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Bitcoin fonctionne grâce à une combinaison de technologies : des algorithmes de chiffrement (cryptographie), un réseau décentralisé et un mécanisme de consensus : le Proof of Work.
La logique de fonctionnement de Bitcoin est simple : sécuriser Bitcoin (le protocole) en récompensant en bitcoins (la monnaie) les acteurs qui le font fonctionner.
Les utilisateurs de Bitcoin disposent d’une paire de clés publique et privée pour sécuriser leurs transactions, on parle ici de chiffrement asymétrique.
Nous allons parler ici de clé privée, clé publique et adresse Bitcoin. Souvent, les gens ont tendance à confondre clé publique et adresse Bitcoin.
La clé publique et l’adresse Bitcoin sont deux composants distincts mais liés du système Bitcoin. La clé publique est issue de la clé privée d’un utilisateur par un processus mathématique appelé algorithme de courbe elliptique (nous ne rentrerons pas en détail sur le sujet de la courbe elliptique dans cette formation).
L’adresse Bitcoin, en revanche, est une version hachée et encodée de la clé publique.
Essentiellement, votre clé publique est utilisée pour assurer que vous êtes le propriétaire d’une transaction qui est envoyée à votre adresse Bitcoin, tandis que l’adresse Bitcoin elle-même est ce que les autres utilisateurs utilisent pour vous envoyer des bitcoins. Ainsi, l’adresse Bitcoin est comme votre numéro de compte, tandis que la clé publique est comme une signature électronique qui valide votre propriété des bitcoins envoyés à cette adresse.
L‘adresse Bitcoin est utilisée pour recevoir des bitcoins, un peu comme une adresse email sert à recevoir des emails ou un pseudonyme sert de point de contact pour échanger des informations sur les réseaux sociaux et les jeux en ligne.
La clé privée est utilisée pour signer des transactions et autoriser les dépenses, au même titre que vous utilisez un code PIN ou un mot de passe pour accéder à votre compte en banque ou payer avec votre carte bancaire.
Il n’y a pas de point central de contrôle ou d’autorité centrale dans le réseau Bitcoin. Celui-ci est composé de milliers de nœuds indépendants qui communiquent entre eux pour vérifier et valider les transactions. Tous ces nœuds sont gérés par la communauté composée d’utilisateurs particuliers et d’entreprises.
Un nœud est un appareil informatique connecté au reste du réseau, cela peut être un ordinateur personnel, un serveur ou un téléphone mobile.
Pour couper le réseau Bitcoin il faudrait empêcher tous les appareils informatiques qui hébergent le logiciel Bitcoin de communiquer entre eux sur Internet ou sur des protocoles de communications différents comme les réseaux satellites. C’est presque impossible et c’est ce qui fait la force des crypto monnaies en général.
Le Proof of Work (Preuve de Travail) est un mécanisme de consensus utilisé par le réseau Bitcoin pour s’assurer que tous les nœuds sont d’accord sur l’état actuel de la blockchain (registre des transactions). Il permet de garantir l’intégrité de la blockchain en empêchant tout individu ou groupe de prendre le contrôle du réseau et de manipuler les transactions enregistrées dans le registre.
Le processus de preuve de travail fonctionne de la manière suivante : les nœuds validateurs (appelés mineurs) du réseau Bitcoin doivent résoudre des équations mathématiques pour ajouter un nouveau bloc à la chaîne de blocs. Ces équations sont conçues pour être difficiles à résoudre, mais faciles à vérifier. Les mineurs qui réussissent à résoudre ces calculs en premier sont récompensés avec des bitcoins, ce processus est nommé minage.
Le « logiciel » Bitcoin indique que la difficulté des calculs des équations est ajustée en fonction de la puissance de calcul totale du réseau, pour s’assurer qu’il faut toujours environ 10 minutes pour ajouter un nouveau bloc. Ce processus garantit qu’il est extrêmement difficile pour un individu ou un groupe de prendre le contrôle du réseau et de falsifier les transactions, car cela nécessiterait une puissance de calcul considérable et donc un budget de plus en plus élevé au fur et à mesure que le nombre d’acteurs qui minent du Bitcoin augmente.
Le Proof of Work de Bitcoin est un des mécanismes de consensus les plus utilisés pour garantir la sécurité des réseaux décentralisés. Il a cependant des limites, notamment d’un point de vue écologique car il consomme énormément d’énergie. Des alternatives au Proof of Work émergent comme le Proof of Stake.
Le consensus Proof of Work reste factuellement le moyen le plus sécurisé de faire fonctionner un logiciel de crypto monnaies car Bitcoin n’a pas subi la moindre panne depuis plus de 10 ans. Aucune autre crypto monnaie utilisée à grande échelle ne peut se venter d’avoir fonctionner sans panne pendant plus de 10 ans en Proof of Stake (pour l’instant).
À ses débuts, le réseau Bitcoin a connu quelques perturbations et incidents, mais il n’a jamais été totalement en panne. Certaines perturbations ont été causées par des attaques par déni de service (DDoS) sur les nœuds hébergeant la blockchain Bitcoin, mais ces attaques ont également été généralement repoussées sans perturber le fonctionnement du réseau.
Une attaque par déni de service DDoS est une tactique utilisée dans le cyberespace pour surcharger et perturber un serveur/ordinateur, un service ou un réseau d’ordinateurs en inondant ce dernier d’un volume élevé de requêtes. L’idée est de submerger le système cible à tel point qu’il ne peut plus gérer le flux de demandes, ce qui entraîne une dégradation des performances voire un arrêt complet du service.
Les frais de transaction sur le réseau Bitcoin constituent un moyen de dissuasion contre les attaques DDoS. Pour comprendre cela, il faut d’abord se rappeler que chaque transaction Bitcoin nécessite de l’espace dans un bloc de la chaîne de blocs (blockchain) et de la puissance de calcul pour être traitée (validée) par les mineurs.
Une attaque DDoS sur le réseau Bitcoin consisterait à inonder le réseau de transactions, dans le but de le surcharger et de le ralentir. Cependant, chaque transaction nécessite des frais qui sont payés aux mineurs en récompense pour leur travail de validation. Si quelqu’un voulait lancer une attaque DDoS, il devrait payer des frais pour chaque transaction qu’il envoie. Cette tactique rendrait une telle attaque extrêmement coûteuse, ce qui dissuade généralement les attaquants potentiels.
De plus, les mineurs ont tendance à prioriser les transactions qui offrent les frais les plus élevés. Ainsi, même si une attaque DDoS était lancée, les transactions normales avec des frais plus élevés seraient toujours traitées en priorité.
Les personnes minent des bitcoins pour deux raisons principales : pour en gagner en tant que récompense après avoir résolu des équations mathématiques et pour maintenir la sécurité du réseau en validant les transactions.
La récompense pour le minage d’un bloc de bitcoins est actuellement de 6.25 bitcoins. Cependant, avec le temps, cette récompense va diminuer, ce qui signifie qu’il y a de moins en moins de bitcoins à gagner, les bitcoins deviennent donc de plus en plus rares avec le temps. Ainsi, la valeur du bitcoin, qui est déterminée par l’offre et la demande sur les marchés des crypto-monnaies, est un facteur important pour les mineurs.
Plus tard dans cette formation nous verrons comment fonctionnent plus en détail les transactions Bitcoin et comment calculer la rentabilité du minage de bitcoins afin de se faire une idée.
En récompense pour l’ajout d’un nouveau bloc à la blockchain, le mineur reçoit un certain nombre de bitcoins. C’est ce qu’on appelle la « récompense de bloc« .
Lorsque Bitcoin a été lancé en 2009, la récompense de bloc était de 50 bitcoins en sachant qu’un nouveau nouveau bloc est créé toutes les 10 minutes en moyenne. Cependant, cette récompense est conçue pour diminuer de moitié tous les 210 000 blocs environ, soit environ tous les quatre ans, dans un événement appelé « halving« .
| Année | bitcoins créés à chaque bloc |
| 2009 | 50 |
| 2010 | 50 |
| 2011 | 50 |
| 2012 | 50 puis 25 après le Halving de novembre 2012 |
| 2013 | 25 |
| 2014 | 25 |
| 2015 | 25 |
| 2016 | 25 puis 12,5 après le Halving de juillet 2016 |
| 2017 | 12,5 |
| 2018 | 12,5 |
| 2019 | 12,5 |
| 2020 | 12,5 puis 6,25 après le Halving de mai 2020 |
| 2021 | 6,25 |
| 2022 | 6,25 |
| 2023 | 6,25 |
| 2024 | 6,25 puis 3,125 après le Halving d’avril 2024 |
La transaction Coinbase est la première transaction d’un nouveau bloc sur la blockchain Bitcoin, créée par un mineur, qui récompense ce dernier avec les nouveaux bitcoins générés par le bloc ainsi que les frais de transaction associés aux transactions incluses dans ce bloc.
On peut constater que le premier bloc miné par Satoshi Nakamoto le 9 janvier 2009 ne contient qu’une seule transaction : la transaction Coinbase, lorsqu’un mineur de crypto monnaie mine un bloc il indique toujours une adresse de réception des nouveaux bitcoins créés, ces bitcoins sont tout propre car ils n’ont pas d’historique de transaction.
À partir de l’année 2020, la récompense de bloc était de 6,25 bitcoins. Le prochain halving est prévu pour avril 2024 et la récompense sera alors de nouveau divisé par 2, elle sera alors de 3.125 bitcoins par bloc.
Il est important de noter que le nombre total de bitcoins qui seront jamais créés est limité à 21 millions de BTC. Cette limite a été intégrée dans le protocole Bitcoin par son créateur, Satoshi Nakamoto, pour garantir la rareté de la monnaie. En mai 2023, plus de 19,3 millions de bitcoins ont déjà été minés.
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