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Bitcoin hashrate et difficulté

<div class="wp-block-image"><figure class="aligncenter"><img src="https://web.d.center/wp-content/uploads/2021/04/mining-and-ecology.png" alt="bitcoin mining ecology" class="wp-image-1858"/></figure></div>





Le minage est-il nocif pour la planète? La seule façon de le savoir est d’analyser les sources d'énergie utilisées - vertes ou non - et de comparer les cryptos à leurs alternatives traditionnelles.



Il est certain que le minage nécessite d’importantes quantités d’électricité. C’est ce qui permet aux blockchains basées sur la <a href="https://d.center/fr/explore/proof-of-work" class="ek-link">PoW</a>, comme <a href="https://d.center/fr/explore/bitcoin" class="ek-link">Bitcoin</a>, d’avoir un très haut niveau de sécurité et de fiabilité : l'électricité et le matériel de minage sont le prix à payer pour bénéficier d’un réseau hautement sécurisé résistant aux attaques et aux acteurs mal intentionnés.



Il est clair que cela pose des questions d’ordre écologique. Est-il raisonnable de dépenser (certains diront même gaspiller) autant d’énergie pour miner des cryptomonnaies ?



La consommation d’électricité n’est pas nocive pour la planète. Ce qui est nocif c’est la production d’électricité à partir des sources polluantes: charbon,&nbsp; pétrole et autres combustibles fossiles. Quand on veut analyser l’impact du minage sur l’environnement, il faut d’abord se poser la question “D’où vient l’électricité?”, suivie par “Qu’est-ce que ce cryptoactif vise à accomplir?”. Si une blockchain est conçue pour remplacer ou prendre une partie d’une activité exercée par d'autres, il faut comparer leurs empreintes carbone respectives.



<h2>D’où vient l'électricité utilisée pour le minage?&nbsp;</h2>



La production d’électricité la moins chère peut être trouvée près de sources d'énergies renouvelables, comme des barrages ou des champs d’éoliennes. L'électricité étant très difficile à transporter et à stocker, ces sources ont souvent des capacités inutilisées ou simplement des productions perdues. La chance des fermes de minage est de pouvoir, contrairement aux banques, ne pas s'installer dans des villes, mais&nbsp; au plus près de ces sources d'énergies, profitant alors d’une électricité verte et peu coûteuse.&nbsp;&nbsp;



Et c’est ce que font effectivement les fermes de minage. Le minage globale du Bitcoin est estimé d'avoir 57.7% de l'énergie renouvelable dans son mix, selon le rapport du <a href="https://bitcoinminingcouncil.com/wp-content/uploads/2021/10/2021.10.19-Q3-BMC-Presentation-Materials-Final.pdf" class="ek-link">BMC du Septembre, 2021</a>.



Depuis l'exode des mineurs de <a href="https://d.center/posts/china-banning-bitcoin-mining" class="ek-link">la Chine</a> en été 2021 (65% du hashrate mondial a été produis par les mineurs chinois avant, utilisant le mix de hydro-énergie et du charbon), puis <a href="https://d.center/posts/crypto-miners-leaving-kazakhstan" class="ek-link">du Kazakhstan</a> en automne 2021 (une partie des mineurs chinois ont brièvement atterris là-bas, puis repartis quand il est devenu évident que les ressources énergétiques du pays - principalement le charbon - n'étaient pas suffisants), la part du minage utilisant le charbon a décliné significativement.



Beaucoup de fermes de minage utilisent l'hydroélectricité et l'énergie éolienne aux US (états de Washington et New-York, Texas), en Canada, en Scandinavie, dans le Caucase. Des fermes sont aussi construites en Islande, un pays qui jouit d’une abondante énergie géothermique, et au-delà du cercle polaire autour de la ville russe de Norilsk, où des températures pouvant atteindre -40°C peuvent refroidir naturellement les équipements.&nbsp;



Il y a aussi des situations où le minage de cryptos est directement bénéficiaire à l’environnement, par exemple dans le cas du gaz délaissé - un sous-produit de l’extraction du pétrole difficile à capturer et à transformer, et qui de ce fait est souvent simplement et directement rejeté dans l'atmosphère. Des fermes de minage peuvent être construites près des zones d’extraction pétrolière (les projets en cours comprennent&nbsp; le Texas et le Dakota du Nord) et utiliser le gaz délaissé pour miner au lieu de polluer l’air.



Pour le moment le minage de crypto n’est pas neutre en émissions carbonées, mais beaucoup d'efforts et de recherches sont réalisés pour qu’il le devienne. D’importantes levées de fonds réalisées par des mineurs “verts”, comme Iris Energy, Gryphon or MintGreen, en témoignent. Ceci ne concerne pas seulement le minage “vert”, mais aussi l’optimisation énergétique : des projets de recyclage de la chaleur produite en minant dans la production d’eau chaude se développent aussi, avec par exemples des programmes pilotes de MintGreen incluant une distillerie de whiskey et une installation de production de sel de mer au Canada.



<h2>A quoi sert le minage ?</h2>



La blockchain est une alternative décentralisée aux organisations traditionnelles, et son empreinte carbone doit être considérée comme une alternative à l’empreinte carbone du système qu’elle remplace.



Dans le cas du Bitcoin ce sont les [tooltip content=" monnaies fiduciaires sans valeur intrinsèque et dépendant du gouvernement et de la banque centrale (comme dollars ou euros) "] monnaies fiat [/tooltip] et l'or.



L’université de Cambridge a créé un<a href="https://cbeci.org/"> Index de la consommation électrique du Bitcoin</a> qui calcule la puissance du réseau Bitcoin en temps réel. La consommation électrique en août 2021 est environ de 14.6 GW, ce qui correspond annuellement à 128 TWh. L'étude de BMC, plus récente (September 2021), indique la consommation de 188 TWh. Pour mettre les choses en perspective, l'énergie consommée par les appareils électroniques laissés <a href="https://www.nrdc.org/sites/default/files/home-idle-load-IP.pdf">toujours branchés</a> dans les foyers américains (données 2015) est estimée à 1375 TWh - 7 fois plus! 



Il y a beaucoup moins d’études sur l’impact écologique du système bancaire ( comme beaucoup d’autres qu’on estime allant de soi), mais il est possible de faire quelques estimations. 



 Une étude de <a href="https://docsend.com/view/adwmdeeyfvqwecj2">Galaxy Digital datant de mai 2021</a> a trouvé que le système bancaire consomme plus de 263 TWh selon seulement 4 métriques: branches, serveurs, distributeurs et les data centers des réseaux des cartes bancaires). Les bureaux, les serveurs et la majorité des distributeurs de billets se trouvent en agglomérations et n’ont pas d'autres choix que de se servir du réseau électrique local, qui souvent n’aura qu’une faible partie d’énergie renouvelable dans son mix énergétique - ce qui rend l’électricité utilisée par le système bancaire polluante. Mais le vrai empreint carbone du secteur bancaire est encore plus grand, quand on considère tous ses aspects: le transport des employés, que ce soit en voiture ou en jet privé, le transport des espèce... etc) 





L'industrie de minage de l'or, quand a elle, a été mieux étudiée. L'exploitation aurifère a un impacte désastreux sur l'environnement: elle pollue des sols et cours d’eau par l’emploi de produits chimiques, accélère la déforestations, expose les humains aux vapeurs toxiques... A part cela, elle consomme environ 571 TWh par an.







Donc, 128 à 188 KWh pour le Bitcoin avec 58% d’énergie verte contre 140 TWh avec principalement l’énergie non renouvelable pour le système bancaire et 571 TWh + pollution pour l'or. Tout bien considéré, il est peut être un peu hâtif de considérer Bitcoin comme l’ennemi de la planète aujourd’hui et encore moins demain, vu la trajectoire suivie en termes de minage “vert”.





Aussi improbable que cela puisse sembler, Bitcoin pourrait être une alternative plus écologique aux monnaies fiat. Les financements (aujourd’hui déjà conséquents) du minage plus écologique et l’optimisation de l'énergie utilisée sont des étapes clés pour créer un Bitcoin “carbone-neutre”. De plus, les efforts déployés par des mineurs pour trouver des solutions vertes peuvent aussi être bénéfiques aux autres secteurs d’activité.

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Qu’est-ce que le Bitcoin et pourquoi il pourrait devenir une alternative à nos monnaies habituelles, telles que dollars et euros?



<figure class="wp-block-image"><img src="https://web.d.center/wp-content/uploads/2020/10/bitcoin-l-1-1024x413.jpg" alt="" class="wp-image-1289"/></figure>



<h2 class="wp-block-heading">Bitcoin et bitcoin</h2>



Bitcoin est au même temps le nom de la blockchain et de la cryptomonnaie qu'elle contient. Pour faire la distinction entre les deux, Bitcoin la blockchain s'écrit généralement avec un B majuscule.



Les fondements de la technologie ont été décrits pour la première fois dans le white paper de Satoshi Nakamoto (pseudonyme) publié en 2008 et intitulé “A Peer-to-Peer Electronic Cash System". 



Ceci n’était pas le premier essai de créer une monnaie numérique, mais ce fut le premier à réussir à résoudre les nombreux problèmes inhérents à cette création, qui avaient causé l'échec des précédentes tentatives. Pour réussir cette prouesse Satoshi Nakamoto à utilisé les résultats de dizaines d’années de recherche, en particulier dans les domaines de la cryptographie et des systèmes distribués, et les a brillamment combiné pour aboutir à la création d’une monnaie numérique rapide, sécurisée, indépendante et sans frontières.



<h3 class="wp-block-heading">Bitcoin est constitué :</h3>



<ul>
<li>du protocole Bitcoin&nbsp; - un programme informatique mettant en oeuvre un ensemble de règles et d'algorithmes qui permet l’émission des bitcoins et la validation des transactions par un consensus du réseau (une méthode pour s’assurer de la fiabilité des participants et pour arriver à un accord de l’ensemble de ceux-ci sur l’état des transactions; le consensus du Bitcoin s’appelle la preuve du travail, ou <a href="https://d.center/explore/proof-of-work" class="ek-link">PoW</a>)</li>



<li>d’un <a href="https://d.center/explore/p2p-network" class="ek-link">réseau P2P</a> (pair à pair) qui exécute le protocole - sans serveur central, ce réseau P2P est constitué d’ordinateurs égaux en droits (quiconque le veut peut y participer) qui vérifient les transactions et qui peuvent de plus choisir de participer à l’émission des bitcoins et à la confirmation des transactions.</li>
</ul>



L'exécution du protocole Bitcoin résulte en la création d’un registre public distribué (la blockchain) ou l’ensemble des transactions effectuées sont stockées. Tout le monde peut consulter la blockchain et ses transactions du Genesis block jusqu'à présent.



Les bitcoins sont émis selon le protocole Bitcoin en tant que récompense pour maintenir le réseau et leur transfert s'opère sans intermédiaire ni autorité centrale, ce qui signifie que contrairement aux [tooltip content=" monnaie fiduciaire sans valeur intrinsèque qui est soutenue par et dépend du gouvernement (e.g. dollars ou euros)"] monnaies-fiat [/tooltip] , les bitcoins ne dépendent pas du gouvernement ou de banques pour leur émission et leur circulation. 



La seule chose qui permet de contrôler les bitcoins est la clé privée associée à chaque adresse Bitcoin et accessible exclusivement à son propriétaire. 



<h2 class="wp-block-heading">Bitcoin comme une alternative aux monnaies fiat</h2>



Réserve de valeur. Aucune entité ne peut modifier le code de Bitcoin : celui-ci est sauvegardé et exécuté sur un réseau P2P, constitué des milliers d’ordinateurs indépendants répartis sur toute la surface du globe. 



Cela constitue la garantie que “ le code est la loi” et que les règles déterminées par ce code ne changeront jamais, sauf si une majorité du réseau en décide ainsi. Cette stabilité est particulièrement importante quand il s’agit des règles d'émission de la monnaie : le rythme d'émission des bitcoins est connu d’avance et est divisé par deux tous les 4 ans. Cette formule codée dans le protocole garantit qu’il n’y aura jamais plus de 21 millions de bitcoins créés. 



Dans un monde où les banques centrales peuvent émettre autant de monnaies qu’elles veulent, Bitcoin représente une remarquable réserve de valeur.



Libre utilisation. Bitcoin est public et open source, permettant à qui le souhaite de rejoindre son réseau en y participant ou en l’utilisant. Tout le monde peut charger un wallet Bitcoin pour envoyer et recevoir des bitcoins, et ceci sans avoir la nécessité d’une quelconque autorisation. 



C’est une formidable possibilité, au vu de la lourdeur et des restrictions du système bancaire, sans parler de tous les non-bancarisés qui se trouvent hors système. Qui plus est dans les pays autoritaires, où l'accès à la monnaie est souvent utilisé comme moyen de répression, l’accessibilité de Bitcoin peut s'avérer vitale.



<h2 class="wp-block-heading">Mises à jour et développements sur Bitcoin</h2>



Le protocole Bitcoin a été créé à l’origine par Satoshi Nakamoto, cependant comme tout programme informatique celui-ci doit pouvoir être modifié de manière à en renforcer la sécurité et à y introduire de nouvelles fonctionnalités. La manière dont ces changements peuvent s’effectuer dépend de la <a href="https://d.center/explore/bitcoin-governance" class="ek-link">gouvernance </a>de la blockchain, et dans le cas de Bitcoin la communauté (tous ceux qui sont en interaction avec la blockchain) y joue un rôle critique. 



Au-delà du protocole Bitcoin lui-même, il existe de nombreux développements visant principalement à améliorer sa performance et à ajouter de nouvelles fonctionnalités, notamment en exécutant des transactions hors blockchain principale sur ce qu’on appelle les layer 2. 



La solution de layer-2 la plus populaire de Bitcoin est le Lightning Network, qui augmente considérablement le débit des transactions et réduit les frais de réseau.

<figure class="wp-block-image"><img src="https://web.d.center/wp-content/uploads/2020/10/bitcoin-mechanism-l-1-1024x414.jpg" alt="" class="wp-image-1318"/></figure>



Bitcoin est un assemblage de technologies et de principes qui interagissent de manière spécifique assurant le bon fonctionnement du système. Alors comment ça marche? 



<div class="wp-block-image"><figure class="aligncenter"><img src="https://web.d.center/wp-content/uploads/2020/10/Le-mécanisme-du-Bitcoin.svg" alt="" class="wp-image-1317"/></figure></div>



<a href="https://d.center/explore/bitcoin-keys-and-addresses" class="ek-link">Clés et adresses</a>. Bitcoin est un système décentralisé sans tiers de confiance, ce qui implique que seul le possesseur des bitcoins peut en disposer, et ceci à sa libre guise. Ces caractéristiques nécessitent une sécurité totale et Bitcoin y pourvoit par un système cryptographique de clés et d’adresses.



<a href="https://d.center/explore/bitcoin-wallets" class="ek-link">Wallets</a>. Les wallets (portefeuilles) sont des programmes capables de communiquer avec le réseau Bitcoin. Ils génèrent des clés et des adresses permettant d’envoyer et de recevoir des bitcoins et peuvent reconstituer une balance particulière en bitcoins en interrogeant la blockchain. 



Les <a class="ek-link" href="https://d.center/explore/bitcoin-transaction">transactions</a><a class="ek-link" href="https://d.center/explore/bitcoin-transaction"> </a>sont générées et transmises par les wallets. Les transactions Bitcoin ont une structure spécifique appelée UTXO et sont codées dans un langage simple dénommé script, assurant la robustesse du système. 



Le <a class="ek-link" href="https://d.center/explore/bitcoin-network">réseau Bitcoin</a> est un réseau pair à pair (<a class="ek-link" href="https://d.center/explore/p2p-network">P2P</a>), ce qui signifie que les ordinateurs du réseau (noeuds) communiquent entre eux sans serveur central. Les noeuds du réseau exécutent le protocole Bitcoin pour vérifier la validité des transactions (l’envoyeur est bien le possesseur des bitcoins qu’il envoie et ceux-ci sont en nombre suffisant) et la validité du bloc candidat (les transactions confirmées et regroupées en un bloc) envoyé par un mineur, puis ils les propagent dans le réseau. 



Un <a href="https://d.center/explore/bitcoin-consensus-and-mining" class="ek-link">consensus</a> est nécessaire pour déterminer quel noeud spécifique ajoutera le prochain bloc à la blockchain et pour assurer que ce bloc est valide. Bitcoin utilise un consensus dénommé Preuve de Travail ( en anglais <a href="https://d.center/explore/proof-of-work" class="ek-link">Proof-of-Work</a>, ou PoW), où les noeuds doivent résoudre un problème cryptographique nécessitant une importante dépense d'énergie et un matériel spécifique. En récompense pour ce travail le noeud ayant résolu le problème pourra ajouter un nouveau bloc et recevoir par la même des bitcoins créés à cette occasion. Ce travail d'extraction de bitcoins s’appelle minage, et les noeuds qui l’effectuent - mineurs. Le minage (mining en anglais) est la seule manière de créer de nouveaux bitcoins. 



Le mineur qui trouve la PoW transmet son bloc candidat dans le réseau, et si le réseau le valide, les mineurs commencent à travailler sur le bloc suivant. Chaque bloc contenant une référence cryptographique du bloc précédent, cela forme une chaîne de blocs, d'où la dénomination <a class="ek-link" href="https://d.center/explore/bitcoin-blockchain">blockchain</a>.

<figure class="wp-block-image"><img src="https://web.d.center/wp-content/uploads/2020/11/MINING-1024x398.jpg" alt="" class="wp-image-1347"/></figure>



Le consensus de Bitcoin est un moyen de mettre d’accord les membres du réseau sur le prochain bloc, les motiver à maintenir la blockchain et gérer l’émission des bitcoins.



Tous les nœuds du réseau Bitcoin ayant les mêmes droits, le système a besoin d’un mécanisme pour déterminer lequel d’entre eux pourra ajouter le prochain bloc à la blockchain. Cette décision est importante, car un nœud malveillant pourrait être tenté de réécrire l’histoire et dépenser deux fois les mêmes bitcoins - une menace connue sous le nom de double dépense.&nbsp; 



<h2>Proof-of-Work </h2>



Le consensus utilisé par Bitcoin s’appelle la <a href="https://d.center/fr/explore/proof-of-work" class="ek-link">Proof-of-Work</a>, appelé en français la Preuve du Travail. Le travail en question consiste à trouver un hash de l'entête du bloc qui commencera avec un certain nombre de ‘0’. Le hash est obtenu en appliquant une fonction cryptographique de hachage qui transforme n’importe quel volume d’information en un résultat alphanumérique d’une longueur fixe. C’est aussi une fonction one-way, c’est-à-dire irréversible - il est facile de hacher une information, mais quasiment impossible de deviner l’information à partir d’un hash. 



Pour arriver à un hash de l'entête d'un bloc qui commencera avec des ‘0’, les nœuds appelés mineurs vont rajouter un nombre appelé nonce - il modifiera l’information dans l'entête et par conséquent son hash. Plus le nombre de ‘0’ exigés est grand, plus le travail est difficile (le nombre de solutions possibles diminue), augmentant le nombre de nonces qu’un mineur devra essayer pour arriver à produire la Proof-of-Work. 



<div class="wp-block-image"><figure class="aligncenter"><img src="https://web.d.center/wp-content/uploads/2020/10/PoW-Copy.svg" alt="" class="wp-image-1338"/></figure></div>



Le site <a href="https://demoblockchain.org/block">https://demoblockchain.org</a> propose un excellent outil pratique pour comprendre l’essence de la blockchain, notamment le mécanisme de la PoW, nous vous le conseillons vivement. 



Le minage est un processus très gourmand en électricité et nécessite du matériel informatique spécialisé pour être efficace. L’argent qu’un mineur dépense pour ajouter un bloc est en quelque sorte un gage de son honnêteté: il investit littéralement dans la sécurité du réseau. 



<h2>Récompense de mineur</h2>



Le mineur ayant trouvé une PoW transmet son bloc au reste du <a href="https://d.center/fr/explore/bitcoin-network" class="ek-link">réseau Bitcoin</a> qui le vérifie. Si le bloc est validé, il est intégré à la blockchain et les mineurs commencent à travailler sur le prochain bloc qui portera une référence au bloc précédent. 



Pour se récompenser de ce travail, le mineur inscrit dans le bloc une <a href="https://d.center/fr/explore/bitcoin-transaction" class="ek-link">transaction </a>spéciale appelée coinbase, qui génère une quantité prédéfinie de nouveaux bitcoins et les attribue à l’adresse du mineur. La coinbase lui envoie aussi les frais versés par les gens qui ont initié les transactions incluses dans ce bloc. Cependant le mineur doit attendre l’ajout de 100 blocs supplémentaires avant de pouvoir empocher sa récompense (pour être sûr de l’acceptation du bloc). 



<h2>Création des bitcoins</h2>



 Le protocole Bitcoin est codé de manière à ce qu’en moyenne il y ait un bloc inscrit dans la blockchain toutes les 10 minutes, ce qui permet de connaître le rythme d’émission des bitcoins à l’avance. Ce système d'émission monétaire diffère complètement de celui classique, dépendant du bon vouloir des banques centrales, et constitue une des raisons pour laquelle Bitcoin a été créé. 



 Au fur et à mesure que le réseau Bitcoin s'agrandit, de plus en plus de mineurs entrent en compétition pour trouver la PoW d’un bloc et l’inscrire dans la blockchain. Leur équipement s’améliore aussi. Pour garder le rythme d’émission souhaité malgré le progrès technologique, le protocole Bitcoin réagit en augmentant la difficulté de la PoW (le nombre de ‘0’ nécessaires). 



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Bitcoin est une monnaie déflationniste: la récompense des mineurs est divisée par 2 tous les 4 ans approximativement, évènement connu sous le nom de halving. A ce rythme la quantité maximale de bitcoins en circulation sera 21’000’000 - un nombre qui sera approché vers l’année 2140. 
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<figure class="wp-block-image"><img src="https://web.d.center/wp-content/uploads/2020/01/Création-des-bitcoins.svg" alt="" class="wp-image-1340"/></figure>
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