Bitcoin mining: qu’est-ce que c’est et comment ça fonctionne ?

Pour comprendre ce qu’est le minage de Bitcoin et comment il fonctionne, nous devons considérer la nature des cryptomonnaies : puisqu’il n’y a pas d’autorité centrale de contrôle, il n’y a pas de “banque” qui gère les échanges de BTC et la création de nouveaux coins. Bitcoin est administré par un réseau de nœuds indépendants respectant des règles définies par un algorithme. Ce réseau décentralisé est en charge du registre partagé des transactions : la blockchain, dont les blocs d’information sont créés et ajoutés précisément par le minage de bitcoins.

Bitcoin mining : signification et objectif

Certains nœuds du réseau Bitcoin résolvent des problèmes mathématiques complexes, en utilisant une puissance et un matériel sophistiqués. Cette quantité de travail permet de produire les blocs de la blockchain, de garantir sa sécurité et d’émettre de nouveaux coins. C’est le point de départ pour comprendre l’importance du minage de bitcoins, mais voyons plus en détail sa nature et son fonctionnement. 

Le premier objectif de ce processus est la validation des transactions : les blocs créés contiennent les informations sur ces échanges, qui sont ainsi stockés et confirmés sans possibilité de modification. Pour résumer, la blockchain retrace tous les mouvements de cryptomonnaies, afin de fournir une preuve irréfutable de leur authenticité et de déjouer les tentatives de double dépense. Tout ce que le Bitcoin mining enregistre au sein des blocs est vérifié, sans besoin d’autorités ou d’intermédiaires, et reste disponible dans un historique éternel et immuable. 

L’engagement des nœuds qui s’occupent de la blockchain doit être récompensé, car les opérations de minage de bitcoins sont coûteuses et personne n’y participerait sans contrepartie financière. Chaque création de bloc correspond donc à une récompense en BTC (un block reward), envoyée au portefeuille du nœud créateur. Le deuxième objectif du mécanisme de minage est donc l’émission de nouveaux coins en guise de récompense : à terme, 21 millions de bitcoins seront disponibles. Comme nous le verrons dans la section sur le fonctionnement du minage Bitcoin, ces récompenses sont prévues pour diminuer progressivement au fil du temps. Notons également que les commissions payées par les utilisateurs pour effectuer des transactions sont aussi distribuées.

Les nœuds effectuant les calculs pour créer les blocs sont appelés mineurs, précisément parce qu’ils “extraient” les cryptomonnaies comme s’il s’agissait de minerais. C’est ce qui explique la signification du Bitcoin mining d’un point de vue étymologique. La cryptomonnaie de Satoshi Nakamoto est également appelée “or numérique” par la communauté, bien que la comparaison avec l’or ne soit pas liée au minage, mais plutôt à la qualité de réserve de valeur que certains reconnaissent au BTC.

Comment fonctionne le minage du bitcoin ?

L’ensemble du réseau participe à la création d’un bloc, mais seulement un mineur reçoit les récompenses. Résumons donc le fonctionnement du minage de Bitcoin en quelques étapes essentielles. Tout d’abord, lorsqu’une transaction est effectuée sur le réseau, elle est transmise à tous les nœuds. Chacun d’entre eux vérifie sa validité, selon les règles de la cryptographie : en comparant la clé publique et la “signature” de l’expéditeur, on s’assure que ce dernier est le propriétaire légitime des fonds. Les transactions, si elles sont approuvées par la majorité du réseau, sont ensuite regroupées dans le mempool : une sorte de “salle d’attente”, d’où elles seront extraites pour être enregistrées sur la blockchain. À ce stade, les mineurs doivent créer un nouveau bloc en résolvant un problème mathématique complexe. Ces nœuds sont en concurrence les uns avec les autres, car celui qui trouve la solution en premier recevra la précieuse récompense.

En résumé, voici le processus qui explique le fonctionnement du minage de Bitcoin, mais il est utile de définir certains paramètres techniques pour une meilleure compréhension. Tout d’abord, il faut savoir que les blocs de bitcoins doivent être produits toutes les 10 minutes : ce temps de bloc est programmé et mémorisé par un algorithme. En pratique, un mécanisme automatique augmente (ou diminue) la difficulté du minage pour que le délai entre chaque nouveau bloc reste constant. De cette manière, la blockchain devrait être protégée des attaques de spam et il est possible de prévoir le taux de distribution des nouveaux bitcoins. Tous les 2016 blocs (environ 2 semaines), la durée moyenne de production des blocs est donc évaluée et, si nécessaire, la complexité des calculs à effectuer est corrigée. 

À cet égard, l’énigme à résoudre consiste à déterminer le hash du bloc, c’est-à-dire la chaîne alphanumérique qui l’identifie. Cette séquence est obtenue en traitant et en “résumant” diverses informations à l’aide d’une fonction mathématique. Les données à traiter ne sont toutefois pas uniquement des éléments connus, tels que les transactions. La véritable signification du minage de bitcoins réside dans la recherche d’un nombre aléatoire (nonce) qui, combiné aux autres facteurs, peut générer le bon hachage. On procède essentiellement par essais et erreurs puis on compare la combinaison calculée à une valeur cible, définie par la difficulté du minage, pour vérifier si le résultat est correct. Si la valeur de votre hash est inférieure ou égale à ce coefficient, vous avez trouvé la bonne séquence.

Une fois le hachage exact trouvé, le bloc correspondant est créé et le mineur est récompensé par un certain montant en BTC. Au départ, la récompense était de 50 par bloc, mais tous les 4 ans environ (210 000 blocs), elle a été réduite de moitié par le Halving Bitcoin. Actuellement, la récompense par bloc est de 6,25 BTC, mais lors du prochain halving, la récompense de minage sera à nouveau réduite de moitié. Ce mécanisme, associé à la durée fixe par bloc, planifie l’émission de la cryptomonnaie, de manière à en faire une ressource rare et à contrôler le taux d’inflation.

Le minage du bitcoin : perte ou gain ?

Le prix du Bitcoin a augmenté de manière exponentielle depuis le bloc de genèse (3 janvier 2009) et donc le bénéfice du minage devrait également (en théorie) être plus élevé. Le fait de diviser par deux l’émission de nouveaux BTC, bien que réduisant les récompenses, rend l’activité plus rentable, car elle a généralement un effet positif sur la valeur de la cryptomonnaie, comme le suggèrent des modèles tels que le Stock-to-Flow. Parallèlement, la concurrence entre les mineurs s’est également accrue, en exploitant des appareils de plus en plus puissants. En conséquence, le minage du bitcoin est de plus en plus difficile, mais c’est une bonne chose car cela a rendu le réseau plus sûr.

En pratique, un pirate devrait contrôler au moins 51 % de la capacité de calcul totale (Hash Rate) pour tenter de modifier la blockchain. Mais comme nous savons maintenant comment fonctionne le minage du bitcoin, nous pouvons deviner que c’est impossible : le hash rate total est très élevé, tout comme la difficulté, sans parler du fait que les dispositifs de minage sont très coûteux. Il n’est plus possible de produire des blocs avec le CPU d’un simple ordinateur, mais on a recours à des plateformes de minage équipées de plusieurs cartes graphiques (GPU) ou même de circuits intégrés à application spécifique (ASIC), du matériel spécialement conçu pour le minage de cryptomonnaies.

Gagner de l’argent en minant à domicile, même avec l’appareil le plus sophistiqué, reste peu probable : le seul moyen d’obtenir des récompenses est de rejoindre un mining pool. Ces énormes centres de données s’appuient sur la capacité de calcul de plusieurs appareils : Foundry USA, AntPool et F2Pool étant les principaux. Si les appareils sont hébergés au même endroit, on parle de ferme, mais on peut aussi “louer” de la capacité de calcul grâce à des solutions de cloud mining. Cependant, la participation à un pool implique le paiement d’une redevance et le partage des bénéfices, ce qui limite les revenus tirés de l’exploitation minière.

Enfin, pour compléter l’explication de ce qu’est le minage de Bitcoin et de son fonctionnement, nous devons prendre en compte le coût de l’énergie, réduisant forcément les revenus. Les mineurs doivent utiliser une partie de leurs gains pour payer l’électricité. C’est pour cela que la durabilité énergétique est l’un des aspects les plus critiques du mining.

Toutefois, pour le Bitcoin, il serait très complexe de modifier le mécanisme de consensus pour passer du Proof-of-Work au Proof-of-Stake (comme l’a fait Ethereum avec The Merge), afin de réduire l’impact sur l’environnement. Les mineurs préfèrent adopter des solutions alternatives et écologiques, telles que l’hydroélectricité, ou exploiter les surplus d’énergie gaspillé s’ils n’étaient pas exploités pour miner du bitcoin.