Qu'est-ce que le minage de cryptomonnaies et comment fonctionne-t-il ?

Résumé

Le minage de cryptomonnaies permet de vérifier les transactions sur la blockchain et constitue le processus de création de nouvelles unités de cryptomonnaies.

Les mineurs ont besoin de ressources de calcul importantes, ce qui garantit 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), assurant la sécurité et la décentralisation des cryptomonnaies telles que le Bitcoin. Le minage est le processus de validation des transactions des utilisateurs et de leur ajout au registre public de la blockchain. Par conséquent, le minage est un élément clé permettant au Bitcoin de fonctionner sans organisme central.

Les opérations de minage sont également responsables de l’introduction de nouvelles pièces dans l’offre en circulation existante. Cependant, le minage de cryptomonnaies suit un ensemble de règles codées en dur, qui gèrent le processus de minage et empêchent la création arbitraire de nouvelles pièces. Ces règles sont intégrées dans le protocole sous-jacent de la cryptomonnaie, appliqué 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 le problème a le droit d’ajouter un nouveau bloc de transactions à la blockchain et de le diffuser sur le réseau.

Comment fonctionne le minage d’Ethereum ?

Une fois qu’une nouvelle transaction blockchain est validée, elle est envoyée dans ce que l’on appelle la « mempool » (piscine de mémoire). La tâche du mineur est de vérifier la validité de ces transactions en attente et de les assembler en un bloc.

Un bloc peut être considéré comme une page du registre de la blockchain, contenant plusieurs transactions et autres données. Plus précisément, les nœuds de minage collectent les transactions non confirmées de la mempool et les assemblent en un bloc candidat.

Ensuite, le mineur tente de transformer ce bloc candidat en un bloc validé. Pour cela, il doit résoudre une énigme mathématique complexe, ce qui nécessite une grande puissance de calcul. À chaque succès, le mineur reçoit une récompense de bloc, comprenant la nouvelle cryptomonnaie créée et les frais de transaction. Nous expliquerons plus en détail le fonctionnement du minage ci-dessous.

Étape 1 : Hashage des transactions

La première étape du minage consiste à extraire les transactions en attente de la mempool et à les soumettre une par une via une fonction de hachage. Chaque exécution d’une fonction de hachage sur un ensemble de données génère une sortie de taille fixe, appelée « valeur de hachage ».

Dans le processus de minage, chaque transaction est représentée par une valeur de hachage composée de chiffres et de lettres, utilisée comme identifiant. La valeur de hachage de la transaction représente toutes les informations qu’elle contient.

En plus de hasher chaque transaction individuellement, le mineur ajoute également une transaction personnalisée, envoyant une récompense de bloc à lui-même. Cette transaction est appelée « transaction coinbase », c’est-à-dire la création de nouvelles pièces. La plupart du temps, cette transaction est la première enregistrée dans le nouveau bloc, suivie de toutes les autres transactions en attente de validation.

Étape 2 : Création de l’arbre de Merkle

Après le hachage de chaque transaction, ces valeurs de hachage sont intégrées dans un « arbre de Merkle » (également appelé « arbre de hachage »). Les valeurs de hachage des transactions sont regroupées par paires, puis hachées à nouveau, formant ainsi l’arbre de Merkle.

Les sorties de hachage nouvellement générées sont regroupées par paires, puis hachées à nouveau, et ce processus est répété jusqu’à obtenir un seul hachage. Ce dernier hachage est appelé « racine de Merkle » (ou « Merkle root »), représentant essentiellement toutes les valeurs de hachage utilisées pour générer cette racine.

L’arbre de Merkle intègre les valeurs de hachage des transactions en les regroupant par paires, puis en les hachant.

Étape 3 : Trouver un en-tête de bloc valide (hachage de bloc)

L’en-tête de bloc sert d’identifiant à chaque bloc individuel, représentant un hachage unique pour chaque bloc. Lors de la création d’un nouveau bloc, le mineur combine le hachage du bloc précédent avec la racine de Merkle du bloc candidat pour générer le nouveau hachage du bloc. De plus, il doit ajouter un nombre aléatoire appelé « nonce ».

Ainsi, lorsque le mineur tente de valider le bloc candidat, il doit combiner la racine de Merkle, le hachage du bloc précédent et le nonce, puis les hacher ensemble. Ce processus est répété dans le but de créer un hachage valide.

La racine de Merkle et le hachage du bloc précédent ne peuvent pas être modifiés, donc le mineur doit modifier plusieurs fois le nonce jusqu’à obtenir un hachage valide. La sortie (le hachage du bloc) doit être inférieure à une certaine cible déterminée par le protocole pour être considéré comme valide. Dans le minage de Bitcoin, le hachage doit commencer par plusieurs zéros, ce qui est appelé la « difficulté de minage ».

Étape 4 : Diffusion du bloc miné

Comme nous l’avons vu, le mineur doit utiliser différentes valeurs de nonce pour hacher en boucle l’en-tête du bloc jusqu’à trouver un hachage valide. Le mineur qui trouve ce hachage peut alors diffuser le bloc sur le réseau. Tous les autres nœuds vérifieront si le bloc et son hachage sont valides. Si c’est le cas, le nouveau bloc sera ajouté à la copie de la blockchain.

À ce moment, le bloc candidat devient un bloc confirmé, et tous les mineurs continueront à miner le prochain bloc. Les mineurs qui n’ont pas réussi à trouver rapidement un hachage valide abandonneront leur bloc candidat et recommenceront la compétition.

Que faire si deux blocs sont minés simultanément ?

Parfois, deux mineurs publient simultanément un bloc valide, ce qui entraîne la création de deux chaînes concurrentes. Les mineurs commenceront à miner le bloc suivant à partir du premier bloc reçu, ce qui divise temporairement le réseau en deux versions différentes de la blockchain.

La compétition entre ces deux blocs se poursuivra jusqu’à ce qu’un nouveau bloc soit miné sur l’une des deux chaînes concurrentes. Le premier à produire un nouveau bloc sera considéré comme le gagnant. Les blocs abandonnés sont appelés « blocs orphan » ou « blocs orphelins », et tous les mineurs qui ont choisi cette chaîne se réorienteront vers la chaîne gagnante pour continuer à miner.

Qu’est-ce que la difficulté de minage ?

La difficulté de minage est ajustée périodiquement par le protocole pour maintenir un taux de création de nouveaux blocs constant, assurant ainsi une émission stable de nouvelles pièces selon le calendrier prévu. La difficulté est ajustée proportionnellement à la puissance de calcul (hashrate) du réseau.

Ainsi, chaque fois qu’un nouveau mineur rejoint le réseau, la compétition s’intensifie, la difficulté de calcul augmente, et le temps moyen pour trouver un bloc ne peut pas être réduit. Inversement, si la majorité des mineurs quittent le réseau, la difficulté diminue, rendant plus facile le minage de nouveaux blocs. Après ajustement, le temps de génération de blocs reste constant, indépendamment de la puissance totale du réseau.

Types de minage de cryptomonnaies

Il existe plusieurs méthodes de minage de cryptomonnaies. Avec l’émergence de nouveaux matériels et algorithmes de consensus, les équipements et processus s’optimisent. Les mineurs utilisent généralement des dispositifs de calcul spécialisés pour résoudre des équations cryptographiques complexes. Voici quelques-unes des méthodes de minage les plus courantes.

Minage par processeur(CPU)

Le minage par processeur ((CPU)) consiste à utiliser le CPU d’un ordinateur pour exécuter la fonction de hachage requise par le modèle de preuve de travail. Au début de Bitcoin, le coût et la barrière d’entrée étaient faibles, un CPU ordinaire suffisait pour traiter la difficulté, permettant à quiconque d’essayer de miner du Bitcoin et d’autres cryptomonnaies.

Cependant, avec l’augmentation du nombre de mineurs, la puissance de hachage du réseau a augmenté, rendant la rentabilité du minage plus difficile. De plus, des matériels de minage spécialisés plus puissants ont été développés, rendant le minage par CPU presque obsolète. Aujourd’hui, tous les mineurs utilisent du matériel dédié, et le minage par CPU n’est plus viable.

Minage par processeur graphique(GPU)

Les processeurs graphiques ((GPU)) sont conçus pour traiter simultanément diverses applications, souvent utilisés pour les jeux vidéo ou le rendu graphique, mais aussi pour le minage.

Comparés aux circuits intégrés spécialisés ((ASIC)) de minage, les GPU sont moins chers et plus flexibles. Bien que certains utilisateurs puissent encore miner des altcoins avec des GPU, l’efficacité dépend de la difficulté de minage et de l’algorithme.

Minage par circuit intégré spécifique ((ASIC))

Les circuits intégrés spécifiques ((ASIC)) sont conçus pour une tâche précise. Dans le domaine des cryptomonnaies, ils désignent du matériel dédié au minage. Il est bien connu que le minage ASIC est très efficace mais coûteux. Les machines ASIC utilisent des technologies de pointe, avec un coût bien supérieur à celui des CPU ou GPU.

De plus, la technologie ASIC évolue rapidement, et les anciens modèles deviennent rapidement non rentables, nécessitant un renouvellement régulier. Même sans prendre en compte le coût de l’électricité, le minage ASIC reste l’une des méthodes les plus coûteuses.

Pools de minage

Les récompenses de bloc sont attribuées au premier mineur qui réussit, rendant la probabilité de trouver le bon hachage très faible. Si un mineur a une faible capacité de minage, il est difficile pour lui de découvrir seul le prochain bloc. Le pool de minage résout ce problème.

Un pool de minage est un groupe de mineurs qui combinent leurs ressources (puissance de hachage) pour augmenter leurs chances de gagner la récompense de bloc. Lorsqu’un pool trouve un bloc, la récompense est partagée entre ses membres en fonction de leur contribution.

Les mineurs individuels participant à un pool bénéficient d’un avantage en termes de coûts matériels et électriques, mais si un pool devient dominant, cela soulève des inquiétudes concernant une attaque à 51 % du réseau.

Qu’est-ce que le minage de Bitcoin et comment ça fonctionne ?

Le Bitcoin est la cryptomonnaie la plus populaire et la plus avancée à ce jour, et son minage repose sur l’algorithme de consensus (Proof of Work).

Le mécanisme de preuve de travail (PoW) a été créé par Satoshi Nakamoto comme premier mécanisme de consensus blockchain, présenté dans le livre blanc du Bitcoin en 2018. En résumé, la preuve de travail détermine comment le réseau blockchain parvient à un consensus entre tous les participants distribués sans intermédiaire tiers. Ce mécanisme nécessite une puissance de calcul importante pour empêcher les comportements malveillants.

Comme nous l’avons vu, dans un réseau basé sur la preuve de travail, les transactions sont vérifiées par des mineurs. Ceux-ci rivalisent pour résoudre des énigmes cryptographiques complexes à l’aide de matériel de minage spécialisé. La première à trouver une solution valide peut publier le bloc de transactions sur la blockchain et recevoir la récompense de bloc.

Le nombre de cryptomonnaies attribuées en récompense de bloc varie selon la blockchain. Par exemple, en mars 2023, un mineur sur la blockchain Bitcoin pouvait gagner 6,25 bitcoins par bloc. Selon le mécanisme de halving du Bitcoin, la récompense en bitcoins est divisée par deux tous les 21 000 blocs (environ tous les quatre ans).

Le minage de cryptomonnaies sera-t-il encore rentable en 2026 ?

Le minage de cryptomonnaies peut encore être rentable, mais cela nécessite une réflexion approfondie, une gestion des risques et une étude prudente. Le minage implique également des investissements et des risques, tels que le coût du matériel, la volatilité des prix des cryptomonnaies et les changements dans les protocoles de cryptomonnaie. Pour réduire ces risques, les mineurs adoptent généralement des stratégies de gestion des risques et évaluent soigneusement les coûts et bénéfices potentiels avant de commencer.

La rentabilité du minage dépend de plusieurs facteurs. L’un d’eux est la fluctuation du prix des cryptomonnaies. Lorsque le prix augmente, la valeur en monnaie fiat de la récompense de minage augmente également. À l’inverse, une baisse du prix réduit la rentabilité.

L’efficacité du matériel de minage est également un facteur clé. Le matériel de minage peut être coûteux, donc les mineurs doivent équilibrer le coût du matériel avec les récompenses potentielles. Un autre facteur à considérer est le coût de l’électricité : si le coût de l’électricité est trop élevé, dépassant les gains, le minage devient non rentable.

De plus, le matériel de minage peut rapidement devenir obsolète, nécessitant des mises à jour fréquentes. Les nouveaux modèles offrent de meilleures performances que les anciens, et si le mineur ne peut pas se permettre de mettre à niveau son matériel, il aura du mal à rester compétitif.

Enfin, les protocoles peuvent changer. Par exemple, la réduction de moitié du Bitcoin divise par deux la récompense de minage, ce qui impacte la rentabilité. En septembre 2022, Ethereum est passé d’un mécanisme de preuve de travail à un mécanisme de preuve d’enjeu $ICP PoS, rendant le minage obsolète.

Conclusion

Le minage de cryptomonnaies est un élément clé du Bitcoin et d’autres blockchains basées sur la preuve de travail, contribuant à la sécurité du réseau et à une émission stable de nouvelles pièces. De plus, le minage peut générer des revenus passifs pour les mineurs. Pour une explication détaillée étape par étape, veuillez lire notre article « Guide du minage de cryptomonnaies ».

Le minage comporte des avantages et des inconvénients : l’un des principaux bénéfices est la possibilité de gains potentiels issus des récompenses de bloc. Cependant, cela dépend de plusieurs facteurs, notamment le coût de l’électricité et le marché. Avant de vous lancer dans le minage de cryptomonnaies, il est essentiel de faire vos propres recherches DYOR et d’évaluer soigneusement les risques potentiels. ****$CPOOL