Principaux enseignements :
- Le minage, dans le lexique de la cryptographie, est le processus de vérification des transactions sur une blockchain à l’aide de matériel informatique, tout en gagnant de la crypto-monnaie en retour.
- L’exploitation minière est réalisée à l’aide de l’unité centrale de traitement (CPU) d’un ordinateur, d’une carte graphique ou d’une unité de traitement graphique (GPU), ou d’un équipement spécialisé appelé circuit intégré spécifique à une application (ASIC).
- Le minage de crypto-monnaies consiste à effectuer des opérations arithmétiques et cryptographiques complexes pour valider les transactions à l’aide d’un algorithme spécifique. Dans de nombreux cas, les mineurs unissent leurs forces dans des pools miniers.
- Les facteurs qui influencent la rentabilité de l’exploitation minière sont, entre autres, les algorithmes, les taux de difficulté, les taux de hachage et les taux de récompense.
Comment fonctionnent les crypto-blockchains ?
Pour comprendre le minage de crypto-monnaies, il faut d’abord comprendre les blockchains. Les blockchains de crypto-monnaies fonctionnent en maintenant un registre public décentralisé de blocs liés en chaîne (d’où le nom de “blockchain”). Ces blocs comprennent des transactions validées et approuvées qui ont été ajoutées à la blockchain et signées cryptographiquement pour éviter les manipulations, les fraudes ou les transactions non autorisées. Chaque transaction ajoutée doit être validée de l’une des manières suivantes afin de garantir l’intégrité de l’ensemble de la blockchain.
Le système qui garantit cela est appelé mécanisme de consensus. Trois exemples de mécanismes de consensus différents sont la preuve de travail (PoW), la preuve d’enjeu (PoS) et la preuve d’autorité (PoA). Les mineurs exploitent les réseaux PoW.
Qu’est-ce que le minage de cryptomonnaies ?
Bien que cela semble relativement facile, la partie la plus difficile reste à venir. Les mineurs ont pour objectif de trouver le bloc suivant d’une blockchain en découvrant le hachage cible à l’aide d’un algorithme de hachage spécifique.
Chaque réseau PoW de crypto-monnaie utilise un algorithme de hachage spécifique. Une fonction de hachage – une méthode de cryptage irréversible – est utilisée pour la simplifier. Pensez à la préparation de pommes de terre rissolées : Pas difficile à faire, mais impossible de revenir à une pomme de terre. De même, un texte chiffré haché ne peut être inversé pour revenir au texte clair, mais tous les textes clairs possibles peuvent être placés dans une séquence pour voir s’ils produiraient le même texte chiffré.
Les mineurs de crypto-monnaie effectuent ces équations mathématiques laborieuses à l’aide de leur équipement minier pour tenter de “casser” le hachage et d’extraire le bloc suivant. Il y a généralement une récompense de bloc, souvent sous la forme d’une des pièces de monnaie du réseau (par exemple, les mineurs de Bitcoin recevraient une récompense de bloc en bitcoins, ou jetons BTC).
Tout savoir sur les hachages, les taux de hachage et les algorithmes
Pour casser le hachage, il faut tenter de trouver un nombre hexadécimal de 64 chiffres (un hachage) qui soit inférieur ou égal au hachage cible. Le premier mineur à découvrir la solution de l’énigme de hachage est celui qui récolte les récompenses du bloc en question. Cependant, à mesure que la puissance totale de hachage augmente, les chances de chaque mineur de trouver le hachage diminuent : La puissance de hachage augmente lorsque davantage de mineurs rejoignent le réseau et/ou que l’équipement de minage évolue.
Outre les récompenses sous forme de blocs, les mineurs disposent également de droits de vote concernant les modifications du réseau et les améliorations apportées aux blockchains dans lesquelles ils minent. Cela signifie que les mineurs ont une certaine influence sur les blockchains en question et leur développement futur. Le pouvoir de vote est proportionnel à la puissance de hachage d’un mineur, ce qui signifie que plus la puissance de hachage d’un mineur est élevée, plus son vote a de poids.
Une fois que le bloc est miné par l’un des mineurs et qu’il y a consensus sur le réseau, le bloc est emballé et comprend les transactions en attente actuelles du mempool (le registre des transactions en attente distribuées). Le processus se poursuit pour le bloc suivant.
Les mineurs constituent l’épine dorsale de tout réseau PoW, dont ils assurent la sécurité et le fonctionnement tout en maintenant collectivement le registre des transactions (la blockchain) et en vérifiant toutes les transactions supplémentaires. Le nom “preuve de travail” fait référence au fait que les mineurs prouvent qu’ils ont “travaillé” pour obtenir leur récompense en exécutant les fonctions cryptographiques nécessaires pour résoudre les problèmes mathématiques.
Difficulté de l’extraction de crypto-monnaie
Comme le nombre et la capacité de traitement des mineurs d’un réseau spécifique augmentent, la difficulté de minage du réseau augmente également. Dans certains cas, la récompense du bloc peut diminuer avec le temps, comme la réduction de moitié du bitcoin, qui se produit sur des périodes spécifiques.
Cela est important pour équilibrer l’offre et la demande de puissance minière par rapport aux récompenses et pour maintenir la viabilité des réseaux. Si le minage n’est pas récompensé, il est probable que moins de mineurs travailleront sur le réseau, ce qui pourrait menacer sa viabilité. S’il y a trop de mineurs, la difficulté augmentera pour compenser l’augmentation de l’offre, et ainsi de suite.
Trois types de minage de crypto-monnaies
Au fil des ans, l’évolution des blockchains s’est accompagnée de celle des équipements miniers. Les équipements miniers peuvent utiliser l’un ou l’autre des éléments suivants :
- Unité centrale de traitement (CPU)
- Unité de traitement graphique (GPU)
- Circuit intégré à application spécifique (ASIC)
Unité centrale de traitement (CPU) Exploitation minière
Dans le cas du minage par unité de traitement centrale (CPU), les mineurs utilisent souvent un ordinateur standard et un logiciel de minage qui utilise l’unité de traitement de l’ordinateur pour miner la blockchain. En général, plus la difficulté d’un réseau est élevée, plus la puissance de l’unité centrale est importante, ce qui nécessite un ordinateur haut de gamme – et donc une plus grande consommation d’énergie.
Le bitcoin a d’abord été exploité par des processeurs. Cependant, à mesure que la difficulté du minage augmentait et que de nouvelles blockchains voyaient le jour, utilisant différents algorithmes de hachage de difficultés variables, une plus grande puissance de traitement devenait nécessaire.
Exploitation minière de l’unité de traitement graphique (GPU)
Les unités de traitement graphique (GPU) sont des cartes graphiques dédiées que l’on trouve dans la plupart des ordinateurs ; elles sont utilisées pour le rendu des graphiques dans les vidéos, les jeux et les modèles 3D. Le rendu de graphiques complexes implique généralement beaucoup plus d’opérations mathématiques que la plupart des applications informatiques standard.
Les développeurs de blockchain ont été attirés par la capacité des GPU à effectuer des opérations mathématiques plus complexes en parallèle avec une meilleure efficacité en termes de temps et d’énergie par rapport aux CPU.
La généralisation du minage par GPU a mis un terme au minage par CPU pour la plupart des blockchains, à l’exception de quelques cas particuliers qui se sont adaptés à des algorithmes résistants au GPU afin d’empêcher complètement le minage par GPU.
L’exploitation minière par GPU a prévalu sur les blockchains pendant de nombreuses années, mais ce n’était pas la fin de la “course à l’armement” minier.
Exploitation de circuits intégrés à application spécifique (ASIC)
De nombreux mineurs se sont tournés vers les circuits intégrés à application spécifique (ASIC), qui sont des circuits intégrés (ou puces) conçus et personnalisés pour remplir une fonction spécifique. En d’autres termes, il s’agit d’un matériel conçu à partir de zéro pour effectuer des opérations très spécifiques. À l’inverse, les CPU et les GPU sont des puces à usage général qui peuvent être utilisées à de multiples fins.
Comme les ASIC peuvent être conçus avec une fonction spécifique à l’esprit (par exemple, l’extraction d’une pièce spécifique à l’aide d’un algorithme de hachage spécifique), ils présentent un avantage en termes de puissance de traitement (taux de hachage) et d’efficacité énergétique par rapport aux CPU et aux GPU.
Plusieurs entreprises ont développé des ASIC pour des blockchains spécifiques. Et, comme on pouvait s’y attendre, une fois que les ASIC sont devenus prolifiques pour le minage d’une blockchain spécifique, le minage par CPU et GPU est devenu économiquement irréalisable, cessant pratiquement d’exister. Certains réseaux ont toutefois apporté des modifications pour résister aux ASIC afin d’éviter la prise de contrôle du réseau par des fermes de minage ASIC de qualité industrielle, en maintenant le minage uniquement possible avec des équipements CPU/GPU standard.
Toutefois, le principal inconvénient des ASIC est leur manque de souplesse, puisqu’ils sont conçus comme du matériel très spécifique. Toute modification de l’algorithme ou de la structure d’un réseau pourrait potentiellement rendre les ASIC obsolètes, contrairement à l’exploitation minière par CPU et GPU, pour laquelle une mise à jour du logiciel s’adapterait à ces changements.
En outre, les ASIC évoluant sans cesse, les ASIC de nouvelle génération offrent systématiquement des taux de hachage plus élevés tout en consommant la même quantité d’énergie que leurs prédécesseurs, ce qui rend les ASIC plus anciens rapidement obsolètes.
Comment fonctionnent les pools et les fermes d’exploitation minière ?
Comme nous l’avons souligné, l’exploitation minière est une opération à forte intensité de ressources qui nécessite généralement des équipements coûteux, une forte consommation d’énergie et un sens technique aigu.
Avec l’évolution des blockchains, l’exploitation minière est devenue plus difficile. Au fur et à mesure que de nouveaux mineurs ont rejoint les réseaux, la probabilité de trouver un bloc par un mineur seul est devenue statistiquement presque impossible.
C’est ainsi qu’est née l’idée des pools miniers, où des groupes de mineurs rejoignent un pool et se répartissent le travail nécessaire, en partageant les récompenses, quel que soit le mineur du pool qui trouve un bloc.
Imaginez qu’un groupe se livre à une chasse au trésor dans un vaste espace. Le chef de groupe divise la zone entière en secteurs, donnant à chaque membre plusieurs secteurs dans lesquels il peut chercher le trésor. Finalement, si l’un des membres trouve le trésor, celui-ci appartient au groupe et est partagé entre eux.
Bien entendu, rien ne garantit que ce groupe trouvera le trésor en premier, car d’autres groupes concurrents se formeront également. Statistiquement parlant, s’il y a 10 000 chasseurs de trésor, et que chacun cherche individuellement, la chance de chaque chasseur de trésor est de 1 sur 10 000 ; alors que si 100 groupes se forment, chacun avec 100 membres, alors chaque groupe a 1 chance sur 100 de trouver le trésor, qui est ensuite distribué aux membres du groupe.
Certaines entreprises ont finalement décidé d’aller plus loin et ont créé des fermes minières à l’échelle industrielle avec des centaines, voire des milliers, de plates-formes minières fonctionnant au même endroit. Toutefois, cette pratique a soulevé des inquiétudes quant à la centralisation des blockchains, car les hashrates peuvent se consolider dans certains pays dotés de grandes fermes minières.
Le minage de cryptomonnaies en vaut-il la peine ?
La question que se pose tout aspirant mineur est la suivante : Le jeu en vaut-il la chandelle ? L’économie de l’exploitation minière implique – entre autres facteurs – les éléments suivants à prendre en compte :
Retour sur investissement (ROI)
Combien de temps faudra-t-il pour récupérer les dépenses d’investissement initiales, telles que le coût de l’équipement minier nécessaire (en particulier si cet équipement ne peut pas être réutilisé) ? Alors que les GPU peuvent être réutilisés et utilisés pour les jeux, la conception 3D et plusieurs autres applications, les ASIC ne sont pas aussi flexibles.
En outre, quel est le risque que l’équipement soit obsolète avant que l’investissement initial ou le coût de départ ne soit récupéré ?
Coûts de l’électricité
Les prix de l’énergie varient considérablement en fonction de la localisation et de l’accès à des sources gratuites, telles que les panneaux solaires. En outre, l’équipement minier peut avoir une efficacité énergétique variable, mesurée par l’unité de hashrate par unité d’énergie (par exemple, térahash par watt/heure). Certaines exploitations minières commerciales sont situées à proximité de sources d’énergie (centrales électriques), où elles peuvent bénéficier de l’énergie excédentaire produite.
Difficulté d’extraction
La blockchain à exploiter a-t-elle une difficulté variable qui s’ajuste automatiquement ? Quelle est la fréquence des ajustements : au fur et à mesure, en fonction de la disponibilité du hashrate, ou à des dates précises (par exemple, à une date future spécifique, la difficulté devrait-elle doubler) ?
Taux de récompense
Quel est le taux de récompense ? Combien peut-on espérer gagner par hashrate (et donc par unité d’énergie dépensée) ? Le taux de récompense devrait-il bientôt baisser ?
Flexibilité/Versatilité
La même installation peut-elle être utilisée pour miner plusieurs blockchains ? Cela n’est possible que lorsque les blockchains partagent le même algorithme de hachage. La blockchain est-elle appelée à migrer du PoW vers une autre alternative (comme la “fusion” d’Ethereum vers le PoS) ? Cela peut signifier la fin de l’exploitation minière sur cette blockchain.
Autres facteurs
Le capital minier (équipement) et les dépenses d’exploitation (factures d’énergie) sont généralement payés en monnaie fiduciaire, tandis que les récompenses sont généralement payées en crypto-monnaies, qui sont soumises aux conditions et aux fluctuations du marché des crypto-monnaies.
Mot de la fin – Le minage de bitcoins en vaut-il la peine ?
Les mineurs de crypto-monnaies jouent un rôle crucial et indispensable dans le fonctionnement des blockchains PoW, la validation des transactions et la sécurisation des réseaux. L’exploitation minière a évolué au fil des ans en termes d’équipement, de difficulté, de récompenses et de techniques, y compris l’utilisation de pools d’exploitation minière. Chaque fois qu’une personne soumet une transaction sur un réseau PoW (comme Bitcoin), un mineur en coulisses fait travailler son équipement pour valider et inclure la transaction concernée dans le bloc suivant.
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