voir comment ça fonctionne.
Étape 1 : hachage des transactions
La première étape pour extraire un bloc consiste à extraire les transactions en attente du pool de mémoire et à les transmettre, une par une, via une fonction de hachage. Chaque fois qu'une donnée passe par la fonction de hachage, une sortie de taille fixe appelée hachage est générée.
Dans le contexte du minage, le hachage de chaque transaction est constitué d'une série de chiffres et de lettres qui fonctionnent comme un identifiant. Le hachage de transaction représente toutes les informations qu'il contient.
En plus de hacher et d'ajouter chaque transaction individuellement, le mineur ajoute également une transaction personnalisée, dans laquelle il s'envoie la récompense de bloc. Cette transaction est connue sous le nom de transaction coinbase, et c'est elle qui crée de nouvelles pièces. Dans la plupart des cas, cette transaction est la première à être enregistrée dans un nouveau bloc, suivie de toutes les transactions en attente qui attendaient d'être validées.
Étape 2 : Créer un arbre Merkle
Une fois que chaque transaction a été hachée, les hachages sont organisés dans ce qu'on appelle un arbre Merkle (également connu sous le nom d'arbre de hachage). L'arbre Merkle est généré en organisant les hachages de transaction en paires, puis en les hachant.
Les nouvelles sorties de hachage sont organisées en paires et hachées à nouveau, et le processus est répété jusqu'à ce qu'un seul hachage soit créé. Ce dernier hachage est appelé hachage racine (ou Merkle Root) et est, essentiellement, le hachage « racine » qui représente tous les hachages précédents qui ont été utilisés pour le générer.
Étape 3 : Trouver un en-tête de bloc valide (hachage de bloc)
L'en-tête de bloc fonctionne comme un identifiant pour chaque bloc individuel, ce qui signifie que chaque bloc possède un hachage unique. Lors de la création d'un nouveau bloc, les mineurs combinent le hachage du bloc précédent avec le hachage racine de leur bloc candidat, pour générer le hachage d'un nouveau bloc. Ils doivent également ajouter un nombre arbitraire appelé nonce.
Par conséquent, lorsqu'il tente de valider son bloc candidat, un mineur doit combiner le hachage racine, le hachage du bloc précédent et un nom occasionnel, et envoyer le tout via une fonction de hachage. Votre objectif est de répéter cette opération jusqu'à ce que vous puissiez créer un hachage valide.
Le hachage racine et le hachage du bloc précédent ne peuvent pas être modifiés, les mineurs doivent donc modifier la valeur occasionnelle plusieurs fois jusqu'à ce qu'un hachage valide soit trouvé. Pour être considérée comme valide, la sortie (hachage de bloc) doit être inférieure à une certaine valeur cible, déterminée par le protocole. Dans le minage de Bitcoin, le hachage du bloc doit commencer par un certain nombre de zéros, ce que l’on appelle la difficulté du minage.
Étape 4 : propager le bloc extrait
Comme nous l'avons vu, les mineurs doivent hacher l'en-tête du bloc plusieurs fois avec différentes valeurs occasionnelles. Ils le font jusqu'à ce qu'ils trouvent un hachage de bloc valide, puis le mineur qui l'a trouvé propagera ce bloc sur le réseau. Le reste des nœuds vérifiera si le bloc et son hachage sont valides, et si tel est le cas, ils ajouteront le nouveau bloc à leur copie de la blockchain.
À ce stade, le bloc candidat devient un bloc confirmé et tous les mineurs procèdent à l’exploitation du bloc suivant. Tous les mineurs qui n'ont pas pu trouver un hachage valide à temps rejettent leur bloc candidat et la course au minage reprend.
Que se passe-t-il si deux blocs sont extraits en même temps ?
Il arrive parfois que deux mineurs présentent un bloc valide en même temps, et que le réseau rencontre deux blocs concurrents. Dans cette situation, les mineurs commencent à extraire le bloc suivant en fonction du bloc qu’ils ont reçu en premier, provoquant la scission temporaire du réseau en deux versions différentes de la blockchain.
La compétition entre ces deux blocs se poursuivra jusqu'à ce que le prochain bloc soit miné sur l'un des blocs concurrents. Lorsqu'un nouveau bloc est extrait, le bloc qui arrive en premier sera considéré comme le gagnant. Le bloc abandonné est appelé bloc orphelin ou bloc obsolète et amènera les mineurs qui l'ont choisi à revenir à l'exploitation de la chaîne de blocs gagnante.
Qu'est-ce que la difficulté du minage ?
Le protocole ajuste régulièrement la difficulté du minage pour assurer un rythme constant de création de nouveaux blocs et, en retour, une émission constante et prévisible de nouvelles pièces. La difficulté est ajustée proportionnellement à la quantité de puissance de calcul (taux de hachage) dédiée au réseau.
Par conséquent, chaque fois que de nouveaux mineurs rejoignent le réseau et que la concurrence augmente, la difficulté de hachage augmente, empêchant ainsi le temps de blocage moyen de diminuer. A l’inverse, si de nombreux mineurs quittent le réseau, la difficulté de hachage diminue, facilitant ainsi le minage d’un nouveau bloc. Ces paramètres maintiennent le temps de blocage constant, quelle que soit la puissance de hachage totale du réseau.
Types de minage de crypto-monnaie
Il existe de nombreuses façons de miner des crypto-monnaies. Les équipes et les processus changent à mesure que de nouveaux matériels et mécanismes de consensus émergent. En règle générale, les mineurs utilisent des unités informatiques spécialisées pour résoudre les équations cryptographiques complexes. Voyons comment fonctionnent certaines des méthodes de minage les plus courantes.
Extraction de processeur
Dans le minage de l'unité centrale de traitement (CPU), le processeur de l'ordinateur est utilisé pour exécuter les fonctions de hachage requises par le mécanisme PoW. Au début du Bitcoin, les coûts de minage et les barrières à l’entrée étaient faibles et sa difficulté pouvait être gérée avec un processeur conventionnel, de sorte que n’importe qui pouvait essayer de miner du BTC et d’autres crypto-monnaies.
Cependant, à mesure que de plus en plus de personnes commençaient à miner et que le taux de hachage du réseau augmentait, le minage rentable est devenu de plus en plus difficile. De même, au fil du temps, l’essor du matériel de minage spécialisé doté d’une plus grande puissance de calcul a rendu le minage de CPU pratiquement impossible. Actuellement, le minage de CPU n'est plus une option viable car tous les mineurs utilisent du matériel spécialisé.
Extraction de GPU
Les unités de traitement graphique (GPU) sont conçues pour traiter un large éventail d'applications en parallèle. Bien qu’ils soient couramment utilisés pour les jeux vidéo ou le rendu graphique, ils peuvent également être appliqués au minage.
Les GPU sont relativement peu coûteux et plus flexibles que le matériel minier ASIC populaire. Bien que vous puissiez extraire certains altcoins avec GPU, son efficacité dépend de la difficulté d’extraction et de l’algorithme.
Exploitation minière ASIC
Un circuit intégré spécifique à une application (ASIC) est conçu pour répondre à un seul objectif spécifique. Dans le cas des cryptomonnaies, il désigne du matériel spécialisé développé pour le minage. Le minage ASIC est connu pour être très efficace, mais coûteux. Les mineurs ASIC étant à la pointe de la technologie minière, le coût d’une unité est bien plus élevé que celui des CPU ou des GPU.
De plus, les progrès continus de la technologie ASIC peuvent rendre les anciens modèles ASIC moins rentables et nécessiter un remplacement régulier. Même si les coûts d’électricité sont exclus, cela fait du minage ASIC l’un des moyens de minage les plus coûteux.
Pools miniers
Étant donné que le premier mineur qui réussit reçoit une récompense de bloc, la probabilité de trouver le bon hachage est extrêmement faible. Les mineurs qui disposent d’un faible pourcentage de puissance minière ont très peu de chances de découvrir le prochain bloc par eux-mêmes. Les pools miniers offrent une solution à ce problème.
Les pools de minage sont des groupes de mineurs qui mettent en commun leurs ressources (pouvoir de hachage) pour augmenter la probabilité de gagner des récompenses de bloc. Lorsque le pool parvient à trouver un bloc, les mineurs du pool partagent la récompense en fonction de la quantité de travail que chacun a apporté.
Les pools de minage peuvent profiter aux mineurs individuels en termes de coûts de matériel et d'électricité, bien que leur domination sur le minage suscite des inquiétudes quant à une attaque de 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 plus établi de crypto-monnaie exploitable. Le minage de Bitcoin est basé sur l’algorithme de consensus PoW.
PoW est le mécanisme de consensus blockchain original créé par Satoshi Nakamoto, introduit dans le livre blanc Bitcoin en 2008. En termes simples, PoW détermine comment un réseau blockchain parvient à un consensus entre tous les participants distribués sans intermédiaires externes. Il y parvient en exigeant une puissance de calcul importante qui décourage ceux qui agissent de mauvaise foi.
Comme nous l’avons déjà vu, les mineurs qui vérifient les transactions sur un réseau PoW sont des mineurs qui rivalisent pour résoudre des équations cryptographiques complexes à l’aide de matériel minier spécialisé. Le premier mineur à trouver une solution valable peut soumettre son bloc de transactions à la blockchain et recevoir la récompense du bloc.
Le montant de crypto-monnaie dans la récompense de bloc varie selon les différentes blockchains. Par exemple, sur la blockchain Bitcoin, les mineurs peuvent gagner une récompense de bloc de 6,25 BTC (à partir de mars 2023). En raison du mécanisme de réduction de moitié du Bitcoin, la quantité de BTC dans un bloc est divisée par deux tous les 210 000 blocs (environ tous les quatre ans).
Le minage de cryptomonnaies est-il rentable en 2023 ?
Bien que l’extraction de cryptomonnaie puisse rapporter de l’argent, elle nécessite une évaluation, une gestion des risques et des recherches considérables. Cela 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 atténuer ces risques, les mineurs mettent souvent en œuvre des pratiques de gestion des risques et évaluent les coûts et les avantages potentiels de l’exploitation minière avant de s’y lancer.
La rentabilité du minage de crypto dépend de plusieurs facteurs. L’un d’eux concerne les changements dans les prix des crypto-monnaies. Lorsque ces prix augmentent, la valeur fiduciaire des récompenses minières augmente également. Au contraire, la rentabilité pourrait diminuer parallèlement à la baisse des prix.
L’efficacité du matériel minier est également un facteur crucial pour déterminer la rentabilité du minage. Le matériel de minage peut être coûteux, les mineurs doivent donc équilibrer le coût du matériel avec les récompenses potentielles que l'activité générera. Un autre facteur à prendre en compte est le coût de l’électricité : s’il est trop élevé, il pourrait dépasser les bénéfices et rendre l’exploitation minière non rentable.
De plus, le matériel de minage devra probablement être mis à jour relativement fréquemment, car il a tendance à devenir obsolète assez rapidement. Les nouveaux modèles surpasseront les anciens, et si les mineurs ne disposent pas du budget nécessaire pour mettre à niveau leurs machines, ils auront probablement du mal à rester compétitifs.
Enfin, il y a les changements qui surviennent au niveau du protocole. Par exemple, la réduction de moitié du Bitcoin peut affecter la rentabilité du minage, car elle réduit de moitié les récompenses pour l’extraction d’un bloc. De même, Ethereum a laissé de côté le consensus PoW pour le mécanisme de preuve de participation (PoS) en septembre 2022, ce qui signifiait que le minage n'était plus utilisé sur ce réseau.
Conclusions
Le minage de crypto est un élément fondamental du Bitcoin et d’autres blockchains PoW, car il sécurise le réseau et maintient constante l’émission de nouvelles pièces. De plus, l’exploitation minière peut générer des revenus passifs pour les mineurs. Vous pouvez en apprendre davantage grâce à ces instructions étape par étape dans notre article Comment exploiter des crypto-monnaies.
L'exploitation minière présente certains avantages et inconvénients. Les avantages les plus évidents sont le potentiel de profit grâce aux récompenses en bloc. Toutefois, cela dépend d’un certain nombre de facteurs, notamment le coût de l’électricité et les prix du marché. Dans cet esprit, avant de vous lancer dans le minage de cryptomonnaies, vous devez faire vos propres recherches (DYOR) et évaluer tous les risques potentiels.
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