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Comment fonctionne le minage de cryptomonnaies? | Binance Academy


Résumé

  • Le minage de cryptomonnaies vérifie et valide les transactions de la blockchain. Il désigne également le processus de création de nouvelles unités de cryptomonnaies.

  • Le travail effectué par les mineurs nécessite des ressources informatiques intensives, mais c’est ce qui permet de sécuriser un réseau blockchain.

Qu’est-ce que le minage de cryptomonnaies ?

Le minage de cryptomonnaies garantit la sécurité et la décentralisation des cryptomonnaies telles que le Bitcoin, qui sont basées sur un mécanisme de consensus à preuve de travail (PoW). Le minage est le processus par lequel les transactions de cryptomonnaies entre utilisateurs et utilisatrices sont vérifiées et ajoutées au registre public blockchain. En tant que tel, le minage est un élément essentiel qui permet au Bitcoin de fonctionner sans avoir besoin d’une autorité centrale.

Les opérations de minage sont également responsables de l’introduction de nouvelles unités à la supply existante en circulation. Toutefois, le minage de cryptomonnaies suit un ensemble de règles codées rigoureusement qui régissent le processus de minage et empêchent quiconque de créer arbitrairement de nouvelles unités. Ces règles sont intégrées dans les protocoles sous-jacents de la cryptomonnaie et appliquées par l’ensemble du réseau composé de milliers de nœuds.

Pour créer de nouvelles unités de cryptomonnaies, les mineurs utilisent leur puissance de calcul pour résoudre des énigmes cryptographiques complexes. Le premier mineur qui résout l’énigme a le droit d’ajouter un nouveau bloc de transactions à la blockchain et de le diffuser sur le réseau.

Au fur et à mesure que de nouvelles transactions sont effectuées sur la blockchain, elles sont envoyées dans un pool appelé pool de mémoire. Le travail d’un mineur consiste à vérifier la validité de ces transactions en attente et à les organiser en blocs.

Vous pouvez considérer un bloc comme une page du registre blockchain, dans laquelle plusieurs transactions sont enregistrées (ainsi que d’autres données). Plus précisément, un nœud de minage est chargé de collecter les transactions non confirmées du pool de mémoire et de les assembler dans un bloc candidat.

Ensuite, le mineur essaiera de convertir ce bloc candidat en un bloc valide et confirmé. Pour ce faire, le mineur doit résoudre un problème mathématique complexe qui nécessite beaucoup de ressources informatiques. Cependant, pour chaque bloc miné avec succès, le mineur reçoit une récompense composée de cryptomonnaies nouvellement créées et de frais de transaction. Voyons comment cela fonctionne de plus près.

Étape 1 : Hachage des transactions

La première étape de minage d’un bloc consiste à prendre des transactions en attente dans le pool de mémoire et à les soumettre, une par une, via une fonction de hachage. Chaque fois qu’une donnée passe par une fonction de hachage, un résultat de taille fixe appelé hachage est généré.

Dans le contexte du minage, le hachage de chaque transaction consiste en une chaîne de chiffres et de lettres qui sert d’identifiant. Le hachage des transactions représente toutes les informations contenues dans cette transaction.

En plus de hacher et de répertorier chaque transaction individuellement, le mineur ajoute également une transaction personnalisée, dans laquelle il s’envoie la récompense du bloc. Cette transaction est appelée transaction coinbase et c’est ce qui crée de nouvelles unités de cryptomonnaies. Dans la plupart des cas, la transaction coinbase est la première à être enregistrée dans un nouveau bloc, suivie de toutes les transactions en attente qu’elle souhaite valider.

Étape 2 : Création d’un arbre de Merkle

Après le hachage de chaque transaction, les hachages sont organisés en ce que l’on appelle un arbre de Merkle (également connu sous le nom d’arbre de hachage). Un arbre de Merkle est généré en organisant les hachages de transactions par paires, puis en les hachant.

Les nouvelles sorties de hachage sont ensuite organisées en paires et hachées une fois de plus, et le processus est répété jusqu’à la création d’un hachage unique. Ce dernier hachage est également appelé hachage racine (ou racine de Merkle) et est essentiellement le hachage qui représente tous les hachages précédents qui ont été utilisés pour le générer.

L’arbre de Merkle organise les hachages des transactions en paires et les hache ensuite.

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

Un 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 un nouveau hachage de bloc. Mais en plus de ces deux éléments, ils doivent également ajouter un nombre arbitraire appelé nonce.

Ainsi, lorsque le mineur essaye de valider son bloc candidat, il doit combiner le hachage racine, le hachage du bloc précédent et un nonce, puis les soumettre tous via une fonction de hachage. Son objectif est de créer un hachage qui soit considéré comme valide.

Le hachage racine et le hachage du bloc précédent ne pouvant pas être modifiés, les mineurs doivent changer la valeur nonce plusieurs fois jusqu’à ce qu’un hachage valide soit trouvé. Afin d’être considéré comme valide, la sortie (hachage de bloc) doit être inférieure à une certaine valeur cible, déterminée par le protocole. Dans le minage Bitcoin, le hachage du bloc doit commencer par un certain nombre de zéros, c’est ce qu’on appelle la difficulté de minage.

Étape 4 : Diffusion du bloc miné

Comme nous venons de le voir, les mineurs doivent hacher l’en-tête du bloc encore et encore, avec différentes valeurs de nonce. Ils répètent ce travail jusqu’à ce qu’ils trouvent un hachage de bloc valide. Le mineur qui le trouve diffusera alors son bloc sur le réseau. Tous les autres nœuds vérifieront si le bloc et son hachage sont valides et, le cas échéant, ajouteront le nouveau bloc à leur copie de la blockchain.

À ce stade, le bloc candidat devient un bloc confirmé, et les mineurs passent au minage du bloc suivant. Les mineurs qui n’ont pas réussi à trouver un hachage valide à temps abandonnent leur bloc candidat, et la course au minage recommence.

Que se passe-t-il si deux blocs sont minés en même temps ?

Il arrive parfois que deux mineurs diffusent un bloc valide en même temps et que le réseau se retrouve avec deux blocs concurrents. Les mineurs commencent ensuite à miner le prochain bloc en fonction du bloc qu’ils ont reçu en premier. Cela entraîne la division (temporaire) du réseau en deux versions différentes de la blockchain.

La compétition entre ces blocs se poursuivra jusqu’à ce que le bloc suivant soit miné, à la suite de l’un ou l’autre des blocs en compétition. Lorsqu’un nouveau bloc est miné, le bloc qui le précède est considéré comme le gagnant. Le bloc qui est abandonné est appelé bloc orphelin ou bloc stale, ce qui amène tous les mineurs qui ont choisi ce bloc à basculer vers la chaîne du bloc gagnant.

Qu’est-ce que la difficulté de minage  ?

La difficulté de minage est régulièrement ajustée par le protocole afin de garantir un taux constant de création de nouveaux blocs et, par conséquent, une émission régulière et prévisible de nouvelles unités de cryptomonnaies. La difficulté s’ajuste proportionnellement à la puissance de calcul (taux de hachage) consacrée 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 moyen de bloc de diminuer. En revanche, si de nombreux mineurs décident de quitter le réseau, la difficulté de hachage diminuera, ce qui rendra moins difficile le minage d’un nouveau bloc. Ces ajustements permettent de maintenir le temps de bloc constant, quelle que soit la puissance de hachage totale du réseau.

Types de minages de cryptomonnaies

Il n’existe pas de méthode unique pour le minage des cryptomonnaies. L’équipement et le processus changent au fur et à mesure que de nouveaux matériels et algorithmes de consensus apparaissent. En général, les mineurs utilisent des appareils informatiques spécifiques pour résoudre les équations cryptographiques complexes. Voyons comment fonctionnent certaines des méthodes de minage les plus courantes.

Minage CPU

Le minage par unité centrale de traitement (CPU) implique l’utilisation du processeur d’un ordinateur pour exécuter les fonctions de hachage requises par le consensus PoW. Aux débuts du Bitcoin, le coût et la barrière à l’entrée du minage étaient faibles. La difficulté du minage pouvait être gérée par un processeur ordinaire, de sorte que n’importe qui pouvait essayer de miner des BTC et d’autres cryptomonnaies.

Cependant, à mesure que de plus en plus de personnes commençaient à miner et que le taux de hachage du réseau augmentait, miner de façon rentable devint de plus en plus difficile. En outre, l’évolution des machines de minage avec une puissance de calcul supérieure a finalement rendu le minage par processeur presque impossible. Aujourd’hui, le minage par processeur n’est plus une option viable, car tous les mineurs utilisent du matériel spécialisé.

Minage GPU

Les processeurs graphiques (GPU) sont conçus pour traiter un large éventail d’applications en parallèle. S’ils sont généralement utilisés pour les jeux vidéo ou le rendu graphique, ils peuvent également servir au minage.

Les GPU sont relativement bon marché et plus flexibles que le matériel de minage par ASIC. Certains altcoins peuvent être minés avec des GPU, mais l’efficacité dépend de l’algorithme de minage et de la difficulté.

Minage ASIC

Un Circuit intégré spécifique à l’application (ASIC ou Application-Specific Integrated Circuit en anglais) est conçu pour une utilisation spécifique. Dans le domaine de la crypto, il s’agit du matériel spécialisé développé pour le minage. Le minage par ASIC est connue pour son efficacité mais aussi pour son coût élevé. Vu que les mineurs ASIC sont à la pointe de la technologie, le coût d’une unité est beaucoup plus élevé que les unités centrales de traitement (CPU) ou les cartes graphiques.

En outre, les progrès constants de la technologie ASIC peuvent rapidement rendre les anciens modèles d’ASIC non rentables et, par conséquent, nécessiter un remplacement régulier. Même si l’on exclut les coûts d’électricité, le minage par ASIC est l’une des méthodes les plus coûteuses.

Pools de minage

Comme une récompense par bloc est accordée au premier mineur qui réussit, la probabilité de trouver le bon hachage est extrêmement faible. Les mineurs ne disposant que d’un faible pourcentage de la puissance de minage ont très peu de chances de découvrir le prochain bloc par eux-mêmes. Les pools de minage offrent une solution à ce problème.

Les pools de minage sont des groupes de mineurs qui regroupent leurs ressources (puissance de hachage) pour augmenter la probabilité de gagner des récompenses de bloc. Lorsque le pool réussit à trouver un bloc, les mineurs partagent la récompense de manière équitable entre tous les membres du pool, en fonction de la quantité de travail fournie.

Les pools de minage peuvent être avantageux pour les mineurs individuels en termes de coûts de matériel et d’électricité, mais leur domination dans le domaine du minage suscite des inquiétudes quant à une attaque de type 51 % sur les réseaux.

Le Bitcoin est l’exemple le plus populaire et le mieux établi de cryptomonnaie minable. Le minage du Bitcoin se fonde sur l’algorithme de consensus PoW.

La preuve de travail (PoW) est le mécanisme original de consensus blockchain créé par Satoshi Nakamoto. Il a été introduit dans le whitepaper (livre blanc) du Bitcoin, en 2008. En bref, la PoW détermine comment un réseau blockchain parvient à un consensus entre tous/toutes les participant(e)s réparti(e)s sans intermédiaire tiers. Pour ce faire, il exige une puissance de calcul importante afin de dissuader les acteurs malveillants.

Comme nous l’avons vu, les transactions sur un réseau PoW sont vérifiées par des mineurs. Afin de gagner le droit de miner le bloc suivant, les mineurs s’affrontent en résolvant des énigmes cryptographiques complexes à l’aide de matériel de minage spécialisé. Le premier mineur à trouver une solution valide peut alors diffuser son bloc de transactions sur la blockchain, et recevoir la récompense de bloc.

La quantité de crypto dans une récompense de bloc varie selon les différents réseaux. Par exemple, sur la blockchain Bitcoin, un mineur qui trouve un bloc peut obtenir 6,25 BTC plus les frais en guise de récompense de bloc (en mars 2023). En raison du mécanisme de halving (réduction par moitié) du Bitcoin, la quantité de BTC dans une récompense de bloc diminue de moitié tous les 210 000 blocs (environ tous les quatre ans).

Le minage de crypto sera-t-il rentable en 2023 ?

S’il est possible de gagner de l’argent en minant des cryptomonnaies, cela nécessite une réflexion approfondie, une gestion des risques et des recherches. Cela implique également des investissements et des risques, tels que le coût du matériel, la volatilité du cours des cryptomonnaies et les changements de protocole des cryptomonnaies. Pour atténuer ces risques, les mineurs adoptent souvent des pratiques de gestion des risques et évaluent les coûts et les avantages potentiels du minage avant de se lancer.

La rentabilité du minage de cryptomonnaies dépend de plusieurs facteurs. L’un d’entre eux est l’évolution du cours des cryptomonnaies. Lorsque les cours des cryptomonnaies augmentent, la valeur en devises fiat des récompenses de minage augmente également. Inversement, la rentabilité peut diminuer parallèlement à la baisse des cours.

L’efficacité du matériel de minage est également un facteur crucial pour déterminer la rentabilité du minage. Le matériel de minage peut être coûteux et les mineurs doivent donc trouver un équilibre entre le coût du matériel et les bénéfices potentiels qu’il peut générer. Un autre facteur à prendre en compte est le coût de l’électricité, s’il est trop élevé, il peut peser sur les bénéfices et rendre le minage non rentable.

En outre, le matériel de minage peut devoir être mis à niveau relativement souvent, car il a tendance à devenir obsolète assez rapidement. Les nouveaux modèles seront plus performants que les anciens et si les mineurs n’ont pas le budget nécessaire pour moderniser leurs machines, ils auront probablement du mal à rester compétitifs.

Enfin, il y a les changements qui se produisent au niveau du protocole. Par exemple, le halving du Bitcoin peut affecter la rentabilité du minage, car il réduit de moitié la récompense pour le minage d’un bloc. En outre, Ethereum est passé complètement du mécanisme de consensus de PoW à la preuve d’enjeu (PoS) en septembre 2022, ce qui a rendu le minage inutile.

Conclusion

Le minage de cryptomonnaies est un élément essentiel du bitcoin et d’autres blockchains PoW, car il contribue à la sécurité du réseau et à la régularité de l’émission de nouvelles unités. En outre, le minage peut générer des revenus passifs pour les mineurs. Vous pouvez en apprendre davantage grâce à ces instructions étape par étape dans notre article Comment miner de la crypto ?

Le minage présente certains avantages et inconvénients, le plus évident étant le revenu potentiel des récompenses de blocs. Cependant, les bénéfices de minage peuvent être affectés par un certain nombre de facteurs, notamment les coûts de l’électricité et les prix du marché. Ainsi, avant de vous lancer dans le minage, vous devez faire vos propres recherches (DYOR) et évaluer tous les risques potentiels.

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Author: Elaine Taylor

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