Thésaurus du mining de crypto-monnaie

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Le minage de crypto-monnaie est le processus par lequel les participants à un réseau informatique décentralisé effectuent des calculs mathématiques en échange d’une récompense financière accordée de manière probabiliste et proportionnelle au nombre de calculs mathématiques effectués par les mineurs.

Les mineurs sont des logiciels informatiques qui recevront des publications sur les transactions d’autres participants du même «réseau de crypto-monnaie» et qui souhaitent que ces transactions soient incluses dans le registre des transactions, appelé blockchain. Les mineurs collecteront ces transactions et les incluront dans un bloc de transactions qu’ils essaient d’ajouter au registre.

Le rôle des mineurs est donc d’ajouter des «blocs» de transactions à une séquence continue de blocs de transaction, ce qui permet aux utilisateurs de coordonner et de convenir de la copie finale de «l’historique des transactions dans la blockchain.

Pour ajouter leur bloc de transactions au registre, les mineurs effectueront des calculs mathématiques pour résoudre un puzzle cryptographique qui leur est proposé selon le protocole de crypto-monnaie qu’ils exploitent. La seule façon de résoudre le problème mathématique est de procéder par essais et erreurs. Les règles de ce jeu sont:

  • Tout le monde peut participer au processus d’extraction;
    Les mineurs doivent créer leurs blocs de transaction en suivant les règles du réseau;
  • Les mineurs doivent créer un bloc de transactions et le soumettre à une double fonction de hachage cryptographique, appelée SHA256 (SHA256) en Bitcoin;
  • Le but du jeu est qu’à partir des données de transaction publiques et de l’introduction d’un nombre aléatoire (le nonce) dans le bloc de données de transaction, les mineurs doivent obtenir un résultat mathématique spécifique.
  • Étant donné que le résultat de la fonction mathématique de l’extraction de Bitcoin est aléatoire, les mineurs doivent essayer de faire plusieurs calculs, avec comme entrée le même ensemble de transactions bitcoin valides possibles, et de modifier les données aléatoires et de soumettre cet ensemble de données à la fonction mathématique.
  • Lorsque le mineur trouve une solution au problème, il soumet la réponse au réseau. Les participants au réseau vérifieront rapidement que la solution est la bonne.

Si la solution au problème est correcte, les mineurs abandonneront leurs tentatives de confirmation de ce bloc de transactions et commenceront immédiatement à extraire le bloc suivant. Les mineurs font cela parce qu’ils savent que les utilisateurs peuvent vérifier que la solution mathématique est correcte. Ils savent que les utilisateurs, considérant ce bloc comme valide, l’accepteront dans le cadre de la blockchain. S’ils continuaient à essayer de produire le même bloc que leurs rivaux, ce bloc ne serait pas accepté par les participants et, par conséquent, n’aurait aucune valeur monétaire, bien qu’il ait été créé avec des coûts énormes. Les mineurs, reconnaissant la futilité d’essayer de tricher, passeront automatiquement au bloc suivant pour commencer à chercher la solution dès que possible et, par conséquent, augmenteront leurs chances de trouver le bloc suivant.

Lorsqu’un mineur découvre une solution au casse-tête, il soumettra la réponse au réseau ainsi que le bloc de transactions qu’il essaie de faire inclure dans le registre des transactions de la blockchain. Il inclut dans ce bloc de transactions une transaction unique qui lui donne le droit de réclamer un certain nombre de crypto-monnaies, toujours selon les règles du protocole de la crypto-monnaie extraite.

Cela signifie que le mineur «créera» et acceptera les bitcoins. Les utilisateurs du réseau accepteront comme valides des blocs de transactions dans lesquels les mineurs se sont octroyés des bitcoins nouvellement créés, par défaut, ce qui inclut une transaction dans laquelle le mineur se récompense. Si le bloc respecte les règles, les utilisateurs l’adoptent comme la version officielle de l’historique des transactions, la version officielle de la blockchain, la version dans laquelle le mineur s’est octroyé une récompense en crypto-monnaies, qu’il émet en circulation.

Le mineur collecte également les coûts de transaction associés aux transactions de bloc. Les participants au réseau analyseront le bloc proposé par le mineur, vérifieront rapidement qu’il a bien trouvé une solution au puzzle et que le format du bloc et des transactions respecte les règles du réseau.

Le minage est une loterie probabiliste où les mineurs sont assurés de gagner une récompense particulière s’ils peuvent générer un certain nombre de calculs mathématiques. Un coût est associé à chaque calcul, et si la récompense par calcul est supérieure au coût total amorti par calcul, le mineur est en mesure de réaliser des bénéfices.

Pools de minage

Un pool de minage est un service utilisé par les mineurs de crypto-monnaie pour combiner leur puissance de calcul avec d’autres mineurs. C’est une stratégie pour obtenir des récompenses plus fréquentes et probabilistes.

Paramètres miniers: exemple de Bitcoin

Les règles qui déterminent les conditions que les mineurs doivent remplir pour pouvoir créer de nouvelles crypto-monnaies et les mettre en circulation sont déterminées dans le protocole informatique auquel ils souscrivent automatiquement et obligatoirement. Ces paramètres serviront à déterminer la rentabilité de l’activité minière.

Par exemple, dans le cas du Bitcoin, les règles sont spécifiquement:

  • Le nombre de mineurs de bitcoins qui produisent un bloc valide peut diminuer de 100% tous les quatre ans, en commençant par 50 bitcoins par bloc.
  • L’algorithme déterminant la difficulté du puzzle est réajusté dynamiquement pour chaque bloc de 2016 créé par les mineurs afin d’obtenir une moyenne d’un bloc produit toutes les 10 minutes.

Ajustements de difficulté et compétition

Le minage de crypto-monnaie est un processus concurrentiel. Les mineurs s’affrontent pour trouver la solution au puzzle présenté par le réseau. Lorsque le nombre de calculs mathématiques soumis au réseau augmente ou diminue, la difficulté de l’algorithme de minage est réajustée pour s’assurer qu’un bloc est généré en moyenne toutes les 10 minutes.

Dans le cas du Bitcoin, la difficulté est ajustée pour chaque période de blocs 2016, ce qui correspond à 14 jours (144 blocs par jour * 14 jours).

A titre d’exemple, imaginons qu’au début d’une période de difficulté, le taux de hachage total soit de 100 hachages par seconde, ce qui produit en moyenne un bloc toutes les 10 minutes. Si le taux de hachage augmente de 10%, le temps de génération d’un bloc moyen sera réduit proportionnellement de 10%, donc un bloc se trouve en moyenne entre 9 et 10 minutes en fonction du taux d’accélération de la puissance totale de hachage. A la fin de la période de difficulté, la difficulté de l’algorithme de minage sera donc augmentée proportionnellement pour revenir à une moyenne de 10 minutes par bloc pour la prochaine période de difficulté.

A l’inverse, si la puissance de hachage diminue, la difficulté diminuera également afin de réduire le temps de génération de bloc.

Matériel

Le minage des crypto-monnaies se fait à l’aide d’équipements spécialisés. Il existe deux catégories principales:

  • ASIC «Application Specific Integrated Circuit»: il s’agit de machines constituées de puces électroniques n’ayant pour fonction que la capacité de faire les calculs mathématiques nécessaires à la résolution d’un puzzle cryptographique. Notez que ces types de machines ne sont responsables qu’avec un nombre limité d’algorithmes de minage, principalement Scrypt et SHA256, ce qui signifie qu’ils ne peuvent être utilisés que pour certaines crypto-monnaies spécifiques.
  • GPU («Graphical Processing Unit»): ce sont des machines capables d’effectuer une grande variété de calculs mathématiques, y compris des énigmes cryptographiques. Ils sont généralement utilisés sur les crypto-monnaies, qui ont un algorithme de minage qui n’a pas encore été encodé dans un ASIC.

Ces appareils divergent selon trois paramètres principaux:

  • La puissance de calcul par seconde, appelée «hashrate»;
  • L’efficacité énergétique des puces.

Prix ​​et délai de livraison

  • Un appareil plus puissant est capable de produire plus de hachage par seconde mais n’est pas forcément plus rentable si la consommation d’énergie ne diminue pas.
  • Un appareil peut également être moins puissant et avoir une meilleure efficacité énergétique, ce qui peut le rendre plus rentable.
  • Lorsque des appareils plus performants sont lancés sur le marché, le coût relatif des mineurs avec cet appareil est inférieur à celui des utilisateurs d’appareils de la génération précédente.
  • En général, l’efficacité énergétique des puces minières augmente constamment, de sorte que les nouveaux appareils sont, relativement, beaucoup plus rentables que les générations précédentes.

Approche méthodologique

L’efficacité énergétique des mineurs ne pouvant être dissociée de leur consommation électrique, nous optons pour la méthodologie suivante:

  1. Agrégation du nombre total de hachage par seconde pour tous les appareils;
  2. Consommation électrique brute, par heure, de tous les appareils;
  3. On obtient ainsi: le nombre total de hachages produits par unité d’électricité (watts);
  4. Avec ces variables, on peut donc déduire le nombre d’unités de crypto-monnaie produites par dollar d’électricité.

Approche comptable et mathématique

Le mandat est spécifiquement de projeter les revenus en dollars canadiens générés par l’exploitation minière, ainsi que les coûts d’exploitation directs, afin de calculer la rentabilité de l’exploitation minière avant les coûts associés.

Revenus

  • Nous sommes en mesure de calculer le nombre de bitcoins qui seront produits par une machine, compte tenu de la difficulté de l’algorithme de minage (en fonction du nombre total de mines).
  • Nous sommes en mesure d’estimer en dollars canadiens les revenus produits par une machine en fonction du nombre de bitcoins produits (affectés par la difficulté) et de leur valeur en dollars canadiens au moment de la production (affectés par le prix, l’offre et la demande).
  • Les revenus ne tiennent pas compte des différentes méthodes de «paiement» offertes par les pools miniers. Différentes formes de «paiement» tendent vers le même montant de revenu, en particulier pour les opérations à plus grande capacité.
  • Nous utilisons des méthodes pour représenter les revenus d’une opération minière: par période et difficulté et cumulés. Les revenus par période de difficulté sont ceux générés toutes les deux semaines, tandis que les revenus supplémentaires sont le total généré depuis le début de l’opération.
  • La réduction de moitié du Bitcoin, un événement qui a lieu tous les quatre ans, après quoi le nombre de bitcoins générés par bloc diminue de moitié (par exemple passant de 12,5 bitcoins par bloc à 6,25 bitcoins par bloc) est pris en compte. Nous estimons que cet événement aura lieu à la mi-juin 2020.
  • Les frais de transaction ne sont pas pris en compte. En règle générale, les frais de transaction perçus par les mineurs ont tendance à être inférieurs au coût du service des pools miniers.We observe that the average transaction fee tends to be slightly less than 1%.

On observe également que les pools qui permettent aux mineurs de percevoir des frais de transaction compensent ce manque de revenus par des frais de pool plus élevés.

Nous estimons donc généralement que les frais de transaction perçus et les frais de fonctionnement du pool s’annulent et sont donc exclus de nos calculs.

Frais

  • Les coûts sont calculés en dollars canadiens, quel que soit le prix du Bitcoin.
  • Les coûts pris en compte sont les coûts directement liés aux spécificités des mineurs, c’est-à-dire le coût des machines et les coûts d’électricité.
  • Les coûts connexes tels que le refroidissement, la location, les salaires des employés, la recherche et le développement, etc. doivent être pris en compte séparément pour la rentabilité des machines elles-mêmes et plutôt être pris en compte pour la rentabilité de l’entreprise exploitant les machines.
  • À toutes fins pratiques, les coûts sont des variables qui peuvent être prédites et qui résultent directement de la capacité d’un mineur à exécuter son plan d’affaires.
  • La seule variable en plus du coût qui peut être affectée par l’opérateur est le début de son exploitation (et le nombre et le modèle des machines achetées).
  • Les coûts et dépenses lors de la détermination de la rentabilité sont pris en compte en tant que revenus avec une qualification «par période» et une qualification «cumulative».
  • En utilisant la qualification «coûts cumulés», nous incluons les coûts totaux payés pour chacune des périodes de difficulté, y compris le coût total des machines achetées avant et pendant cette période.
  • Pour calculer le coût des machines, nous commençons par calculer le nombre d’appareils achetés et nous multiplions par la valeur actuelle en dollars canadiens.

Frais d’électricité

Pour calculer le coût de l’électricité par période, nous utilisons la formule suivante:

= 14 * 24 * (Total Watts / 1000) * ($ / kWh)
= 14 * (kWh / jour) * ($ / kWh)

Cela implique que tous les mineurs sont toujours utilisés à tout moment.

Nous obtenons le nombre total de kilowatts consommés par heure, ce qui nous permet de calculer le coût horaire (puis journalier et par période de 14 jours) à partir d’un tarif exprimé en $ / kWh.

Rentabilité

  • La rentabilité à prendre en compte et la rentabilité agrégée, c’est-à-dire le nombre de bénéfices totaux possibles pendant la durée de vie de l’opération.
  • Le moment du démarrage des opérations est un facteur crucial de rentabilité puisque le rendement en bitcoins des machines diminue.
  • La composition des machines, c’est-à-dire une politique d’achat ou d’augmentation totale de la capacité minière, est un facteur essentiel car elle prolonge dans le temps la durée de l’exploitation minière, ce qui offre une courbe de revenu ascendante.

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