Le minage et la preuve de travail

Le minage est la façon dont Bitcoin décide qui ajoute le prochain bloc, et c'est par lui que de nouveaux bitcoins entrent en circulation. Les mineurs rivalisent en dépensant de la puissance de calcul sur une énigme de devinettes. Cette leçon explique l'énigme et pourquoi elle protège le réseau.

Le travail des mineurs

Un mineur rassemble les transactions en attente dans un bloc candidat et vérifie qu'elles respectent les règles. Le réseau n'acceptera ce bloc que lorsque le mineur aura gagné un concours.

L'énigme

Le mineur ajoute au bloc un nombre, appelé nonce, et en calcule le hachage. La règle : le hachage du bloc doit être inférieur à une cible fixée par le réseau. Les hachages sont imprévisibles, il n'existe donc aucun raccourci. Le mineur change le nombre et réessaie.

Sur l'ensemble du réseau, les machines de minage font des centaines de trillions de ces essais chaque seconde. Le premier mineur qui trouve un hachage valide diffuse le bloc, et tout autre nœud peut le vérifier en un seul calcul. Difficile à produire, facile à vérifier : c'est la preuve de travail.

La récompense

Le mineur gagnant reçoit des bitcoins nouvellement créés, plus les frais payés par les transactions du bloc. C'est la seule façon dont de nouveaux bitcoins sont créés. Depuis avril 2024, la part nouvelle est de 3,125 bitcoins par bloc, et la Leçon 5 explique comment elle diminue.

La difficulté maintient dix minutes entre les blocs

Si davantage de mineurs arrivent, les blocs arriveraient plus vite. Donc tous les 2 016 blocs, soit environ deux semaines, le réseau ajuste la cible pour ramener la moyenne à dix minutes. Plus de puissance de minage rend l'énigme plus difficile. Cela ne crée pas plus de bitcoins.

Pourquoi cela sécurise le réseau

Pour réécrire l'historique, un attaquant doit refaire la preuve de travail du bloc qu'il modifie et de tous les blocs suivants. Il doit ensuite dépasser la chaîne honnête, ce qui demande plus de puissance de calcul que tout le reste du réseau réuni. On parle souvent d'attaque à 51 %.

Sur Bitcoin, le coût en machines et en électricité est dissuasif. Les petites cryptomonnaies à preuve de travail sont des cibles plus faciles : des chercheurs du MIT y ont recensé plus de 40 réécritures profondes de chaîne depuis 2019.

Le coût : l'énergie

La preuve de travail consomme beaucoup d'électricité par conception, et c'est la principale critique qu'on lui adresse. Des chercheurs de Cambridge ont estimé que le minage de Bitcoin a consommé environ 120 térawattheures en 2023, soit entre 0,2 % et 0,9 % de la demande mondiale d'électricité. Le minage se fait désormais avec des machines spécialisées, souvent dans de grandes installations, par des mineurs qui mettent leurs efforts en commun et partagent les récompenses.

D'autres réseaux se sécurisent autrement. Ethereum est passé en septembre 2022 à une méthode appelée preuve d'enjeu, qui a réduit sa consommation d'énergie d'environ 99,95 %. La Leçon 8 la présente.