Minage du Bitcoin : fonctionnement, matériel et rentabilité

Ce que recouvre le minage de Bitcoin

Le minage est le mécanisme qui ajoute de nouveaux blocs de transactions à la blockchain de Bitcoin et qui met en circulation les nouveaux bitcoins. La FAQ de bitcoin.org le définit comme « le processus qui consiste à dépenser de la puissance de calcul pour traiter les transactions, sécuriser le réseau et garder tous les participants synchronisés ».

Le principe figure dès le livre blanc publié par Satoshi Nakamoto en 2008, « Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System ». Le réseau horodate les transactions en les intégrant à une chaîne de preuves de travail. Un bloc validé ne peut plus être modifié sans refaire tout le travail qu'il a demandé, ainsi que celui de tous les blocs ajoutés après lui.

N'importe qui peut participer. Selon la FAQ de bitcoin.org, il suffit de faire tourner un logiciel de minage sur du matériel spécialisé. Ce logiciel écoute les transactions diffusées sur le réseau pair à pair et les regroupe dans un bloc candidat.

La preuve de travail, étape par étape

Pour qu'un bloc soit accepté, le mineur doit produire une empreinte (un « hash ») de l'en-tête du bloc inférieure à une valeur cible fixée par le protocole. La documentation développeur de Bitcoin le formule ainsi : un nouveau bloc n'est ajouté que si son hash est au moins aussi difficile à obtenir que la difficulté attendue par le consensus.

Le livre blanc décrit la méthode. Le mineur fait varier un nombre arbitraire contenu dans le bloc, le « nonce », et calcule à chaque essai le hash du bloc avec la fonction cryptographique SHA-256. Il recommence jusqu'à obtenir une empreinte qui commence par le nombre de bits à zéro exigé. Il n'existe pas de raccourci : seul le volume d'essais compte. En revanche, n'importe quel nœud du réseau vérifie la solution en un seul calcul.

Le premier mineur qui trouve une empreinte valide diffuse son bloc. Les autres nœuds le vérifient, l'ajoutent à leur copie de la chaîne et commencent à travailler sur le bloc suivant, qui fait référence à celui-ci.

Une difficulté recalculée toutes les deux semaines

Le protocole vise un bloc toutes les dix minutes en moyenne. Le code de Bitcoin Core fixe cet espacement à 600 secondes et la période de référence à deux semaines. La FAQ de bitcoin.org précise que la découverte d'un bloc reste probabiliste : un bloc peut arriver bien avant ou bien après ces dix minutes.

Tous les 2 016 blocs, chaque nœud mesure le temps écoulé entre le premier et le dernier bloc de la période, selon la documentation développeur. La valeur idéale est de 1 209 600 secondes, soit deux semaines. Si les blocs sont arrivés plus vite, la cible baisse et la difficulté augmente. S'ils sont arrivés plus lentement, la difficulté diminue. Plus la puissance de calcul engagée sur le réseau grandit, plus il devient difficile, pour une machine donnée, de trouver un bloc.

La récompense : subvention de bloc et frais de transaction

Le mineur qui trouve un bloc se paie lui-même. Le livre blanc explique que la première transaction de chaque bloc crée de nouvelles pièces au profit de son créateur. C'est la seule manière d'émettre des bitcoins, faute d'autorité centrale. À cette subvention s'ajoutent les frais payés par les transactions incluses dans le bloc, que la documentation développeur range dans la rémunération du mineur.

La subvention est divisée par deux tous les 210 000 blocs, soit environ tous les quatre ans. La règle est inscrite dans la fonction GetBlockSubsidy de Bitcoin Core, qui part de 50 bitcoins par bloc. Le site bitcoin.org retrace les réductions successives, appelées « halvings » :

• bloc 210 000, en 2012 : de 50 à 25 BTC ;
• bloc 420 000, en 2016 : 12,5 BTC ;
• bloc 630 000, en 2020 : 6,25 BTC ;
• bloc 840 000, en 2024 : 3,125 BTC.

Le bloc 840 000 a été miné le 20 avril 2024 à 00 h 09 UTC, d'après l'explorateur mempool.space. Depuis, chaque bloc rapporte 3,125 BTC de subvention, plus les frais. La réduction suivante est attendue vers 2028, au bloc 1 050 000, où la subvention passera à 1,5625 BTC, selon bitcoin.org. Le même site rappelle que le nombre total de bitcoins est plafonné à 21 millions et que l'émission doit s'arrêter vers 2140. À terme, le livre blanc prévoit que la rémunération des mineurs repose entièrement sur les frais de transaction.

Le matériel : des machines spécialisées

Aux débuts de Bitcoin, le processeur d'un ordinateur personnel suffisait pour trouver des blocs. Ce n'est plus le cas : selon la FAQ de bitcoin.org, la seule méthode rentable aujourd'hui passe par du matériel spécialisé. Il s'agit des ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), des puces conçues pour calculer des hash SHA-256 et rien d'autre. La documentation développeur décrit le partage des tâches : le logiciel de minage envoie l'en-tête du bloc, long de 80 octets, et la cible à atteindre à l'ASIC, qui enchaîne les essais.

Une installation de minage comprend donc, outre les machines, une alimentation électrique dimensionnée pour fonctionner en continu, un système de refroidissement, un logiciel de minage, une connexion Internet stable et un portefeuille pour recevoir les récompenses.

Miner seul ou dans un pool

La documentation développeur distingue deux modes. En minage solo, le mineur cherche les blocs seul et garde l'intégralité de la subvention et des frais quand il en trouve un. Avec une part réduite de la puissance totale du réseau, ce succès peut toutefois ne jamais arriver.

Dans un pool, les mineurs mettent en commun leur puissance de calcul pour trouver des blocs plus souvent. Chacun envoie au pool des « parts » (shares) : des solutions qui atteignent une cible plus facile que celle du réseau et prouvent qu'il a fourni une fraction du travail. Le pool reverse ensuite à chaque participant une partie des gains, à peu près proportionnelle au nombre de parts produites. Le revenu devient plus régulier, diminué des frais prélevés par le pool.

De quoi dépend la rentabilité

La rentabilité d'une installation dépend de plusieurs variables qui évoluent en permanence :

• le coût d'achat des machines et leur durée de vie ;
• leur efficacité énergétique, c'est-à-dire l'électricité consommée pour une quantité de calcul donnée ;
• le prix du kilowattheure payé par le mineur ;
• la difficulté du réseau, qui augmente quand de nouvelles machines sont branchées ;
• la récompense par bloc, divisée par deux à chaque halving, et le niveau des frais de transaction ;
• le cours du bitcoin, qui fixe la valeur en euros de cette récompense.

L'électricité pèse lourd, car les machines tournent jour et nuit. Le Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index, publié par le Cambridge Centre for Alternative Finance, suit la consommation électrique estimée du réseau et l'efficacité du matériel, mesurée en joules par unité de calcul.

Chaque halving réduit mécaniquement de moitié la subvention perçue pour un même travail, et la concurrence de sociétés équipées de milliers de machines rend le minage à domicile difficile à amortir pour un particulier. La FAQ de bitcoin.org décrit le minage comme « une activité très concurrentielle » et rappelle qu'il ne faut jamais compter s'enrichir avec Bitcoin ou toute autre technologie émergente.

Le cloud mining et les promesses de rendement

Le cloud mining consiste à louer de la puissance de calcul à une société qui exploite les machines dans ses propres centres de données. Le client ne gère aucun matériel. Il dépend en revanche entièrement de l'honnêteté et de la solidité de l'opérateur, et il paie des frais qui réduisent sa part des gains.

Ces offres mettent souvent en avant des rendements chiffrés. L'Autorité des marchés financiers rappelle de manière générale que les rendements élevés garantis n'existent pas :

« Aucune société sérieuse ne peut garantir un rendement minimum avec un investissement dans les "crypto-monnaies". »

Le même document précise que des rendements élevés garantis, au-delà de 2 à 3 %, « ça n'existe pas ». Une offre de minage qui garantit un gain chiffré présente donc l'un des signaux que l'AMF associe aux arnaques.