Le mécanisme du minage

Parmi toutes les nouvelles monnaies num&eacute;riques, le bitcoin reste de loin la plus c&eacute;l&egrave;bre et la plus utilis&eacute;e. Pourtant, son fonctionnement demeure bien myst&eacute;rieux pour le grand public et parmi les questions les plus fr&eacute;quentes, celle du m&eacute;canisme du minage (ou du r&ocirc;le des mineurs) est la plus souvent pos&eacute;e. Le bitcoin a &eacute;t&eacute; cr&eacute;&eacute; fin 2008 pour r&eacute;aliser des transferts d'argent entre deux personnes sans faire intervenir une quelconque autorit&eacute; ou institution financi&egrave;re jouant le r&ocirc;le de tiers de confiance. La validation de chaque transaction est effectu&eacute;e par des volontaires qui aspirent &agrave; &ecirc;tre r&eacute;compens&eacute;s en nouveaux bitcoins . Cette communaut&eacute; de participants qui ne se connaissent pas a priori joue en quelque sorte le r&ocirc;le de tiers de confiance. Par analogie avec les chercheurs d'or qui exploitent les mines pour extraire quelques p&eacute;pites &agrave; la force du poignet, ces volontaires ont &eacute;t&eacute; appel&eacute;s les mineurs. Au tout d&eacute;but de l'histoire du bitcoin , le minage pouvait &ecirc;tre r&eacute;alis&eacute; par un micro-ordinateur un peu gonfl&eacute; et le mineur &eacute;tait une personne physique qui participait &agrave; la validation des transactions avec des gains fr&eacute;quents de 50 bitcoins , ce dernier ne valant presque rien en contrepartie du dollar. Certains ont accumul&eacute; une grosse somme de bitcoins , parfois sans y pr&ecirc;ter attention, jusqu'&agrave; ce que ce dernier flambe, valant jusqu'&agrave; 10 millions de fois plus que son cours d'introduction. Aujourd'hui, la validation est l'affaire de pools de minage, concentrant un nombre important de machines, ce qui constitue une puissance de calcul consid&eacute;rable. Cette concentration est le seul moyen actuellement d'esp&eacute;rer acqu&eacute;rir de temps en temps un gain, fix&eacute; aujourd'hui &agrave; 25 bitcoins . La plupart de ces pools de validation se trouveraient en Chine. Probl&egrave;me math&eacute;matique L'int&eacute;r&ecirc;t &agrave; proprement parler du bitcoin est de permettre des transferts d'argent entre personnes : Alice doit 1 bitcoin &agrave; Bruno ; les deux protagonistes utilisent par exemple un wallet &agrave; bitcoins . Une fois sign&eacute;e par les deux parties, la transaction est m&eacute;lang&eacute;e &agrave; d'autres transactions dans ce qui est appel&eacute; un &laquo; bloc &raquo;. Le r&ocirc;le des mineurs est de v&eacute;rifier l'int&eacute;grit&eacute; de toutes les transactions de ce bloc. Ils font tous le m&ecirc;me travail, mais un seul sera r&eacute;compens&eacute; &agrave; chaque bloc et gagnera un certain nombre de nouveaux bitcoins . En l'occurrence, les mineurs vont valider ici le transfert entre Alice et Bruno en contr&ocirc;lant qu'Alice n'a pas d&eacute;j&agrave; d&eacute;pens&eacute; le bitcoin . Ils se servent pour cela de tout l'historique des transactions qui est garanti par un m&eacute;canisme cryptographique de scellement. Cette m&eacute;moire se pr&eacute;sente sous la forme de blocs cha&icirc;n&eacute;s les uns aux autres, pour en garantir une totale int&eacute;grit&eacute;. Le fichier proprement dit de toutes ces transactions est nomm&eacute; Ledger (Grand Livre de comptes) et il est recopi&eacute; sur tout le r&eacute;seau pour servir &agrave; la validation. Le protocole permettant de cha&icirc;ner les transactions valid&eacute;es les unes aux autres, de les m&eacute;moriser et de les recopier, est nomm&eacute; blockchain . Parall&egrave;lement, il est donc demand&eacute; &agrave; ces mineurs de r&eacute;soudre un probl&egrave;me math&eacute;matique dimensionn&eacute; pour prendre environ 10 minutes avant de trouver les bons chiffres, un peu comme une loterie. Cet exercice demande des ressources machine consid&eacute;rables lorsqu'il y a beaucoup de participants et constitue ce qui est nomm&eacute; une preuve de travail ( Proof of Work ), autrement dit une preuve d'une implication forte au m&eacute;canisme de validation. Le mineur qui a trouv&eacute; le premier la solution propose son bloc valid&eacute; avec le r&eacute;sultat du probl&egrave;me sur le r&eacute;seau aux autres mineurs qui peuvent v&eacute;rifier ce dernier quasi instantan&eacute;ment. Le bloc promu entre dans la cha&icirc;ne de blocs et le mineur r&eacute;compens&eacute; re&ccedil;oit 25 bitcoins . Le transfert d'Alice et Bruno, d&ucirc;ment scell&eacute;, est cha&icirc;n&eacute; &agrave; toutes les transactions ant&eacute;rieures et entre dans le Grand Livre. Les mineurs peuvent alors s'attaquer au bloc suivant. M&eacute;canisme d&rsquo;incitation La probabilit&eacute; d'avoir ins&eacute;r&eacute; un bloc qui sera par la suite &laquo; d&eacute;fait &raquo; ou &laquo; r&eacute;pudi&eacute; &raquo; par le syst&egrave;me existe, mais elle est tr&egrave;s faible et le devient d'autant plus qu'avec le temps d'autres blocs ont enfoui votre bloc. Le transfert devient ainsi quasiment valide apr&egrave;s dix minutes environ et statistiquement non r&eacute;pudiable au bout de 4 ou 5 fois 10 minutes. La dur&eacute;e de 10 minutes correspond au rythme de validation choisi par le cr&eacute;ateur pour laisser le temps au r&eacute;seau de diffuser les nouveaux blocs valid&eacute;s afin que chaque nœud ait une image exacte du contenu du Grand Livre. Si deux mineurs trouvent en m&ecirc;me temps une solution valide au probl&egrave;me pos&eacute;, le m&eacute;canisme de diffusion choisira &agrave; terme la cha&icirc;ne la plus longue d&eacute;j&agrave; form&eacute;e. Pour tromper la blockchain , il faudrait poss&eacute;der en th&eacute;orie plus de la moiti&eacute; de la puissance totale du r&eacute;seau, ce qui est infiniment peu cr&eacute;dible, compte tenu de la puissance actuellement en vigueur. La valeur du montant du transfert ne change rien &agrave; la m&eacute;canique de validation a priori . Si le montant de la transaction est tr&egrave;s faible, on peut estimer que ces dix minutes de validation sont bien longues pour des broutilles et que, dans le cas de montant important, le fait d'attendre une heure pour des op&eacute;rations on&eacute;reuses de pair &agrave; pair est moins g&ecirc;nant. La m&eacute;canique incluant ce type de minage fond&eacute; sur une preuve de travail peut &ecirc;tre consid&eacute;r&eacute;e comme inadapt&eacute;e pour miner chacune des nombreuses transactions de faibles montants. Un syst&egrave;me de compensation externe au protocole est sans doute n&eacute;cessaire pour absorber les petites transactions. D'autant que le minage en lui-m&ecirc;me d&eacute;pense beaucoup d'&eacute;nergie pour refroidir des machines qui s'&eacute;chinent &agrave; r&eacute;pondre au probl&egrave;me math&eacute;matique en calculant de nombreuses empreintes num&eacute;riques (hash), calcul particuli&egrave;rement gourmand en ressources machine. L'int&eacute;r&ecirc;t de ce m&eacute;canisme de calcul d'empreintes est qu'il peut &ecirc;tre facilement redimensionn&eacute; pour maintenir le temps de recherche &agrave; 10 minutes en l'occurrence, en fonction du nombre de machines dans le r&eacute;seau. Ces calculs d'empreintes permettent en revanche une validation imm&eacute;diate du r&eacute;sultat par les autres membres du r&eacute;seau ; elles sont donc faciles &agrave; dimensionner et faciles &agrave; v&eacute;rifier. Preuve d&rsquo;investissement Toutes les 10 minutes donc, le syst&egrave;me r&eacute;compense un mineur, le mineur gagnant, et lui remet 50 bitcoins , du moins cette r&eacute;compense a concern&eacute; les quatre premi&egrave;res ann&eacute;es. Ensuite cela a &eacute;t&eacute; 25 bitcoins les 4 ann&eacute;es suivantes (de novembre 2012 &agrave; novembre 2016), la r&eacute;compense actuelle, puis ce sera encore la moiti&eacute; les 4 ann&eacute;es d'apr&egrave;s, et ainsi de suite jusqu'au dernier Satoshi, en l'an 2140 environ, que l'on ne saurait couper en deux ! Un Satoshi est en effet la division ultime du bitcoin : il faut 100 millions de Satoshis pour avoir 1 bitcoin . &Agrave; la fin, c'est donc un total de 21 millions de bitcoins qui aura &eacute;t&eacute; r&eacute;tribu&eacute;, la moiti&eacute; les 4 premi&egrave;res ann&eacute;es, le quart les 4 ann&eacute;es suivantes et ainsi de suite, comme une peau de chagrin. Ce ne sera plus donc la r&eacute;compense qui motivera les mineurs &agrave; l'avenir, il faudra trouver d'autres m&eacute;canismes d'incitation. Il existe d'ores et d&eacute;j&agrave; des soldes permettant de laisser une r&eacute;compense, un pourboire, au mineur gagnant dans la transaction. Certains chercheurs proposent de remplacer cette Preuve de travail (PoW) par une Preuve d'investissement (PoS &ndash; Proof of Stake ) beaucoup moins &eacute;nergivore o&ugrave;, pour le mod&egrave;le le plus simple, c'est le nombre de pi&egrave;ces (de monnaie) propos&eacute;es par l'investisseur qui lui permet de traiter ce bloc. Ce syst&egrave;me appara&icirc;t en revanche moins s&ucirc;r ; l'id&eacute;e est donc de combiner les deux syst&egrave;mes, pour tirer le meilleur des deux mondes. Par exemple, pour r&eacute;soudre le probl&egrave;me de la performance, il faut cr&eacute;er des cha&icirc;nes parall&egrave;les (side-chains) dont le fonctionnement plus l&eacute;ger pourrait &ecirc;tre fond&eacute; sur la PoS (Investissement) et recopier les r&eacute;sultantes sur la blockchain principale ficel&eacute;e par la PoW (Travail).

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