Mining des cryptomonnaies : qu'est-ce que c'est et comment ça fonctionne

Attention ! Beaucoup de texte.

• Le minage de cryptomonnaies est utilisé pour vérifier et confirmer les transactions sur la blockchain, ainsi que pour créer de nouvelles unités de cryptomonnaie.

• Le travail des mineurs nécessite des ressources de calcul importantes, mais il est essentiel pour assurer la sécurité du réseau blockchain.

Qu'est-ce que le minage de cryptomonnaies

Le minage de cryptomonnaies est un processus fondamental qui assure la sécurité et la décentralisation des cryptomonnaies basées sur le mécanisme de consensus Proof of Work (PoW). Au cours de ce processus, les mineurs vérifient les transactions des utilisateurs et les ajoutent au registre public de la blockchain. C'est grâce au minage que des cryptomonnaies telles que le bitcoin peuvent fonctionner sans avoir besoin d'une autorité centrale de gestion.

Fonctions clés du minage :

1. Vérification et confirmation des transactions
2. Maintien de la sécurité du réseau
3. L'émission de nouvelles pièces en circulation

Le minage de cryptomonnaies est strictement régulé par un ensemble de règles qui empêchent la création arbitraire de nouvelles pièces. Ces règles sont intégrées dans les protocoles de base des cryptomonnaies et s'appliquent à l'ensemble du réseau composé de milliers de nœuds.

Comment fonctionne le minage de cryptomonnaies ?

Le processus de minage peut être divisé en plusieurs étapes successives. Tout d'abord, toutes les nouvelles transactions sont envoyées dans le pool de mémoire (mempool). La tâche du mineur est de vérifier l'authenticité de ces transactions et de les regrouper dans un bloc.

Un bloc peut être considéré comme une page dans le registre de la blockchain, où sont enregistrées les informations sur plusieurs transactions. Un nœud de minage collecte les transactions non confirmées depuis le pool mémoire et forme un bloc candidat.

Après la formation d'un bloc candidat, le mineur essaie de le transformer en bloc confirmé en résolvant un problème mathématique complexe nécessitant des ressources informatiques importantes. Pour chaque bloc créé avec succès, le mineur reçoit une récompense sous forme de nouvelles pièces et de frais de transaction.

Étape 1. Hachage des transactions

Dans la première étape, le mineur extrait les transactions non traitées du pool de mémoire et les hache. Le hachage est le processus de conversion des données d'entrée de n'importe quelle taille en données de sortie de longueur fixe (hache).

Le hachage de chaque transaction est une chaîne unique de chiffres et de lettres, servant d'identifiant. Il est important de noter que le hachage contient toutes les informations sur la transaction sous une forme compressée.

En plus de hacher les transactions des utilisateurs, le mineur ajoute sa propre transaction, appelée coinbase, dans laquelle il s'envoie une récompense pour le bloc. Cette transaction génère de nouvelles pièces et est généralement placée en premier dans le nouveau bloc.

Étape 2. Création de l'arbre de Merkle

Après le hachage de toutes les transactions, les hachages obtenus sont organisés dans une structure connue sous le nom de arbre de Merkle ou arbre de hachage. Cette structure est formée en combinant successivement des paires de hachages de transactions et en les hachant à nouveau.

Le processus se poursuit jusqu'à ce qu'il ne reste qu'un seul hachage – le hachage racine (racine de Merkle). Ce hachage contient des informations sur toutes les transactions dans le bloc, ce qui permet de vérifier efficacement l'intégrité des données.

Étape 3. Recherche d'un en-tête de bloc valide

Le titre du bloc est un identifiant unique de chaque bloc dans la chaîne. Lors de la création d'un nouveau bloc, le mineur combine :

• Hachage racine de votre bloc candidat
• Le hachage du bloc précédent dans la chaîne
• Nombre aléatoire (nonce)

Ensuite, le mineur hache cette combinaison de données. L'objectif du mineur est de trouver une valeur nonce telle que le hachage résultant réponde à des exigences spécifiques ( par exemple, commencer par un certain nombre de zéros ). Cette exigence est appelée difficulté de minage.

Puisqu'il est impossible de prédire le résultat du hachage, les mineurs sont contraints de tester différentes valeurs de nonce, effectuant des millions de calculs à la recherche du hachage approprié.

Étape 4. Transmission du bloc au réseau

Lorsque le mineur parvient à trouver un hachage valide pour le bloc, il transmet ce bloc au réseau. D'autres nœuds vérifient la validité du bloc et, si tout est correct, l'ajoutent à leur copie de la blockchain.

À ce moment, le candidat bloc devient un bloc confirmé, et tous les mineurs commencent à travailler sur le bloc suivant, en utilisant le nouveau bloc confirmé comme référence.

Résolution des conflits lors de l'extraction simultanée de blocs

Parfois, deux mineurs trouvent simultanément des blocs valides et les transmettent au réseau. Dans ce cas, une bifurcation temporaire de la blockchain se produit, lorsque certains mineurs continuent de travailler sur un bloc, tandis qu'un autre groupe travaille sur un autre.

Le conflit est résolu lorsque l'une des chaînes devient plus longue que l'autre. Selon les règles de consensus, le réseau accepte toujours la chaîne la plus longue comme valide. Un bloc qui se trouve dans la chaîne rejetée est appelé orphelin ou détaché, et les mineurs qui ont travaillé dessus se réorientent vers la chaîne principale.

La difficulté de minage et sa régulation

La difficulté de minage est un paramètre qui détermine la difficulté de trouver un hachage valide pour un bloc. Le protocole ajuste automatiquement la difficulté pour assurer un temps de création stable des nouveaux blocs.

Lorsque de nouveaux mineurs rejoignent le réseau et que la puissance de calcul (hashrate) augmente, la difficulté augmente afin que le temps de création d'un bloc reste constant. Inversement, si des mineurs quittent le réseau, la difficulté diminue.

Cette régulation automatique assure une émission prévisible de nouvelles pièces et un fonctionnement stable du réseau, indépendamment du nombre de mineurs.

Types principaux de minage de cryptomonnaie

Depuis l'apparition des cryptomonnaies, plusieurs méthodes de minage ont vu le jour. Examinons les plus courantes d'entre elles :

Minage sur processeur central (CPU)

Dans les premières années de l'existence du bitcoin, il suffisait d'un processeur d'ordinateur ordinaire pour le minage. Quiconque le souhaitait pouvait extraire des BTC en utilisant un ordinateur personnel.

Cependant, avec la popularité croissante des cryptomonnaies et l'augmentation de la difficulté du minage, le minage par CPU est devenu inefficace. Aujourd'hui, cette méthode est pratiquement inutilisée pour les cryptomonnaies populaires, car les coûts d'électricité dépassent les bénéfices potentiels.

Minage sur les processeurs graphiques (GPU)

Les processeurs graphiques ont été initialement conçus pour le traitement graphique, mais leur architecture s'est révélée efficace également pour le minage de cryptomonnaies. Les GPU sont capables d'effectuer de nombreux calculs parallèles, ce qui les rend beaucoup plus performants que les CPU dans les tâches de hachage.

Avantages du minage GPU :

• Coût de l'équipement relativement abordable
• La polyvalence ( peut être utilisée pour différentes cryptomonnaies )
• Possibilité de revente de l'équipement à d'autres fins

Le minage par GPU est toujours utilisé pour extraire certaines altcoins, bien que pour de nombreuses cryptomonnaies, cette méthode ne soit déjà plus rentable.

Minage sur des circuits intégrés spécialisés (ASIC)

Les mineurs ASIC sont des dispositifs spécialement conçus pour extraire des cryptomonnaies spécifiques. Contrairement aux CPU et GPU, qui sont des dispositifs de calcul universels, les ASIC sont conçus exclusivement pour résoudre un algorithme de hachage particulier.

Caractéristiques du minage ASIC :

• Efficacité et performance maximales
• Coût élevé de l'équipement
• Obsolescence rapide des modèles
• Absence d'universalité ( chaque ASIC est conçu pour un algorithme spécifique )

Aujourd'hui, les mineurs ASIC dominent l'extraction de Bitcoin et de certaines autres cryptomonnaies utilisant l'algorithme SHA-256.

Pools de minage

Étant donné que la probabilité pour un mineur individuel de trouver un bloc par lui-même est extrêmement faible, des pools de minage ont été créés – des regroupements de mineurs qui utilisent conjointement leurs capacités de calcul.

Lorsque le pool trouve un bloc, la récompense est répartie entre les participants en fonction de leur contribution à la puissance de calcul totale. Cela permet aux mineurs de recevoir un revenu plus stable, bien que moindre.

Cependant, la concentration de la puissance de calcul dans de grands pools crée des risques de centralisation du réseau. Si un pool contrôle plus de 51 % du hashrate total, il pourrait théoriquement mener une attaque contre le réseau.

Caractéristiques du minage de Bitcoin

Le Bitcoin utilise le mécanisme de consensus Proof of Work (PoW), créé par Satoshi Nakamoto. Ce mécanisme détermine comment le réseau parvient à un accord sur l'état de la blockchain sans l'intervention d'intermédiaires centralisés.

Caractéristiques du minage de Bitcoin :

• Algorithme de hachage SHA-256
• Temps cible pour la création d'un bloc – environ 10 minutes
• Ajustement de la difficulté tous les 2016 blocs ( environ toutes les deux semaines )
• Récompense par bloc, qui est réduite de moitié environ tous les quatre ans (halving)

Depuis la création du bitcoin en 2009, la difficulté de son minage a augmenté de millions de fois. Aujourd'hui, le minage efficace de BTC n'est possible qu'avec l'utilisation d'appareils ASIC spécialisés et, en général, au sein de pools de minage.

Malgré la forte concurrence et les coûts, le minage de Bitcoin reste un élément important de l'écosystème, garantissant la sécurité et la décentralisation de la première et la plus connue des cryptomonnaies au monde.