Quel est le lien entre le taux de hachage, la difficulté et les frais de Bitcoin ?

cs_srgbq_auto :goodjpgLes trois mécanismes sont une partie importante de la compréhension du Bitcoin au niveau technique.

Apprendre Bitcoin avec des graphiques: quel est le lien entre le taux de hachage, la difficulté et les frais?

Date : 15 mai 2021

Le mécanisme d’ajustement de la difficulté de Bitcoin est l’un de ses aspects les plus importants, mais apprendre comment il fonctionne peut être une tâche ardue. Cet article exploite les données en chaîne pour visualiser le fonctionnement de ce mécanisme et son lien avec le taux de hachage, les intervalles de bloc, les frais de transaction et le mempool. Après avoir lu cet article, vous comprendrez mieux pourquoi, à certains moments, l’utilisation de Bitcoin peut sembler relativement lente et coûteuse, mais aussi comment Bitcoin corrige cela et pourquoi ce processus est si essentiel pour garantir les propriétés monétaires de Bitcoin.

Calendrier d’émission des approvisionnements de Bitcoin

Si vous avez entendu parler de Bitcoin, vous avez probablement entendu dire que son offre est plafonnée à 21 millions d’unités (BTC), ce qui en fait un actif parfaitement rare et donc l’ultime «argent dur».

Lors de la création de Bitcoin, les mineurs ont reçu 50 BTC pour chaque nouveau bloc en récompense de leur travail. Le logiciel a une règle intégrée selon laquelle tous les 210000 blocs extraits (environ tous les 4 ans, si l’intervalle de bloc est de 10 minutes), cette «subvention de bloc» est réduite de moitié lors d’un événement appelé «la réduction de moitié». Au cours de cette première «ère de récompense» qui s’est terminée le 28 novembre 2012, 10,5 millions de BTC ont été extraits, soit la moitié de son offre maximale. Au cours de la deuxième ère des récompenses, la moitié de ce montant (10,5 millions / 2 = 5,25 millions) a été émise, suivie de la moitié de ce montant (5,25 millions / 2 = 2,625 millions) pendant la troisième ère des récompenses – et ainsi de suite. Après 32 moitiés, la subvention globale équivaut à la plus petite unité de Bitcoin (0,00000001 BTC = 1 sat) et ne peut pas être fractionnée après, ce qui signifie que la subvention globale disparaît complètement après cela (supposée être en 2140, si les intervalles de bloc étaient de 10 minutes pendant toute son existence). Les 14 premières époques de récompense du calendrier d’émission de Bitcoin sont visualisées dans la figure un.

nous avons mentionné deux fois que les dates de calendrier réelles auxquelles ces événements de réduction de moitié se produisent dépendent des intervalles de bloc et que nous avons supposé ici 10 minutes. Pourquoi est-il important que ce calendrier de distribution des approvisionnements soit prévisible à des heures calendaires régulières en premier lieu?

L’importance d’intervalles de blocs relativement stables

Voyons à quoi cela ressemblerait si Bitcoin n’avait pas de mécanisme d’ajustement de difficulté intégré, mais avait simplement une difficulté de minage fixe.

Si cette difficulté fixe avait été fixée à un niveau relativement élevé, l’extraction précoce aurait été très coûteuse et les blocs seraient arrivés à un rythme très lent dès le début. De toute évidence, cela n’aurait pas été idéal pour amorcer un nouveau réseau et aurait pu signifier qu’il n’a jamais réussi en premier lieu.

À l’autre extrême, si la difficulté avait été fixée relativement faible pour inciter les premiers participants au réseau à se joindre, les intervalles de bloc se seraient réduits à mesure que de plus en plus de mineurs rejoignaient le réseau, et les blocs seraient arrivés à un rythme de plus en plus rapide. Il aurait rapidement parcouru tout son calendrier de délivrance des approvisionnements. Si cela s’était produit, le réseau Bitcoin n’aurait probablement pas eu assez de temps pour développer le marché de l’espace de bloc nécessaire pour inciter suffisamment les mineurs à conserver les blocs d’exploitation minière afin de traiter les transactions et de sécuriser le réseau après l’épuisement de la subvention globale.

Pour résumer, des intervalles de blocs relativement stables sont nécessaires pour étaler l’émission de l’offre de Bitcoin dans le temps, ce qui à son tour est nécessaire pour inciter les mineurs à continuer à rejoindre le réseau sur une période d’amorçage relativement longue, ainsi que pour développer progressivement un marché de l’espace de bloc qui va être en mesure de garder les lumières allumées après la fin de la prime de subvention globale.

Pour garantir que les intervalles de bloc resteront relativement stables sur une période de plusieurs décennies, Bitcoin dispose d’un mécanisme d’ajustement de difficulté. Comme on peut le voir sur la figure 2, même avec ce mécanisme de difficulté intégré, ses intervalles de bloc n’étaient pas très stables, dépassant en moyenne beaucoup plus de 10 minutes par bloc au cours de sa première année d’existence. Les intervalles de bloc sont devenus plus stables après que Bitcoin a fixé son premier prix de marché en juillet 2010, et sont relativement stables à un peu moins de 10 minutes depuis plus de cinq ans maintenant (aucune tendance structurelle à la hausse ou à la baisse dans la ligne orange de la figure 2) – fonctionne comme un charme.

Figure 2 : La moyenne mobile sur 14 jours de l’intervalle de bloc moyen de Bitcoin au fil du temps

Mécanisme d’ajustement de la difficulté de Bitcoin

Pour extraire du bitcoin, les mineurs utilisent des ordinateurs hautement spécialisés pour deviner un certain nombre (explication légèrement simplifiée). Lorsqu’un mineur trouve le numéro que le réseau recherche actuellement, ce mineur obtient le droit de créer un nouveau bloc sur la blockchain Bitcoin, de prendre sa subvention de bloc, de choisir les transactions à inclure dans ce bloc et de percevoir les frais de ces transactions.. Au moment de la rédaction de cet article, on estime que tous les mineurs actifs sur le réseau Bitcoin ont une capacité totale (taux de hachage) de 170 exhashs par seconde (EH / s), soit 170,000,000,000,000,000,000 hachages par seconde.

Au cours de la première année d’existence de Bitcoin (2009), il était encore possible d’exploiter Bitcoin sur l’unité centrale de traitement (CPU; qui est essentiellement la puce centrale d’un ordinateur qui s’occupe de beaucoup de choses) d’un ordinateur grand public moyen, comme le Le taux de hachage du réseau n’était que de quelques millions de hachages par seconde. Au fil du temps, plus d’ordinateurs ont rejoint le réseau et finalement des puces qui étaient meilleures pour le calcul des nombres lourds via leur unité de traitement graphique (GPU), la puce d’un ordinateur qui est appliquée pour les tâches graphiques et l’algèbre linéaire) ou même du matériel personnalisé pour l’extraction de Bitcoin. (un ASIC ou un circuit intégré spécifique à l’application) a été utilisé.

Comme vous pouvez l’imaginer, alors que le taux de hachage du réseau a été multiplié par plusieurs mille milliards depuis cette première année jusqu’à maintenant, il était nécessaire de rendre beaucoup plus difficile de deviner ce certain nombre pour garantir des intervalles de bloc relativement stables d’environ 10 minutes chacun.

Dans Bitcoin, la «difficulté» est la mesure de la difficulté à trouver le numéro recherché par le réseau. Tous les 2,016 blocs (14 jours si les intervalles de bloc sont de 10 minutes), le logiciel Bitcoin calcule essentiellement les intervalles de bloc pendant cette période et ajuste la difficulté de sorte qu’à capacité actuelle, l’intervalle de bloc moyen soit à nouveau d’environ 10 minutes.

L’interaction entre la difficulté de Bitcoin (la moyenne mobile sur 14 jours du) taux de hachage et les intervalles de bloc au cours des trois derniers mois est visualisée dans la figure 3. Au cours de la première période d’ajustement de difficulté visualisée (la colonne rouge à gauche), le taux de hachage était en baisse (tendance à la baisse en ligne noire). Au fur et à mesure que la capacité du réseau diminuait, les intervalles de bloc augmentaient (tendance haussière en ligne bleue), obligeant à diminuer la difficulté (petite baisse en ligne orange après cette période).

Après trois périodes d’ajustement de difficulté (première colonne verte de la figure 3), le hashrate augmentait à nouveau, les blocs arrivaient plus rapidement que prévu et la difficulté était ajustée trois fois à la hausse. Mi-avril 2021 (colonne rouge de droite), il y a eu une importante panne de courant en Chine qui a provoqué une baisse massive du taux de hachage de Bitcoin, ralentissant beaucoup les blocages et rendant nécessaire un énorme ajustement de la difficulté à la baisse après la période. Après cela (colonne verte de droite), la panne de courant elle-même a été résolue et l’ajustement de la difficulté à la baisse a permis aux mineurs de créer à nouveau des blocs beaucoup plus facilement. En conséquence, certains mineurs avec un matériel moins efficace et / ou une énergie plus chère pourraient à nouveau gagner du temps, compensant en fait la perte précédente de taux de hachage, l’envoyant à de nouveaux sommets sans précédent.

Figure 3 : Ajustements de difficulté de Bitcoin (orange) et moyenne mobile sur 14 jours du taux de hachage (noir) et de l’intervalle de bloc (bleu) Cette dernière baisse et récupération du taux de hachage est un bon exemple de la raison pour laquelle les mineurs quittant le réseau n’ont pas un effet en cascade d’un plus grand nombre de mineurs quittant le réseau (parfois appelé «spirale de la mort minière» par les critiques), mais le logiciel augmente simplement les mineurs restants les marges bénéficiaires, incitant d’autres mineurs à (re) rejoindre le réseau.

Les frais de transaction

Pendant les périodes où le taux de hachage augmente et où les blocs arrivent plus rapidement que prévu (colonnes vertes dans la figure 4), les transactions peuvent être relativement facilement incluses dans des blocs. Étant donné que cela signifie qu’il y a moins de transactions en file d’attente (en Bitcoin appelé le «mempool») à inclure dans les blocs à venir, les frais de transaction peuvent être relativement faibles.

L’inverse est vrai pendant les périodes où le taux de hachage diminue et les intervalles de bloc augmentent (colonne rouge sur la figure 4). Lorsque les blocages arrivent lentement, la file d’attente des transactions en attente d’être incluses devient encombrée et les gens doivent augmenter leurs frais de transaction pour sauter la ligne. En tant que tel, les frais de transaction grimpent en particulier lorsque la capacité du réseau diminue (le taux de hachage baisse) et attend d’être renfloués par le prochain ajustement de difficulté.

Pour ceux qui cherchent à effectuer des transactions sur le réseau Bitcoin, il est encore plus pertinent d’avoir une idée de combien toutes les transactions qui attendent toujours d’être incluses dans les futurs blocs enchérissent pour l’espace de bloc dont ils ont besoin.

Mempool

Comme brièvement mentionné ci-dessus, le Bitcoin mempool peut être interprété comme le total de toutes les transactions qui ont été diffusées sur le réseau mais sont toujours en attente d’être incluses dans un futur bloc. Techniquement, chacun des milliers de nœuds Bitcoin sur le réseau a son propre mempool, mais comme ils sont pour la plupart bien interconnectés, les visualiser comme une seule file d’attente est correct à des fins d’explication générale.

Mempool.space est un site Web standard qui donne à quiconque n’exécute pas son propre nœud ou cherche simplement à consulter rapidement le mempool toutes les données pertinentes. Des exemples sont la taille totale de la file d’attente (taille mempool), le nombre de transactions qui rejoignent la file d’attente (transactions entrantes), si les blocs arrivent plus rapidement ou plus lentement que prévu (ajustement de la difficulté estimée) et les estimations du montant des frais de transaction de une nouvelle transaction doit être incluse avec une priorité faible, moyenne ou élevée.

La figure 5 visualise le mempool des trois derniers mois. Comme vous vous en doutez, les modèles décrits dans la figure 4 peuvent également être vus ici. Entre fin février et début avril 2021, lorsque le taux de hachage sur le réseau Bitcoin a augmenté et que plus de blocs que prévu ont été créés, la taille mempool (la taille de la file d’attente) a diminué et les frais de transaction ont diminué en conséquence. Après la baisse du taux de hachage à la mi-avril, le mempool a rapidement augmenté et les frais de transaction ont grimpé en flèche, mais les deux ont diminué assez rapidement après l’ajustement de difficulté du 30 avril et la croissance ultérieure du taux de hachage à des niveaux records.

Figure 5 : Le mempool Bitcoin selon mempool.space

Le futur marché de l’espace de bloc

la subvention de bloc de Bitcoin est conçue pour se désintégrer au fil du temps, et le développement d’un marché de l’espace de bloc sain où les frais de transaction deviennent la principale source de revenus pour les mineurs est essentiel pour inciter les mineurs à continuer à traiter les transactions. et sécuriser le réseau à long terme.

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