Bitcoin Mining, a expliqué
Il est fort probable que vous entendiez la phrase «exploitation minière de bitcoins» et que votre esprit commence à vagabonder dans le fantasme occidental des pioches, de la saleté et de la rendre riche. Il se trouve que cette analogie n’est pas si loin.
Beaucoup moins séduisante mais tout aussi incertaine, l’extraction de bitcoins est effectuée par des ordinateurs très puissants qui résolvent des problèmes mathématiques complexes en calcul (lire: si complexe qu’ils ne peuvent pas être résolus à la main). La chance et le travail requis par un ordinateur pour résoudre l'un de ces problèmes équivaut à un mineur découvrant de l'or dans le sol, alors qu'il creusait dans un bac à sable. Au moment de la rédaction de cet article, un ordinateur sur 6 000 milliards de personnes aurait probablement résolu l'un de ces problèmes, mais nous en parlerons plus tard.
Le résultat de l’extraction minière de bitcoins est double. Premièrement, lorsque les ordinateurs résolvent ces problèmes mathématiques complexes sur le réseau bitcoin, ils produisent de nouveaux bitcoin, un peu comme lorsqu’une opération d’extraction extrait de l’or du sol. Et deuxièmement, en résolvant des problèmes de calcul, les mineurs de bitcoins rendent le réseau de paiement bitcoin digne de confiance et sécurisé en vérifiant ses informations de transaction.
Il y a de fortes chances que tout cela ait eu du sens. Afin d'expliquer plus en détail le fonctionnement de Bitcoin Mining, commençons par un processus un peu plus proche de chez nous: la réglementation de la monnaie imprimée.
Notions de base sur le bitcoin: Qu'est-ce que l'extraction de cryptomonnaies ">
Les consommateurs ont tendance à faire confiance aux devises imprimées, du moins aux États-Unis. C'est parce que le dollar américain est soutenu par une banque centrale appelée la Réserve fédérale. Outre de nombreuses autres responsabilités, la Réserve fédérale réglemente la production de nouvelles sommes d’argent et poursuit l’utilisation de la monnaie contrefaite.
Même les paiements numériques utilisant le dollar américain sont garantis par une autorité centrale. Lorsque vous effectuez un achat en ligne à l'aide de votre carte de débit ou de crédit, par exemple, cette transaction est traitée par une société de traitement de paiement telle que Mastercard ou Visa. Outre l'enregistrement de l'historique de vos transactions, ces sociétés vérifient que les transactions ne sont pas frauduleuses. C'est l'une des raisons pour lesquelles votre carte de débit ou de crédit peut être suspendue pendant votre voyage.
Bitcoin, en revanche, n'est pas réglementé par une autorité centrale. Au lieu de cela, bitcoin est soutenu par des millions d'ordinateurs du monde entier appelés «mineurs». Ce réseau d'ordinateurs remplit la même fonction que la Réserve fédérale, Visa et Mastercard, à quelques différences près. Comme la Réserve fédérale, Visa et Mastercard, les mineurs de bitcoins enregistrent les transactions et en vérifient l'exactitude. Contrairement à ces autorités centrales, les mineurs de bitcoins sont répartis dans le monde entier et enregistrent les données de transaction dans une liste publique à laquelle quiconque, y compris vous, peut accéder.
Lorsqu'une personne effectue un achat ou une vente à l'aide de bitcoin, nous appelons cela une «transaction». Les transactions effectuées en magasin et en ligne sont documentées par les banques, les systèmes de point de vente et les récépissés physiques. Les mineurs de Bitcoin obtiennent le même effet sans ces institutions en regroupant des transactions en blocs et en les ajoutant à un registre public appelé "blockchain".
Lorsque les mineurs de bitcoins ajoutent un nouveau bloc de transactions à la blockchain, une partie de leur travail consiste à vérifier que ces transactions sont exactes. (Plus sur la magie de la façon dont cela se produit en une seconde.) En particulier, les mineurs de bitcoins veillent à ce que les bitcoins ne soient pas dupliqués, une bizarrerie unique de monnaies numériques appelée «double dépense». Avec les monnaies imprimées, la duplication d'argent un problème. Une fois que vous avez dépensé 20 $ au magasin, le projet de loi est entre les mains du greffier. Avec la monnaie numérique, cependant, c'est une autre histoire.
Les informations numériques peuvent être reproduites relativement facilement. Ainsi, avec Bitcoin et d’autres monnaies numériques, un acheteur risque de faire une copie de son bitcoin et de l’envoyer à une autre partie tout en conservant l’original. Revenons un instant à la devise imprimée et disons que quelqu'un a essayé de dupliquer son billet de 20 $ afin de dépenser à la fois l'original et la contrefaçon dans une épicerie. Si un employé savait que les clients dupliquaient de l'argent, il leur suffirait de regarder les numéros de série des factures. Si les chiffres étaient identiques, le greffier saurait que l'argent avait été dupliqué. Cette analogie ressemble à ce que fait un mineur de Bitcoin lorsqu'il vérifie de nouvelles transactions.
Avec pas moins de 600 000 achats et ventes réalisés au cours d'une même journée, la vérification de chacune de ces transactions peut s'avérer une lourde tâche pour les mineurs, ce qui constitue une différence essentielle entre les mineurs bitcoins et la Réserve fédérale, Mastercard ou Visa. En compensation de leurs efforts, les mineurs reçoivent des bitcoins chaque fois qu’ils ajoutent un nouveau bloc de transactions à la blockchain. La quantité de nouveaux bitcoins publiés avec chaque bloc miné est appelée "récompense en bloc". La récompense de bloc est divisée par deux tous les 210 000 blocs, ou environ tous les 4 ans. En 2009, il était de 50. En 2013, il était de 25, en 2018 de 12, 5 et à mi-2020, il sera réduit de moitié à 6, 25.
À ce rythme de moitié, le nombre total de bitcoins en circulation approchera d'une limite de 21 millions, ce qui rendra la monnaie plus rare et précieuse au fil du temps, mais aussi plus coûteuse à produire pour les mineurs.
Comment fonctionne Bitcoin Mining?
Voici le piège. Pour que les mineurs de bitcoins gagnent réellement du bitcoin en vérifiant des transactions, deux choses doivent se produire. Tout d'abord, ils doivent vérifier des transactions d'une valeur de 1 mégaoctet (Mo), ce qui peut théoriquement être aussi petit qu'une transaction mais plus souvent plusieurs milliers, en fonction de la quantité de données stockée par chaque transaction. C'est la partie facile.
Deuxièmement, pour ajouter un bloc de transactions à la blockchain, les mineurs doivent résoudre un problème de calcul complexe, également appelé «preuve de travail». En fait, ils essaient de créer un nombre hexadécimal à 64 chiffres, appelé "hachage", inférieur ou égal au hachage cible. Fondamentalement, l'ordinateur d'un mineur crache des hachages à un rythme de mégahash par seconde (MH / s), de gigahashes par seconde (GH / s) ou même de térahashes par seconde (TH / s) selon l'unité, devinant toutes les possibilités. chiffres jusqu'à ce qu'ils arrivent à une solution. En d'autres termes, c'est un pari.
Le niveau de difficulté du bloc le plus récent au moment de la rédaction est d'environ 6 061 518 831 027. Autrement dit, un ordinateur produisant un hachage en dessous de la cible est sur 6 061 518 831 027 - moins de 1 sur 6 billions de dollars. Ce niveau est ajusté tous les blocs de 2016, ou environ toutes les 2 semaines, dans le but de maintenir les taux d’extraction minière constants. Autrement dit, plus les mineurs se disputeront une solution, plus le problème deviendra difficile. L'inverse est également vrai. Si la puissance de calcul est retirée du réseau, la difficulté s’adapte à la baisse pour faciliter l’exploitation.
Expliquez-le comme si j'avais cinq ans (ELI5)
Voici une analogie utile de l'éditeur de Investopedia, Euny Hong:
"Dis je dis à trois amis que je pense à un nombre compris entre 1 et 100, et j'écris ce numéro sur un morceau de papier et le scelle dans une enveloppe. Mes amis n'ont pas à deviner le nombre exact, ils ont juste être le premier à deviner un nombre inférieur ou égal au nombre auquel je pense, et le nombre de suppositions qu’il reçoit n’est pas limité.
"Disons que je pense au chiffre 19. Si l'ami A en devine 21, il perd parce que 21> 19. Si l'ami B en devine 16 et l'ami C en devine 12, alors ils sont tous deux théoriquement arrivés à des réponses viables, car 16 < 19 et 12 <19. Il n'y a pas de «crédit supplémentaire» pour Ami B, même si la réponse de B était plus proche de la réponse cible de 19.
"Maintenant, imaginez que je pose la question" devinez à quel numéro je pense ", mais je ne demande pas seulement trois amis, et je ne pense pas à un nombre compris entre 1 et 100. Je demande plutôt à des millions Je pense à un nombre hexadécimal à 64 chiffres. Maintenant, vous voyez qu'il sera extrêmement difficile de deviner la bonne réponse. "
Comment pouvez-vous rivaliser avec des millions de mineurs?
Si 1 sur 6 billions de dollars ne semble pas assez difficile tel quel, voici le piège à la capture. Les mineurs de Bitcoin doivent non seulement trouver le hachage correct, ils doivent également être les premiers à le faire.
Parce que l'extraction de bitcoins est essentiellement une conjecture, trouver la bonne réponse avant qu'un autre mineur n'ait à peu près tout à voir avec la rapidité avec laquelle votre ordinateur peut produire des hachages. Il y a tout juste dix ans, les mineurs de bitcoins pouvaient être utilisés de manière concurrentielle sur des ordinateurs de bureau normaux. Avec le temps, toutefois, les mineurs ont réalisé que les cartes graphiques couramment utilisées pour les jeux vidéo étaient plus efficaces que les ordinateurs de bureau et que les unités de traitement graphique (GPU) venaient à dominer le jeu. En 2013, les mineurs de bitcoins ont commencé à utiliser des ordinateurs spécialement conçus pour exploiter la crypto-monnaie aussi efficacement que possible, appelés circuits intégrés spécifiques à une application (ASIC). Ceux-ci peuvent aller de 500 $ à des dizaines de milliers.
Aujourd'hui, l'extraction de bitcoins est si compétitive qu'elle ne peut être réalisée de manière rentable qu'avec les ASIC les plus récents. Lorsque vous utilisez des ordinateurs de bureau, des GPU ou des modèles plus anciens d'ASIC, le coût de la consommation d'énergie dépasse en réalité les revenus générés. Même avec la toute dernière unité à votre disposition, un seul ordinateur suffit rarement à rivaliser avec ce que les mineurs appellent des "bassins miniers".
Un pool de mines est un groupe de mineurs qui combinent leur puissance de calcul et partagent le bitcoin extrait entre les participants. Un nombre disproportionné de blocs sont exploités par piscines plutôt que par des mineurs individuels. En juillet 2017, les pools et sociétés miniers représentaient environ 80% à 90% de la puissance de calcul de Bitcoin.
Bitcoin Mining est-il durable?
Entre 1 chance sur 6 000 milliards, les niveaux de difficulté et l’énorme réseau d’utilisateurs vérifiant les transactions, un bloc de transactions est vérifié environ toutes les 10 minutes. Mais il est important de se rappeler que 10 minutes est un objectif, pas une règle.
Le réseau bitcoin peut traiter environ sept transactions par seconde, les transactions étant consignées dans la blockchain toutes les 10 minutes. Toutefois, à mesure que le réseau d'utilisateurs de bitcoin continue de croître, le nombre de transactions effectuées en 10 minutes dépassera éventuellement le nombre de transactions pouvant être traitées en 10 minutes. À ce stade, les temps d'attente pour les transactions commenceront et continueront à s'allonger, à moins que le protocole Bitcoin ne soit modifié.
Cette question au cœur du protocole Bitcoin est connue sous le nom de «redimensionnement». Alors que les mineurs de bitcoins s'accordent généralement pour dire qu'il faut faire quelque chose pour résoudre le problème du redimensionnement, il y a moins de consensus sur la manière de procéder. Au moment de la rédaction, il existe deux solutions majeures au problème de redimensionnement: soit (1) pour réduire la quantité de données nécessaire à la vérification de chaque bloc, soit (2) pour augmenter le nombre de transactions que chaque bloc peut stocker. Avec moins de données à vérifier par bloc, la solution 1 rendrait les transactions plus rapides et moins chères pour les mineurs. La solution 2 traiterait de la mise à l'échelle en permettant de traiter plus d'informations toutes les 10 minutes.
En juillet 2017, les mineurs de bitcoins et les sociétés minières représentant environ 80% à 90% de la puissance de calcul du réseau ont décidé d'incorporer un programme permettant de réduire la quantité de données nécessaire à la vérification de chaque bloc. C'est-à-dire qu'ils sont allés avec la solution 1.
Le programme que les mineurs ont voté pour l’ajout au protocole Bitcoin est appelé un témoin séparé, ou SegWit. Ce terme est une fusion de Segregated, qui signifie «séparer», et de témoin, qui se réfère à «des signatures sur une transaction bitcoin». Le témoin séparé, alors, signifie séparer les signatures de transaction d'un bloc - et les attacher comme un bloc étendu. Bien que l’ajout d’un seul programme au protocole Bitcoin ne semble pas être une solution, on a estimé que les données de signature représentaient jusqu’à 65% des données traitées dans chaque bloc de transactions.
Moins d'un mois plus tard, en août 2017, un groupe de mineurs et de développeurs ont lancé une fourchette difficile, laissant le réseau de bitcoins créer une nouvelle devise à l'aide du même code que bitcoin. Bien que ce groupe ait reconnu la nécessité de trouver une solution à l’échelle, il craignait que l’adoption de la technologie des témoins séparés ne résolve pas complètement le problème de l’échelle.
Au lieu de cela, ils ont opté pour la solution 2. La devise résultante, appelée «bitcoin cash», a porté la taille de bloc à 8 Mo afin d’accélérer le processus de vérification et de permettre une performance d’environ 2 millions de transactions par jour. Le 10 février 2019, Bitcoin Cash était évalué à 122, 45 USD, contre 3 605, 01 USD pour Bitcoin.
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