Qu'est-ce que le mining (minage) du Bitcoin et des cryptomonnaies ? Tout savoir sur le moteur des blockchains

C’est quoi le minage de cryptos ? 

CPU, GPU, ASIC, sont des termes que vous avez peut-être déjà croisés sans pour autant saisir leur signification. Ces mots se rapportent à une activité centrale dans le monde des crypto-monnaies : le minage. Il existe plusieurs types de minage selon la blockchain utilisée.

Afin de rendre l’article le plus digeste possible, nous nous focaliserons principalement sur le minage de la blockchain Bitcoin (BTC). Avant de plonger dans les détails du minage, rappelons brièvement ce qu'est une blockchain. Il s'agit d'une chaîne de blocs, sécurisée par cryptographie, qui enregistre toutes les transactions de manière transparente et inaltérable. 

Le mining (ou minage en français) est le processus de validation des transactions associé aux blockchains fonctionnant selon le consensus de Proof of Work (PoW). C’est notamment le cas de la blockchain Bitcoin.

Les mineurs utilisent de la puissance informatique pour résoudre des énigmes cryptographiques complexes et découvrir un nouveau hash, ou une empreinte numérique, qui satisfait à des critères prédéfinis par le protocole Bitcoin.. Le premier mineur qui parvient à trouver la solution ajoute le nouveau bloc à la blockchain et reçoit une récompense en BTC. Cette incitation financière est essentielle pour motiver les mineurs à contribuer à la sécurité et au bon fonctionnement de la blockchain.

La récompense reçue diffère selon la blockchain utilisée. Elle peut être fixe, dégressive (c’est à dire qu’elle diminue avec le temps), créée à chaque transaction et proportionnelle à la masse monétaire. Certains adoptent un « tail émission » (c'est-à-dire qu'une fois que la crypto-monnaie en question a atteint une certaine durée de vie, la récompense accordée aux mineurs ne peut plus diminuer) afin de garder un mécanisme incitatif.

D’autres blockchains préfèrent fonder leur système sur des commissions sur les transactions. Enfin, il est tout à fait possible d’envisager un système hybride.

🎥 Visionnez notre vidéo explicative pour comprendre le mining :

Quelles sont les machines utilisées pour le mining ?

À l'origine, le minage de Bitcoin pouvait être effectué avec un simple ordinateur grâce à un CPU (ou processeur en français). Cependant, avec l'expansion du réseau Bitcoin, les CPUs ont rapidement été dépassés car les mineurs avaient besoin de plus de puissance de calcul pour rester rentables.

Cette exigence a conduit à une spécialisation du matériel de minage, orientant les mineurs vers l'utilisation de GPUs (ou processeur graphique en français), qui se sont révélés être bien plus efficaces. Les principaux fabricants de GPUs sont Nvidia et Amd. Dans un second temps, cela a mené au développement de structures de minage spécialisées appelées racks (ou rigs en français).

Ensuite, l'arrivée des ASICs (ou circuits intégrés pour applications spécifiques en français) a marqué une nouvelle étape en termes de performance pour le minage. En effet, les ASICs, conçus exclusivement pour le minage, offrent de meilleures performances et efficacité énergétique, mais à un coût initial plus élevé et avec une moindre flexibilité, étant limités à une seule cryptomonnaie.

Les ASICs peuvent rapidement devenir obsolètes ce qui rend leur revente difficile, contrairement aux GPU qui peuvent être réutilisés ou revendus, notamment dans le gaming.

Un ASIC, machine spécialisée dans le minage de Bitcoin

La puissance de calcul est le nerf de la guerre dans le secteur du minage. Elle est mesuré par ce que l’on appelle le hashrate (taux de hachage en français) qui représente le nombre de calculs de hachages qu'un ordinateur peut effectuer par seconde.

Plus le hashrate est élevé, plus l'ordinateur est capable de résoudre des problèmes mathématiques complexes, ce qui est crucial pour maintenir et sécuriser le réseau d'une blockchain. On parle aussi de hashrate global d'une blockchain pour désigner la puissance déployée pour sécuriser la blockchain.

La sécurité d'une blockchain repose en grande partie sur son hashrate : un hashrate élevé rend le réseau plus résistant aux attaques, notamment l’attaque des 51%, où un acteur malveillant pourrait potentiellement prendre le contrôle de plus de la moitié de la puissance de calcul du réseau ce qui compromettrait l'intégrité des transactions.

Sur ce graphique, la courbe bleue indique le taux de hachage total de la blockchain Bitcoin, mesuré en térahashes par seconde (TH/s). La courbe noire représente le prix du Bitcoin en dollars américains (USD).

Comment fonctionne le minage sur la blockchain Bitcoin ? 

Le Bitcoin dispose d’une offre maximale limitée à 21 millions d'unités. Un élément clé de ce mécanisme est le concept de halving, un événement programmé dans le code de Bitcoin qui survient tous les 210 000 blocs, soit environ tous les 4 ans. 

Lors d'un halving, la récompense attribuée aux mineurs pour chaque nouveau bloc découvert est réduite de moitié. Actuellement, cette récompense est de 6,25 bitcoins par bloc, elle passera à 3,125 bitcoins au prochain halving le 24 avril 2024. Ce processus vise à réduire progressivement l'émission de nouveaux bitcoins et à en contrôler l'inflation. 

Les transactions sur la blockchain de Bitcoin sont organisées en structures de données appelées arbres de Merkle, qui permettent de vérifier efficacement l'intégrité des transactions sans nécessiter toutes les informations individuelles. 

Chaque bloc contient un ensemble de transactions validées, et seulement un mineur peut être le premier à trouver la solution au puzzle cryptographique.

Représentation d'un arbre de Merkle

La question de la consommation d'énergie par le minage de Bitcoin suscite de vifs débats. Les détracteurs de Bitcoin soulignent souvent l'importante consommation d'énergie et son impact environnemental. Cependant, la situation est plus complexe. En effet, les mineurs, motivés par la maximisation du profit, tendent à privilégier des sources d'énergie moins coûteuses, qui sont souvent renouvelables, surtout dans certains pays comme l'Islande où l'énergie verte est abondante et économique. Au total on estime ainsi que 37% de l'énergie utilisée dans l'industrie du minage serait verte, un pourcentage possiblement sous-évalué.

💡 Comment le minage de Bitcoin (BTC) influence-t-il le secteur de l'énergie ?

Enfin, dans un futur où le nombre de bitcoins émis sera de plus en plus réduit, à la suite de plusieurs halvings, les mineurs devront compter sur les frais de transaction comme source de revenus.

Cette transition pose la question de la viabilité à long terme du minage, notamment si le cours du bitcoin n'augmente pas suffisamment pour compenser la diminution des récompenses.

Le dernier bitcoin devrait être miné en 2140, et l'avenir économique des mineurs dépendra alors de l'adoption massive de la blockchain de Bitcoin et de l'évolution de son activité pour générer davantage de frais de transaction.

Comment fonctionne le modèle économique du minage ? 

La rentabilité du minage de cryptomonnaies est influencée par plusieurs facteurs cruciaux.

Le coût de l'électricité

Le minage nécessite une puissance de calcul tout au long de la journée sans interruption, le coût de l'énergie utilisée est donc un élément primordial. Ainsi, moins l’énergie est chère et plus il est rentable de miner.

Le coût initial des machines de minage

Selon le type de machine, le prix ainsi que la puissance de calcul varient. Plus la machine de minage est puissante, plus elle a la capacité de résoudre des énigmes cryptographiques rapidement ce qui augmente ainsi les chances de recevoir des récompenses de minage.

L'usure et l'obsolescence du matériel

Les ASICs, plus performantes que les GPUs, ne sont pas forcément plus rentables. Outre un prix plus élevé, les ASICs sont aussi moins flexibles car difficilement réutilisables.

La cryptomonnaie concernée

Une cryptomonnaie dont le prix se déprécie au fil du temps sera moins intéressante à miner. La considération du hashrate total du réseau est aussi un élément central car il conditionne la difficulté de recevoir la récompense du minage d’un bloc.

L'influence de la législation et des réglementations

Elle varie considérablement d'un pays à l'autre. Dans certains pays peu développés et peu stables politiquement, des changements dans la réglementations peuvent influencer significativement la manière dont les opérations de minage sont conduites, ainsi que leur rentabilité.

Les conditions de marché

Lors d’un bear market, les mineurs peuvent être incités à conserver la crypto minée dans la mesure où le cours est relativement bas. A contrario dans une phase de bull run, la crypto monnaie est fortement valorisée ce qui incite à la vendre de suite.

Le cas particulier du halving

Dans le cadre de la blockchain Bitcoin, un événement significatif qui affecte cette rentabilité est le halving, qui réduit de moitié la récompense pour la validation d'un bloc. Si le prix du Bitcoin chute en dessous du seuil de rentabilité d’un mineur (qui varie selon chaque mineur), ce dernier peut cesser ses activités faute de profitabilité. Cela entraîne alors une chute du taux de hachage global et de la difficulté de minage. Inversement, si le prix du Bitcoin est au-dessus de ce seuil, l'impact sur le taux de hachage peut être moins significatif, malgré une réduction de rentabilité.

💡 Tout savoir sur le halving de Bitcoin et ses conséquences

Suite au halving, on assiste de manière générale à la mise en vente de machines de minage qui ne sont plus suffisamment performantes, ce qui permet de compenser la diminution des récompenses puisque la difficulté de minage diminue également. Cette mise à niveau matérielle peut maintenir ou même augmenter le taux de hachage global malgré la baisse des incitations.

Même si les performances passées ne reflètent pas les performances futures, chaque halving a été historiquement  suivi par une phase de hausse du prix du bitcoin.

Vous l’aurez compris, la concurrence entre les mineurs est très rude. Pour faire face à cette dernière, certains ont décidé de mutualiser leurs puissances de calcul au sein de mining pools (fermes de minage en français) afin d’augmenter leurs chances de résoudre un bloc. Elles permettent ainsi de stabiliser leurs revenus en partageant les récompenses, mais aussi les coûts.

D’autres alternatives comme le cloud mining permettent aux individus de participer au minage sans posséder de matériel, en louant la puissance de calcul. Toutefois, malgré ses avantages tels que l'accessibilité et la simplicité, le cloud mining offre généralement un rendement inférieur comparé à la possession d'équipement de minage propre.

D’autres cryptomonnaies qui fonctionnent avec le minage 

Bitcoin n’est pas la seule blockchain en Proof of Work qui sécurise ses transactions avec le minage. Examinons plus en détails 3 autres blockchains qui utilisent un fonctionnement similaire.

Litecoin (LTC)

Litecoin est un fork de Bitcoin qui emploie l'algorithme Scrypt, favorisant les systèmes à mémoire importante et rendant le minage plus accessible aux individus.

Similaire à Bitcoin sur de nombreux aspects, Litecoin diffère cependant sur plusieurs points notamment la confirmation de transaction qui est plus rapide, visant un bloc toutes les 2 minutes et 30 secondes contre toutes les 10 minutes pour Bitcoin.

L’offre de LTC en circulation est de 84 millions d’unités soit 4 fois plus que celle de Bitcoin (considéré comme l’or numérique) ce qui lui vaut le surnom d’argent numérique au Litecoin.

👉 Qu’est ce que le Litecoin (LTC) ?

Dogecoin (DOGE)

Dogecoin, un hard fork de Litecoin de 2014, a commencé comme une cryptomonnaie parodique et a gagné en popularité, notamment grâce à Elon Musk.

Partageant de nombreuses caractéristiques techniques avec Litecoin, son consensus est orienté vers une communauté plus large et informelle.

Différence notable, la blockchain Dogecoin ne connaît plus depuis 2015 de halving suite à un vote de la communauté.

👉 Qu'est-ce que le Dogecoin (DOGE) ? Cette crypto à l'effigie d'un chien vaut des milliards de dollars

Monero (XMR)

Monero, quant à lui, se concentre sur la confidentialité et l'anonymat des transactions, utilisant des signatures en cercle et des adresses furtives pour masquer les détails des opérations. Son processus de minage, basé sur la fonction de hachage RandomX est conçu pour être résistant aux ASICs en favorisant les GPU et CPU. Cela incite davantage de personnes à participer au minage et donc permet une meilleure décentralisation.

👉 Monero (XMR), la blockchain dédiée à l’anonymat et l'intraçabilité des transactions

Conclusion sur le minage des cryptomonnaies

En conclusion, le minage représente le pilier central pour l’intégrité des blockchains, assurant la validation et l'enregistrement transparent des transactions au sein des blocs.

Malgré les critiques relatives à son empreinte énergétique, le minage offre un potentiel insoupçonné pour le développement énergétique des régions isolées. Cependant, pour que cette industrie réalise pleinement ce potentiel, il est essentiel de surmonter les obstacles significatifs tels que les problèmes d’ordre réglementaires et les défis logistiques.

Je découvre Bitcoin dans l’euphorie du bull run de 2021. Attiré tout d’abord par la spéculation, je la délaisse progressivement pour me tourner vers l’innovation sous-jacente. En parallèle de mes études, je rejoins Kryptosphere et prends un grand plaisir à démystifier la blockchain pour le plus grand nombre.

Émile Brémond

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