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Le minage de crypto-monnaie vérifie et valide les transactions blockchain. Cela s’applique également au processus de création de nouvelles unités de crypto-monnaie.
Bien que le travail effectué par les mineurs nécessite beaucoup de calculs, c’est ce qui contribue à assurer la sécurité du réseau blockchain.
Qu’est-ce que le minage de cryptomonnaies ?
Le minage de crypto-monnaie favorise la sécurité et la décentralisation des crypto-monnaies telles que Bitcoin, qui reposent sur un mécanisme de consensus Proof of Work (PoW). Il s'agit du processus par lequel les transactions des utilisateurs sont vérifiées et ajoutées à un registre public de la blockchain. Ainsi, le minage est un élément essentiel 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 existante. Cependant, le cryptomining suit un ensemble de règles codées en dur qui régissent le processus de minage et empêchent quiconque de créer de nouvelles pièces de manière arbitraire. Ces règles sont intégrées aux protocoles de crypto-monnaie sous-jacents et sont appliquées par 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 complexes. Le premier mineur à résoudre l’énigme a le droit d’ajouter un nouveau bloc de transaction à la blockchain et de le diffuser 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 (ou mempool). Le travail du mineur consiste à valider ces transactions en attente et à les organiser en blocs.
Vous pouvez considérer un bloc comme une page d’un registre blockchain contenant un certain nombre de transactions (ainsi que d’autres données). En particulier, les nœuds miniers sont chargés de collecter les transactions non confirmées du mempool et de les compiler dans un bloc candidat.
Le mineur tente ensuite de transformer ce bloc candidat en un bloc valide et confirmé. Pour cela, le mineur doit résoudre un problème mathématique complexe qui nécessite beaucoup de ressources informatiques. Cependant, pour chaque bloc extrait avec succès, le mineur reçoit une récompense de bloc composée de crypto-monnaies nouvellement créées ainsi que des frais de transaction. Voyons comment cela fonctionne.
Étape 1. Hachage des transactions
La première étape de l'extraction d'un bloc consiste à récupérer les transactions en attente du pool de mémoire et à les envoyer une par une à l'aide d'une fonction de hachage. Chaque fois qu'une donnée passe par une fonction de hachage, un résultat de taille fixe, c'est-à-dire un hachage, est généré.
Dans le cadre du minage, le hachage de chaque transaction est constitué d’une chaîne de chiffres et de lettres qui fait office d’identifiant. Un hachage de transaction représente toutes les informations contenues dans cette transaction.
En plus de hacher et d'ajouter chaque transaction individuellement, le mineur ajoute également une transaction dans laquelle il s'envoie une récompense en bloc. Cette transaction est appelée transaction coinbase et crée de nouvelles pièces. Dans la plupart des cas, cette transaction est la première à être écrite dans un nouveau bloc, suivie de toutes les transactions en attente de vérification.
Étape 2. Création d'un arbre Merkle
Une fois chaque transaction hachée, les hachages sont organisés dans ce que l'on appelle un arbre Merkle (également connu sous le nom d'arbre de hachage). Un arbre Merkle est créé en combinant les hachages de transactions en paires, puis en les hachant.
Les nouvelles valeurs de hachage originales sont ensuite appariées et hachées à nouveau, et le processus se répète jusqu'à ce qu'un seul code de hachage soit produit. Ce dernier hachage est également appelé hachage racine (ou racine Merkle) et est essentiellement un hachage qui représente tous les hachages précédents utilisés pour le générer.
Étape 3. Recherche d'un en-tête de bloc valide (bloc de hachage)
L'en-tête de bloc agit 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 un nouveau bloc de hachage. Ils doivent également ajouter un nombre arbitraire appelé nonce.
Ainsi, lorsqu'il essaie de vérifier son candidat au bloc, un mineur doit combiner le hachage racine, le hachage du bloc précédent et le nombre occasionnel, puis les exécuter via une fonction de hachage. Leur objectif est de répéter cette opération jusqu'à ce qu'ils puissent 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 que le hachage correct soit trouvé. Pour être considéré comme valide, le résultat (hachage de bloc) doit être inférieur à une certaine valeur cible définie par le protocole. Lors du minage de Bitcoin, le hachage d’un bloc doit commencer par un certain nombre de zéros. C'est ce qu'on appelle la difficulté du minage.
Étape 4. Diffusion du bloc miné
Comme nous l'avons déjà vu, les mineurs doivent ressasser l'en-tête du bloc en utilisant différentes valeurs occasionnelles. Ils le font jusqu'à ce qu'ils trouvent un hachage de bloc valide, auquel cas le mineur qui l'a trouvé diffuse ce bloc sur le réseau. Tous les autres nœuds vérifieront si le bloc et son hachage sont valides et, si tel est le cas, ajouteront le nouveau bloc à leur copie de la blockchain.
À ce moment, le candidat au bloc est confirmé et tous les mineurs passent à l’exploitation du bloc suivant. Les mineurs qui n'ont pas pu trouver un hachage valide à temps éliminent le candidat de bloc et la course minière recommence.
Que faire si deux blocs sont extraits en même temps ?
Parfois, deux mineurs diffusent un bloc valide en même temps, et deux blocs concurrents apparaissent sur le réseau. Les mineurs commencent ensuite 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 blocs se poursuit jusqu'à ce que le bloc suivant soit extrait au-dessus de l'un des blocs concurrents. Lorsqu'un nouveau bloc est gagné, le bloc précédent est considéré comme le gagnant. Un bloc qui est ensuite abandonné est appelé bloc orphelin ou bloc périmé, obligeant tous les mineurs qui ont choisi ce bloc à recommencer à exploiter la blockchain du bloc gagnant.
Qu'est-ce que la difficulté du minage ?
La difficulté du minage est régulièrement ajustée par le protocole pour garantir un taux constant de création de nouveaux blocs et, par conséquent, une libération stable et prévisible de nouvelles pièces. La complexité est régulée proportionnellement à la quantité de puissance de calcul (hashrate) allouée au réseau.
Ainsi, chaque fois que de nouveaux mineurs rejoignent le réseau et que la concurrence augmente, la difficulté de hachage augmente, empêchant 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 ajustements maintiennent un temps de blocage constant quelle que soit la puissance de hachage totale du réseau.
Types de minage de crypto-monnaie
Il existe plusieurs façons de miner des crypto-monnaies. Le matériel et les processus évoluent avec le nouveau matériel et les algorithmes de consensus. En règle générale, les mineurs utilisent des appareils informatiques spécialisés pour résoudre des équations cryptographiques complexes. Nous allons maintenant examiner certaines des méthodes d'extraction les plus courantes.
Extraction de processeur
L'exploration de l'unité centrale (CPU) implique l'utilisation du processeur d'un ordinateur pour exécuter les fonctions de hachage requises pour le modèle PoW. Au début du Bitcoin, le coût du minage et les barrières à l’entrée étaient faibles, et sa complexité pouvait être gérée par un processeur ordinaire, 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 exploiter du BTC et que le hashrate du réseau augmentait, l'exploitation minière rentable est devenue de plus en plus difficile. De plus, l’avènement de matériel de minage spécialisé doté d’une plus grande puissance de calcul a finalement rendu le minage de CPU pratiquement impossible. Aujourd’hui, 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 simultanément un large éventail de programmes. Bien qu’ils soient généralement utilisés pour les jeux vidéo ou le rendu graphique, ils peuvent également être utilisés pour le minage.
Les GPU sont relativement peu coûteux et plus flexibles que le matériel minier ASIC populaire. Ils peuvent être utilisés pour miner certains altcoins, mais leur efficacité dépend de la difficulté du minage et de l’algorithme.
Extraction d'ASIC
Un circuit intégré spécifique à une application (ASIC) est conçu dans un but spécifique. En cryptomonnaie, ce terme désigne des équipements spécialisés conçus pour le minage. Le minage ASIC est connu pour être très efficace, mais en même temps coûteux. Étant donné que les mineurs ASIC sont des technologies minières avancées, le coût du matériel est bien plus élevé que le coût d’un CPU ou d’un GPU.
De plus, l'amélioration constante de la technologie ASIC peut rapidement rendre les anciens modèles ASIC non rentables et donc nécessiter un remplacement régulier. Même en excluant les coûts d’électricité, cela fait du minage ASIC l’un des moyens d’exploitation les plus coûteux.
Pools miniers
Étant donné que le premier mineur qui réussit reçoit une récompense de bloc, les chances de trouver le bon hachage sont extrêmement faibles. Les mineurs disposant d’un faible pourcentage de puissance minière ont une petite chance de découvrir le bloc suivant 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 (puissance de hachage) pour augmenter les chances d'obtenir une récompense de bloc. Lorsqu'un pool parvient à trouver un bloc, les mineurs du pool partagent la récompense en fonction de la quantité de travail effectué par chacun d'eux.
Les pools de minage peuvent bénéficier aux mineurs individuels en termes de coûts de matériel et d'énergie, mais leur domination dans le minage a suscité des inquiétudes quant à une éventuelle 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 de crypto-monnaie qui a fait ses preuves en tant qu’actif exploitable. Le minage de Bitcoin est basé sur l’algorithme de consensus PoW.
PoW est le mécanisme de consensus original de la blockchain créé par Satoshi Nakamoto. Il a été introduit dans le livre blanc Bitcoin en 2008. En bref, PoW définit comment un réseau blockchain parvient à un consensus entre tous les participants distribués sans intermédiaires tiers. Ceci est dû au fait que dissuader les attaquants nécessite une puissance de calcul importante.
Comme nous l’avons vu, les transactions sur le réseau PoW sont vérifiées par des mineurs en compétition pour résoudre des énigmes cryptographiques complexes à l’aide d’équipements miniers spécialisés. Le premier mineur à trouver la bonne solution peut diffuser son bloc de transaction sur la blockchain pour recevoir une récompense de bloc.
Le montant de crypto-monnaie dans la récompense de bloc varie selon les différentes blockchains. Par exemple, dans la blockchain Bitcoin, un mineur peut recevoir 6,25 BTC en récompense globale (à partir de mars 2023). En raison du mécanisme de réduction de moitié du Bitcoin, le montant de BTC dans la récompense de bloc est réduit de moitié tous les 210 000 blocs (environ tous les quatre ans).
Le minage de cryptomonnaies est-il rentable en 2023 ?
Bien qu’il soit possible de gagner de l’argent grâce au minage de cryptomonnaies, cela nécessite un examen attentif, une gestion des risques et des recherches. L’exploitation minière implique également des investissements et des risques, tels que les coûts d’équipement, la volatilité des prix des cryptomonnaies et les changements de protocole de cryptomonnaie. Pour réduire ces risques, les mineurs utilisent souvent des techniques de gestion des risques et évaluent les coûts et les avantages potentiels de l’exploitation minière avant de commencer.
La rentabilité du minage de cryptomonnaie dépend de plusieurs facteurs. L’un d’eux est le changement des prix des cryptomonnaies. Lorsque les prix des cryptomonnaies augmentent, la valeur fiduciaire de la récompense minière augmente également. À l’inverse, la rentabilité peut diminuer parallèlement à la baisse des prix.
L’efficacité des équipements miniers est également un facteur crucial pour déterminer la rentabilité de l’exploitation minière. L'équipement minier peut être coûteux, les mineurs doivent donc équilibrer le coût de l'équipement avec les récompenses potentielles qu'il peut apporter. Un autre facteur à considérer est le coût de l’électricité. S’il est trop élevé, il peut dépasser le profit et rendre l’exploitation minière non rentable.
En outre, les équipements miniers peuvent nécessiter une mise à jour relativement fréquente, car ils deviennent rapidement obsolètes. Les nouveaux modèles surpasseront les anciens, et si les mineurs n’ont pas assez d’argent pour mettre à niveau leurs machines, ils auront probablement du mal à rester compétitifs.
Et enfin, les changements se produisent au niveau du protocole. Par exemple, la réduction de moitié du Bitcoin peut affecter la rentabilité du minage, car la récompense pour l'extraction d'un bloc est réduite de moitié. De plus, en septembre 2022, Ethereum est complètement passé du mécanisme de consensus PoW au mécanisme de consensus Proof of Stake (PoS), rendant le minage inutile.
Résultats
L’extraction de crypto-monnaie est une partie importante du Bitcoin et d’autres blockchains PoW, car elle contribue à maintenir la sécurité du réseau et à la libération régulière de nouvelles pièces. De plus, l’exploitation minière peut fournir aux mineurs un revenu passif. Vous pouvez en savoir plus avec ces instructions étape par étape dans l'article Comment exploiter une crypto-monnaie.
Le minage présente certains avantages et inconvénients, le plus évident étant le revenu potentiel provenant de la récompense globale. Toutefois, cela dépend d’un certain nombre de facteurs, notamment le coût de l’électricité et les prix du marché. Par conséquent, avant de commencer à extraire des cryptomonnaies, vous devez effectuer vos propres recherches (DYOR) et évaluer tous les risques potentiels.
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