What is Ethereum Mining? [The Most Comprehensive Step-by-Step Guide]

Updated on: April 24th, 2020
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ethereum mining

Ethereum, comme Bitcoin, utilise actuellement le mécanisme de consensus de preuve de travail (POW). L'exploitation minière est la pierre angulaire de toutes les crypto-monnaies basées sur POW. L'exploitation minière d'Ethereum implique des mineurs du monde entier utilisant leur temps et leur puissance de traitement pour résoudre des énigmes cryptographiquement difficiles. En cas de succès, les mineurs seront en mesure d'ajouter des blocs à la blockchain Ethereum et de gagner une récompense en retour.

Comprendre l'exploitation minière d'Ethereum et la nécessité d'un modèle hybride de pien/preuve de travail

Pour comprendre l'exploitation minière Ethereum, vous devez comprendre ce qu'est le POW et pourquoi il était nécessaire en premier lieu. Un réseau décentralisé comme Ethereum nécessite des mécanismes de consensus pour prendre des décisions. Avant que Satoshi Nakamoto crée Bitcoin et son algorithme de POW sous-jacent, plusieurs tentatives ont été faites pour créer un système légitime de monnaie numérique peer-to-peer décentralisé. Cependant, ils ont tous échoué parce qu'ils n'ont pas répondu au « problème du général byzantin ».

Quel est le problème du général byzantin ?

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Image gracieuseté : Moyen

Ok donc imaginez qu'il y a un groupe de généraux byzantins et ils veulent attaquer une ville. Ils sont confrontés à deux problèmes très distincts :

Les généraux et leurs armées sont très éloignés de sorte que l'autorité centralisée est impossible, ce qui rend une attaque coordonnée très difficile.

La ville a une énorme armée et la seule façon de gagner est de s'ils attaquent tous à la fois.

Afin d'assurer une coordination réussie, les armées à gauche du château envoient un messager aux armées à droite du château avec un message qui dit « ATTACK MERCREDI ». Cependant, supposons que les armées de droite ne soient pas préparées pour l'attaque et disent : « NON. ATTACK VENDREDI » et renvoyez le messager à travers la ville vers les armées sur la gauche. C'est là que nous faisons face à un problème. Un certain nombre de choses peuvent arriver au pauvre messager. Il pourrait être capturé, compromis, tué et remplacé par un autre messager par la ville. Cela conduirait les armées à être falsifié avec des informations qui pourraient entraîner une attaque et une défaite non coordonnées.

Cela a des références claires à blockchain aussi. La chaîne est un énorme réseau ; comment peux-tu leur faire confiance ? Si vous envoyez quelqu'un 4 Ether de votre portefeuille, comment sauriez-vous avec certitude que quelqu'un dans le réseau ne va pas falsifier et changer 4 à 40 Ether ?

Satoshi Nakamoto a réussi à contourner le problème du général byzantin en inventant le protocole de preuve de travail. C'est comme ça que ça marche. Supposons que l'armée sur la gauche veuille envoyer un message appelé « ATTACK LUNDI » à l'armée sur la droite, ils vont suivre certaines étapes.

Premièrement, ils ajouteront un « nonce » au texte original. Le nonce peut être n'importe quelle valeur hexadécimale aléatoire.

Après cela, ils hachent le texte ajouté avec un nonce et voient le résultat. Supposons, hypothétiquement parlant, que les armées aient décidé de ne partager que des messages qui, au hachage, donnent un résultat qui commence par 5 zéros.

Si les conditions de hachage sont remplies, ils enverront le messager avec le hachage du message. Sinon, ils continueront à changer la valeur du nonce au hasard jusqu'à ce qu'ils obtiennent le résultat souhaité. Cette action est extrêmement fastidieuse et prend beaucoup de temps et prend beaucoup de puissance de calcul.

Si le messager est attrapé par la ville et que le message est falsifié, selon les propriétés de la fonction de hachage, le hachage lui-même sera radicalement modifié. Si les généraux sur le côté droit, voyez que le message haché ne commence pas par la quantité requise de 0s alors ils peuvent simplement annuler l'attaque.

Cependant, il y a une échappatoire possible.

Aucune fonction de hachage n'est 100% sans collision. Alors que faire si la ville reçoit le message, le trafique et ensuite changer le nonce en conséquence jusqu'à ce qu'ils obtiennent le résultat souhaité qui a le nombre requis de 0 ? Cela prendra beaucoup de temps, mais c'est toujours possible. Pour contrer cela, les généraux vont utiliser la force en nombre.

Supposons que, au lieu d'un seul général sur la gauche envoyant des messages à un général sur la droite, il y a 3 généraux sur la gauche qui doivent envoyer un message à ceux sur la droite. Pour ce faire, ils peuvent créer leur propre message, puis hacher le message cumulatif, puis ajouter un nonce au hachage résultant et le hacher à nouveau. Cette fois, ils veulent un message qui commence par six 0.

Évidemment, cela va prendre énormément de temps, mais cette fois, si le messager se fait prendre par la ville, le temps qu'ils prendront pour falsifier le message cumulatif et ensuite trouver le nonce correspondant pour le hachage sera infiniment plus. Cela peut même prendre des années. Donc, par exemple, si au lieu d'un messager, les généraux envoient plusieurs messagers, au moment où la ville est même à mi-chemin du processus de calcul, ils seront attaqués et détruits.

Les généraux de droite l'ont assez facile. Tout ce qu'ils ont à faire est d'ajouter le message avec le nonce correct qui leur sera donné, de les hacher et de voir si le hachage correspond ou non. Le hachage d'une chaîne est très facile à faire. C'est essentiellement le processus qui sous-tend la preuve de travail.

Le processus derrière la recherche du nonce pour la cible de hachage appropriée devrait être extrêmement difficile et fastidieux.

Toutefois, le processus de vérification des résultats pour voir si aucune faute professionnelle n'a été commise devrait être très simple.

Ok, maintenant vous savez quel est le principe fondamental derrière l'exploitation minière. Maintenant, regardons comment cela se passe réellement.

Les différents types d'exploitation minière

Mining CPU : Il s'agit de la forme la plus basique de l'exploitation minière. L'idée derrière l'extraction de CPU est simple. N'importe qui, n'importe où, peut utiliser leur ordinateur pour le mien. Bien que cette méthode ne soit plus applicable, c'est un bon point d'entrée

Mining GPU : Ensuite, nous avons minage GPU. Le GPU, ou unité de traitement graphique, fait partie du système de rendu vidéo d'un ordinateur. La fonction typique d'un GPU est d'aider avec le rendu des graphiques 3D et des effets visuels afin que le CPU n'ait pas à le faire. Les GPU offrent un système beaucoup plus puissant pour l'extraction minière que le CPU. Certaines pièces résistantes ASIC comme Monero sont extraites via GPU.Bitcoin/Ethereum utilisé pour être extrait à l'origine comme ceci, mais cela est devenu de plus en plus difficile, à mesure que la difficulté a augmenté. Nous parlerons plus loin de la difficulté dans le guide.

Mining FPGA : L'exploration de baies de portes programmable FPGA ou programmable sur le terrain est la prochaine étape de l'exploration de GPU. Selon cet article de Free Learner, FPGA « est un dispositif qui a une série de tableaux de portes (évidemment) qui créent des tables de vérité pour calculer les entrées à partir d'un flux de données, et produire un résultat souhaité. Dans l'industrie, vous pouvez l'utiliser pour optimiser un processus industriel, comme couper 2x4s à partir d'un journal, fournir un apprentissage automatique ou même pour effectuer le séquençage de l'ADN. FPGA excellent à n'importe quelle tâche qui peut être effectuée dans un processus parallèle, comme un hachage d'exploration pour créer une sortie résultant en un hachage réussi, et si vous avez de la chance un bloc réussi. »

ASIC Mining : ASIC signifie Application Specific Integrated Circuit et il a été créé dans le but spécifique de miner Bitcoin et Litecoin. L'idée d'avoir des machines spécialement conçues pour l'exploitation minière était en avance sur son temps, à tel point que lorsque KNCMiner a lancé ses précommandes pour les ASIC, ils ont reçu 25 millions de dollars de commandes dans les 5 premières heures. Bitcoin et Litecoin sont désormais exclusivement exploités par ASIC. Bitmain a récemment publié des ASIC pour Ethereum.

Comment construire une plate-forme minière Ethereum

Bon, maintenant que nous avons traversé les différents types d'exploitation minière, mettons en place votre plate-forme minière Ethereum !

Avant de continuer un énorme cri à cet article par Antonio Madeira pour Crypto Compare.

Vous aurez besoin des pièces de matériel suivantes.

Carte mère.

GPU.

Disque dur.

BÉLIER.

Bloc d'alimentation.

Carte mère

La carte mère est la base de la plate-forme minière. La quantité de GPU que vous pouvez utiliser est directement liée au nombre de slots GPU que possède votre carte mère. Plus vous pouvez attacher de GPU à votre carte mère, plus votre taux de hachage, c'est-à-dire la vitesse à laquelle vous calculez des hachages.

Quelques exemples de bonnes cartes mères minières sont :

Asus B250 Expert minier :

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ASRock H110 Pro BTC+

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GPU

Avant d'obtenir des GPU, vous devez vous poser deux questions :

À quel point voulez-vous que votre plate-forme soit puissante ?

Combien voulez-vous dépenser ?

Assurez-vous d'obtenir des GPU efficaces.

Voici un tableau des niveaux de performance des différents GPU dans l'extraction d'Ethereum comme vu par NiceHashMiner :

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Disque dur

Maintenant, vous aurez besoin de quelque chose pour stocker votre système d'exploitation et votre logiciel d'exploitation minière. Pour cela, vous avez besoin d'un disque dur. Pour cela, un disque dur SSD standard (disque dur SSD) fera l'affaire.

Alors, quelle est la taille de votre disque dur ? Si vous envisagez de télécharger toute la blockchain, alors vous devriez avoir assez d'espace pour compenser la croissance future.

BÉLIER

La RAM ou la mémoire d'accès aléatoire est requise pour le calcul rapide et le calcul des informations. Une RAM de 4 Go devrait être plus que suffisant.

Bloc d'alimentation

La taille de l'unité d'alimentation dépend du nombre de processeurs graphiques que vous utilisez. Donc, tout d'abord, vous devez résumer la consommation d'énergie de vos GPU et de tous les autres composants pour vous assurer que la capacité de l'alimentation est supérieure à la somme de vos GPU. Ainsi, si vous utilisez 2 GPU 220 Watts et que d'autres composants consomment 250 Watts, votre bloc d'alimentation doit avoir plus de (2*220+ 250) 690 Watts.

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image Crédit : tom HARDWARE

Logiciels pour l'exploitation minière

Tout d'abord, évidemment, vous aurez besoin d'un système d'exploitation.

Vous pouvez télécharger eTOS qui est une application spécialement conçue pour Ethereum Mining. Il s'agit d'une distribution Linux 64 bits qui mine Ethereum prête à l'emploi, vous permettant de contrôler toutes vos plates-formes à partir d'un seul emplacement, et d'effectuer une exploration vers le bas vers des GPU spécifiques si nécessaire. eTHOS prend en charge eth-proxy/stratum immédiatement après l'installation

Vous pouvez commander eTHOS ici.

Configuration de MyEtherWallet

Après avoir tout configuré, vous devez créer un portefeuille Ethereum. Il ne sert à rien d'extraire toutes ces pièces si vous ne prenez pas les mesures adéquates. Vous pouvez lire notre guide sur les portefeuilles crypto ici. Mon Ethereum Wallet est l'un des meilleurs portefeuilles là-bas, bien qu'ils aient fait face à certains problèmes ces derniers temps.

Voici les étapes requises pour configurer votre MyEtherWallet :

Tout d'abord, allez sur MyEtherWallet.com.

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Ensuite, cliquez sur l'onglet Aide.

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Faites défiler vers le bas et cliquez sur l'option 5 :

Maintenant, ouvrez le lien surligné ici :

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Après cela, téléchargez ce fichier zip sur votre ordinateur :

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Maintenant, ouvrez le fichier zip dans votre ordinateur et cliquez sur le fichier index.html. Avant de faire cela, éteignez votre Internet pour que vous soyez hors ligne.

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Maintenant, créez un nouveau mot de passe et générez votre portefeuille, assurez-vous que vous mettez un mot de passe fort :

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Maintenant, vous devrez télécharger votre fichier keystore qui est essentiellement votre fichier wallet. Assurez-vous de conserver une sauvegarde de ce fichier. Une fois que vous avez terminé avec ce clic sur « Je comprends. Continuez. »

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Et voilà, votre portefeuille a été généré. Ce que vous voyez ici est votre clé privée. NE PAS partager cela avec qui que ce soit.

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Vous devriez maintenant imprimer votre portefeuille en cliquant sur le bouton « Imprimer ». C'est ce que vous obtiendrez. Notez que vous pouvez voir vos clés privées et publiques ici :

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Et voilà. C'est ainsi que vous créez un portefeuille en papier Ethereum.

Ethereum Mining Solo vs Mining Pools

D'accord, donc vous avez tout le système et votre portefeuille mis en place. Maintenant, vous devez décider comment vous allez à la mienne.

Vous allez à la mienne en solo ou vous allez à la mienne dans une piscine ?

Vous pouvez bien sûr mien solo, mais il y a une raison pour laquelle personne ne mine Ethereum solo plus. C'est extrêmement peu pratique et vous ne verrez aucun résultat.

C'est pourquoi les gens préfèrent les piscines minières.

Qu'est-ce que les piscines minières ?

(NOTE : Dans cette section, nous parlerons exclusivement WRT BTC).

Toute la blockchain fonctionne à cause d'un réseau de « mineurs ». Les mineurs « mine » essentiellement pour de nouveaux blocs dans la blockchain en résolvant des énigmes cryptographiques complexes en utilisant leur puissance de calcul. À la suite de cela, ils obtiennent une récompense minière qui est de 12,5 BTC.

Une fois qu'ils ont réussi à extraire un bloc, ils obtiennent le pouvoir de placer des transactions à l'intérieur du bloc. C'est fondamentalement comment les transactions se produisent dans toutes les crypto-monnaies, un mineur met dans l'enregistrement de la transaction à l'intérieur du bloc.

Maintenant, rappelez-vous une chose, il n'y a qu'un nombre limité de bitcoins qui ont été créés (21 millions de pièces). Satoshi Nakamoto, le créateur des bitcoins, envisageait qu'à mesure que de plus en plus de mineurs arrivaient, le taux d'exploitation des bitcoins augmenterait de façon exponentielle, au point que tous les bitcoins disponibles pourraient être extraits en quelques années !

Maintenant, cela pourrait être un désastre pour les bitcoins, car, comme tous les produits économiques, la valeur du bitcoin réside dans l'offre et la demande. Si l'offre de bitcoins augmente soudainement, alors cela diminuerait la demande, ce qui, à son tour, nuirait à sa valeur. La relation offre et demande est l'un des concepts économiques les plus critiques, ce qui suit est à quoi ressemble le graphique offre et demande :

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Pour empêcher l'approvisionnement en bitcoins de sortir de la main et en faire un modèle plus durable, Satoshi a mis en place un système d'ajustement des difficultés.

Qu'est-ce que l'ajustement de difficulté ? À mesure que de plus en plus de blocs sont extraits, la difficulté des puzzles cryptographiques augmente de manière exponentielle. Fondamentalement, plus vous extrayez de bitcoins, plus le processus d'extraction devient difficile. Les mineurs ont vite découvert qu'ils ne pouvaient plus vraiment extraire efficacement par eux-mêmes, le processus devenait de plus en plus coûteux. Ils ont donc décidé de mettre en commun leurs ressources et de former des cliques et des groupes pour exploiter les bitcoins plus efficacement. Ces groupes de mineurs sont appelés « pools miniers ».

Avantages et inconvénients des piscines minières

Avantages

Les pools sont gérés par des gestionnaires de pool. Il est beaucoup plus facile de mettre à niveau l'ensemble du réseau car au lieu de coordonner avec des mineurs indépendants aléatoires, les gestionnaires de pool peuvent simplement mettre à niveau le réseau par eux-mêmes.

Réduit la variance dans les récompenses minières : L'une des principales raisons pour lesquelles les mineurs rejoignent des pools est de réduire la variance dans leurs récompenses minières. Pour comprendre ce que signifie la variance et comment cela affecte les mineurs, nous devrons faire quelques mathématiques. Le mérite de L.M. Goodman et son article médium pour l'explication.

Tout d'abord, comprenons ce qu'est la distribution de Bernoulli. La distribution de Bernoulli indique essentiellement que pour chaque distribution discrète qui a deux résultats « succès » et « échec » si la probabilité de succès est p (où, 0 p 1), alors la probabilité d'échec est 1-p.

Maintenant, appliquons ceci en bitcoin. Si un mineur contrôle une fraction « p » de la puissance minière globale et, par conséquent, a une probabilité p d'exploiter un nouveau bloc où 0 p 1, alors, en appliquant la distribution de Bernoulli, il a la probabilité de (1-p) de NE PAS exploiter un nouveau bloc.

Dans la distribution de Bernoulli : variance = p* (1-p)

Maintenant, voyons combien de blocs sont extraits en un an.

Toutes les 10 minutes, 1 bloc est extrait. Ce qui signifie chaque heure 6 blocs, chaque jour 24 * 6 blocs et chaque année 365*24*6 blocs sont extraits.

Fondamentalement, pour un mineur qui a une probabilité « p » d'exploiter un bloc, on s'attend à extraire 365*24*6*p blocs par année. C'est leur retour attendu.

De même, l'écart type global auquel ils devront faire face toute l'année est de 365*24*6*p* (1-p).

Maintenant, nous allons définir « écart-type ». L'écart-type est un terme qui définit dans quelle mesure les membres d'un groupe réparti particulier varient de la moyenne du groupe.

Dans le contexte de la blockchain et cet exemple, l'écart type est de combien la récompense de ce mineur va avoir dévié de la récompense attendue.

Écart type = variance [sqrt]/rendement attendu.

Maintenant, comme nous le savons :

écart = 365*24*6*p* (1-p)

retour attendu = 365*24*6*p

Donc, en remplaçant ces valeurs, nous obtenons :

Écart type = [sqrt] (365*24*6*p* (1-p))/365*24*6*p

Prenons maintenant un exemple.

Supposons qu'un mineur possède 0,01% du taux de hachage dans le réseau. (Signification p=0.0001).

Si vous remplacez les valeurs en conséquence à l'équation de l'écart-type, vous obtiendrez un écart-type de 0,4364 OU 43,6% ! !

Un écart de 43,6% par rapport à la récompense attendue ou un mineur qui possède un taux de hachage de 0,01%.

La seule solution pour réduire cet écart et cette variance est de mettre en commun les ressources pour augmenter le pourcentage de taux de hachage global, ce qui est exactement ce que les pools miniers offrent.

Inconvénients

Beaucoup dépend de l'éthique du gestionnaire de piscine.

Centralisation : Nous en parlerons plus tard. »

Avantages de devenir mineur

Alors, pourquoi devriez-vous devenir mineur ?

Tu auras de l'Ether ! Tout d'abord, la raison la plus évidente. Tu auras ton propre Ether. De plus, au moment où vous explorez un bloc, vous pouvez percevoir des frais de transaction pour toutes les transactions qui y vont.

Si vous croyez en Ethereum ou Cryptomonnaie en général, alors vous obtenez d'avoir une voix dans le réseau grâce à l'exploitation minière.

Enfin, comme Ethereum passe à Preuve de pieu, construire un grand dépôt Ethereum maintenant par Preuve of Work sera certainement utile.

Qu'est-ce que la preuve de mise ?

Donc, en parlant de Proof of Spieu (POS), qu'est-ce que cela signifie exactement et pourquoi Ethereum va passer à elle ? Concentrons-nous sur la première partie de la question pour l'instant.

Une preuve de mise en jeu rendra l'ensemble du processus d'exploitation virtuelle et remplacera les mineurs par des validateurs.

Voici comment le processus fonctionnera :

Les validateurs devront verrouiller certaines de leurs pièces en jeu.

Après cela, ils vont commencer à valider les blocs. Autrement dit, quand ils découvrent un bloc qui, selon eux, peut être ajouté à la chaîne, ils le valideront en plaçant un pari sur elle.

Si le bloc est ajouté, alors les validateurs recevront une récompense proportionnelle à leurs paris.

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POS rendra l'exploitation minière complètement virtuelle et réduira considérablement le gaspillage qui se produira par les prisonniers de guerre.

L'implémentation de POS d'Ethereum est appelée le protocole Casper.

Pourquoi Casper avait-il besoin ? Il s'avère qu'il y a un gros problème en ce qui concerne l'implémentation de POS.

Le plus grand obstacle à la preuve de pieu

Les développeurs Ethereum ont toujours prévu de passer à la preuve de l'enjeu, qui était toujours leur plan. Toutefois, avant de pouvoir le faire, ils devaient remédier à l'une des plus grandes lacunes de la preuve d'enjeu (PDV).

Considérez ce scénario pendant un instant :

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Supposons que nous ayons une situation comme celle ci-dessus. Il y a une chaîne bleue principale et une chaîne rouge qui sorte de branches de la principale elle-même. Qu'y a-t-il pour empêcher un mineur malveillant de miner sur les blocs rouges et forcer une fourche dure ?

Dans un système de preuve du travail, ce risque peut être atténué.

Supposons que le mineur malveillant Alice veuille exploiter la chaîne rouge. Même si elle y consacre tout son pouvoir de hachage, elle n'aura pas d'autre mineur pour la rejoindre dans la nouvelle chaîne. Tout le monde continuera à exploiter la chaîne bleue parce qu'il est plus rentable et sans risque d'exploiter la chaîne plus longue.

Rappelez-vous maintenant que les prisonniers de guerre sont extrêmement coûteux en termes de ressources.

Cela n'a aucun sens pour un mineur de gaspiller autant de ressources sur un bloc qui sera rejeté par le réseau de toute façon. Par conséquent, les fentes de chaîne sont évitées dans un système de preuve de travail en raison de la quantité d'argent que l'attaquant devra gaspiller.

Cependant, les choses semblent un peu différentes lorsque vous apportez un point de vente.

Si vous êtes un validateur, alors vous pouvez simplement mettre votre argent à la fois dans la chaîne rouge et la chaîne bleue sans aucune crainte de répercussion. Peu importe ce qui arrive, vous gagnerez toujours et n'aurez rien à perdre, malgré la malveillance de vos actions.

C'est ce qu'on appelle le problème « Rien en jeu », et c'est quelque chose que Ethereum a dû résoudre.

Ils avaient besoin d'un protocole qui pourrait mettre en œuvre POS et atténuer le problème « Rien en jeu ».

Ethereum Mining : Entrer dans Casper

Casper est le protocole POS que Ethereum a choisi d'aller avec. Bien qu'une équipe entière ait été occupée à le créer, Vlad Zamfir est souvent considéré comme le « visage de Casper ».

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Crédit image : Blocknomi.

En quoi Casper est-il différent des autres protocoles de preuve de pieu ?

Casper a mis en place un processus par lequel ils peuvent punir tous les éléments malveillants. Voici comment POS sous Casper fonctionnerait :

Les validateurs mettent en jeu une partie de leurs Ethers en jeu.

Après cela, ils vont commencer à valider les blocs. Autrement dit, quand ils découvrent un bloc qui, selon eux, peut être ajouté à la chaîne, ils le valideront en plaçant un pari sur elle.

Si le bloc est ajouté, alors les validateurs recevront une récompense proportionnelle à leurs paris.

Cependant, si un validateur agit de manière malveillante et essaie de faire un « rien en jeu », il sera immédiatement réprimandé et toute sa mise sera coupée.

Comme vous pouvez le voir, Casper est conçu pour fonctionner dans un système sans confiance et être plus tolérant aux pannes Byzantine.

Quiconque agit de manière malicieuse/byzantine sera immédiatement puni en ayant son pieu coupé. C'est là qu'il diffère de la plupart des autres protocoles POS. Les éléments malveillants ont quelque chose à perdre, il est donc impossible qu'il n'y ait rien en jeu.

Ce n'est pas le seul endroit où Casper punit les validateurs.

Comme le notent Hudson James et Joris Bontje dans leurs réponses dans « StackExchange », Casper conçoit des incitations plus sévères afin de garantir la sécurité du réseau, y compris punir les mineurs qui se déconnectent, involontairement ou non.

Cela signifie que les validateurs devront faire attention à leur disponibilité de nœud. L'insouciance ou la paresse les amènera à perdre leur pieu. Cette propriété réduit la censure des transactions et la disponibilité globale.

Parallèlement à tout cela, la propriété « slashing » donne également à casper un avantage distinct sur les protocoles de preuve de travail normaux.

Ramenons notre diagramme de chaîne à nouveau :

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Dans un protocole de preuve de travail, peu importe qu'un mineur soit extrait sur la chaîne bleue ou la chaîne rouge. Le mineur honnête et malveillant aurait dépensé la même quantité de ressources.

Dans Casper, cependant, si un validateur honnête mine sur la chaîne bleue alors ils obtiendraient une récompense proportionnelle à leur pari, cependant, un mineur malveillant obtiendra sa mise coupée pour parier sur la chaîne rouge.

Ok donc c'est bien et bon, mais comment Ethereum va-t-il s'assurer que les mineurs passeront de POW à POS ?

Ils prévoient de le faire via une bombe à retardement.

Qu'est-ce que la bombe à retardement en difficulté ?

Qu'y a-t-il pour inciter les mineurs à passer d'un protocole de preuve de travail à un protocole de preuve de pieu ?

Les mineurs achètent des milliers de dollars d'équipement pour qu'ils puissent extraire des blocs. Dès que le point de vente arrive à bord, tout cet équipement devient inutile. Imaginez dépenser autant d'argent et avoir mis en place des piscines super complexes, et tout cela devient complètement inutile.

Si tel est le cas, qu'y a-t-il pour empêcher les mineurs de rester sur l'ancienne chaîne de preuves de travail et de continuer à l'exploiter ? Cela créera en substance trois pièces Ethereum : Ethereum Classic, Ethereum Proof-of-Work et Ethereum Proof-of-Spot. Ce sera un cauchemar absolu.

Non seulement cela diminuera considérablement la valeur économique et la crédibilité d'Ethereum, mais il va également diluer le taux de hachage de l'ensemble de la chaîne, ce qui peut la rendre vulnérable aux attaques de pirates.

Afin de s'assurer qu'il y a une incitation appropriée pour les mineurs à rejoindre la nouvelle chaîne, les développeurs Ethereum ont introduit la bombe à retardement de difficulté. La bombe à retardement a été introduite le 7 septembre 2015. Pour comprendre comment la bombe à retardement de difficulté fonctionne, il est important de comprendre comment difficile et l'exploitation minière fonctionne.

Qu'est-ce que la difficulté et comment cela fonctionne-t-il ?

Le concept de difficulté a commencé avec bitcoin. Lorsque Bitcoin a été introduit pour la première fois, l'exploitation minière était extrêmement simple et n'importe qui pouvait le faire à l'aide de son PC. Cependant, comme le bitcoin est devenu de plus en plus populaire, le nombre de mineurs sur le réseau a augmenté. Cela a soulevé une possibilité très réelle pour les mineurs de sortir de contrôle et d'extraire tous les bitcoins restants en l'espace d'un an. Satoshi Nakamoto a envisagé ce phénomène et a donc introduit le système de « difficulté ».

Le système de difficulté fonctionne comme ceci : les mineurs dépensent leur pouvoir de calcul pour résoudre des énigmes cryptographiques. La façon dont ils le font est qu'ils ajoutent aléatoirement une chaîne aléatoire (appelée nonce) au hachage du bloc, puis ils hachent la chaîne entière. Si le nombre résultant est inférieur à un nombre fixe particulier, il est considéré comme réussi et le nouveau bloc est ajouté à la blockchain. Trouver ce « nonce » est extrêmement difficile et aléatoire et c'est le cœur de toute exploitation minière.

Si nous devions récapituler l'ensemble du processus, alors voici à quoi cela ressemblerait :

Le hachage du contenu du nouveau bloc est pris.

Un nonce (chaîne aléatoire) est ajouté au hachage.

La nouvelle chaîne est à nouveau hachée.

Le hachage final est ensuite comparé au niveau de difficulté et vu s'il est réellement inférieur ou non.

Si ce n'est pas le cas, le nonce est modifié et le processus se répète à nouveau.

Si oui, le bloc est ajouté à la chaîne et le livre public est mis à jour et alerté de l'ajout.

Les mineurs responsables de cela étant donné la récompense de bloc.

La difficulté est ajustée chaque 2016e bloc.

Le niveau de difficulté est directement proportionnel au rythme auquel les blocs sont extraits. Bitcoin a une durée moyenne de blocage de 10 minutes.

Si le temps de bloc passe en dessous de cela, le niveau de difficulté est augmenté, s'il monte, alors le temps de difficulté diminue. Ceci est fait pour s'assurer que le temps de bloc de bitcoin reste ~10 minutes.

C'est fondamentalement comment fonctionne l'extraction bitcoin et Ethereum suit le même protocole, la différence étant qu'un bloc est extrait toutes les 15 secondes dans Ethereum.

Le graphique suivant montre la difficulté croissante dans Ethereum :

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Alors, que fera la bombe à retardement de difficulté ?

La bombe de difficulté augmentera de façon exponentielle la difficulté de telle sorte que l'exploitation minière deviendra impossible.

Comme nous l'avons déjà dit, le niveau de difficulté s'ajuste en fonction du rythme auquel les blocs sont extraits. L'algorithme d'ajustement de difficulté Ethereum ressemble à ceci :

block_diff = parent_diff + parent_diff // 2048 * max (1 — (block_timestamp — parent_timestamp) // 10, -99) + int (2** (((block.number // 100000) — 2))

(Ici « // » est l'opérateur de division de telle sorte que 6//2 = 3 et 9//2 = 4.)

Donc, comprenons ce que cela signifie fondamentalement en anglais :

block_timesTap = heure à laquelle le bloc a été extrait.

Parent_timestamp = heure à laquelle le bloc parent alias le bloc avant que celui-ci ne soit extrait.

Si (block_timestamp — parent_timestamp) 10 secondes alors un facteur de « parent_diff // 2048 * 1 » est ajouté à la difficulté.

Si (block_timestamp — parent_timestamp) est entre 10-19 secondes, alors la difficulté est maintenue la même.

Si (block_timestamp — parent_timestamp) 20 secondes alors la difficulté est réduite de « parent_diff // 2048 * -1 » à un maximum de « parent_diff // 2048 * -99 ».

C'est ainsi que l'algorithme d'ajustement de difficulté a fonctionné dans la version Homestead d'Ethereum. L'idée est de garder le temps de bloc ~15 secondes.

Donc, ce que la bombe de difficulté va faire, c'est qu'elle augmentera la difficulté d'une telle quantité exponentielle sans l'ajuster qu'il faudra de plus en plus de temps pour résoudre les énigmes cryptographiques. Finalement, il deviendra presque impossible de miner sur la chaîne. Ce phénomène est appelé le « Ethereum Ice Age », le temps tout le style de POW minière devient impossible.

Lorsque cela se produira, les mineurs n'auront pas d'option MAIS d'aller à la nouvelle chaîne Ethereum qui a la preuve de pieu sur elle.

D'accord, alors pourquoi est-ce désiré ? Quels sont les problèmes auxquels nous sommes confrontés avec la preuve de travail que la preuve de pieu cherche à résoudre ?

Pourquoi POS est nécessaire sur POW ?

La mise en œuvre de la preuve de mise en œuvre présente plusieurs avantages. Ils peuvent tous être classés dans les catégories suivantes. (Grand cri à Jon Choi et son article).

Aide à la décentralisation.

Efficacité énergétique.

Sécurité économique.

Mise à l'échelle.

Transition vers le point de vente.

Ethereum Mining : Réaliser la décentralisation

Comme nous l'avons vu plus haut, les protocoles POW ne sont plus vraiment favorables à la décentralisation. Voyons le graphique de distribution de hashrate pour bitcoin :

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Et voici la distribution hashrate des pools miniers dans Ethereum :

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Image gracieuseté : EtherChain.org

Comme vous pouvez le voir, la majorité du hashrate est concentrée dans certains pools spécifiques et cela signifie que peu importe ce qui se passe, ils auront toujours une meilleure chance de miner des blocs et d'obtenir des récompenses que quiconque.

Parce qu'ils peuvent obtenir plus d'argent, ils peuvent donc se permettre de meilleurs ASIC et plus rapides. Cela signifie que, quoi qu'il arrive, les grands bassins miniers auront toujours un avantage sur les individus et les petits bassins. En d'autres termes, les riches seront toujours plus riches.

La preuve de mise rend tout cela complètement hors de propos en rendant l'exploitation minière complètement virtuelle. Cependant, ce n'est pas la seule façon dont POS atténue les effets de la centralisation. Pour comprendre cela, nous devons d'abord savoir ce que signifie « économies d'échelle ». (Merci ACDClearDership canal youtube pour les données).

Quand il s'agit de la production, il existe deux types :

Production à court terme.

Production à long terme.

Dans la production à court terme, au moins des ressources d'entrée sont fixes. Considérez une petite pizzeria qui n'a qu'un seul four. Peu importe s'ils doivent produire 1 pizza de 25, il y a le seul four qu'ils peuvent utiliser pour créer ces pizzas.

Dans une production à long terme, toutes les ressources sont variables, et c'est là que se produisent des économies d'échelle.

Donc, dans une production à long terme où la quantité des ressources d'entrée est variable, que se passe-t-il si vous doublez l'entrée ? Il n'y a que trois résultats dans ce scénario particulier. Nous appelons cela des « retours à l'échelle ».

La sortie plus que double. Ce qui signifie qu'il y a un retour croissant à l'échelle.

La sortie double. Ce qui signifie qu'il y a un retour fixe à l'échelle.

La sortie ne double pas. Ce qui signifie qu'il y a des rendements à l'échelle décroissants.

Vous trouverez ci-dessous une représentation graphique des économies d'échelle.

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Image gracieuseté : Wikipedia

Qu'est-ce qui se passe exactement ici ?

Lorsque la production est augmentée de Q à Q2, le coût global de la production diminue de C à C1. C'est ce qu'on appelle les économies d'échelle.

Après cela, il s'égalise un peu. C'est là que vous obtenez des retours constants à l'échelle.

Et puis, lorsque vous allez au-delà, le coût augmente à mesure que vous augmentez la production au-delà du deuxième trimestre.

Cela signifie que les grandes entreprises peuvent réduire le coût moyen de leurs produits en augmentant le nombre de leurs produits ! (Jusqu'à une limite)

Dans un sens... plus c'est moins !

Prenons un exemple concret de cela.

Les coûts initiaux d'un petit boulanger seront évidemment inférieurs à ceux d'une grande entreprise de boulangerie, car l'entreprise devra investir dans beaucoup de machines. Cependant, à long terme, le coût moyen de chaque pain sera beaucoup plus faible pour l'entreprise que pour le boulanger.

Ok, tout cela va bien, mais comment cela s'applique-t-il aux piscines minières ?

Tout comme les grandes sociétés, les grands gisements miniers peuvent réduire le coût de leurs intrants en :

Amortissement d'un coût fixe sur une opération de plus grande envergure.

Avoir un pouvoir de négociation en opérant comme une entité plus grande.

Ce que cela signifie essentiellement, c'est qu'un grand pool minier influent peut, dollar pour dollar, générer plus de taux de hachage que les autres pool, même s'ils dépensent la même somme d'argent.

Ce problème est complètement atténué dans la preuve de mise en jeu pour une raison simple. Dans POS vous investissez une participation. Vous ne pouvez pas simplement regrouper et rendre votre mise plus précieuse dollar pour dollar. À la fin de la journée, 1 dollar = 1 dollar. Les économies d'échelle ne fonctionnent pas ici.

Efficacité énergétique

Le plus gros problème de la preuve de travail est le gaspillage d'énergie. Le pire, c'est qu'il s'agit du gaspillage d'énergie pour le gaspillage d'énergie. Bitcoin, en particulier, est vorace dans son appétit pour l'énergie. Regardez ceci :

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Image gracieuseté : Digicnomist

Que diriez-vous d'autres chiffres (avec la permission de Digicmonist)

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Il y a deux chiffres sur lesquels vous devriez vous concentrer :

Les coûts miniers mondiaux annuels de bitcoin sont de 1 423 794 674$.

Bitcoin consomme annuellement 28,48 TWh d'électricité. Le pays de l'Équateur a consommé environ 21 TWh !

En fait, comparons la consommation d'énergie de bitcoin par rapport à certains pays :

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Bitcoin consomme plus d'énergie que l'Irlande, Bahreïn et la République slovaque !

Ok, allons même le terrain de jeu.

Et si nous comparons Bitcoin à d'autres systèmes de paiement ? Dis... Visa.

Comment la consommation d'énergie de bitcoin se compare-t-elle à celle de visa ?

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Ouais... pas bon.

Il est donc évident que bitcoin mange beaucoup de puissance, et il y a beaucoup d'argent dépensé sur les ressources. Mais qu'en est-il des coûts externes ? L'effet que cette quantité de consommation d'énergie a sur l'environnement doit être immense.

Bien qu'il ne fait aucun doute que bitcoin et POW ont fait beaucoup de changements sociaux positifs, nous devrions au moins voir ce qu'un système de POS à grande échelle peut faire et s'il fonctionne aussi bien sans consommer autant de puissance.

Sécurité économique

Le plus grand avantage que POS, et surtout Casper, a est sa sécurité économique. Pensez à cela, supposons que vous êtes un validateur et que vous avez votre propre argent stocké comme un enjeu dans le réseau. Il est dans votre propre intérêt d'agir dans le meilleur intérêt du réseau. Pourquoi agiriez-vous malicieusement en sachant qu'il y a une grande partie de votre pieu qui peut être coupée et prise en charge si vous le faites ?

Pourquoi attaquerais-tu un réseau et nuirais à la valeur de la pièce alors qu'une grande partie de ta monnaie y est enfermée ?

En outre, cet « effet de coupe » supprime le risque d'une « attaque de campement de frai » comme Vitalik le fait :

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Image gracieuseté : Vitalik Buterin Twitter.

Les attaques de Spawn peuvent être évitées dans POS par le simple fait qu'une seule attaque conduira à la réduction et à la suppression de la participation investie. Et si vous n'avez pas de participation investie, vous ne pouvez pas participer à la validation de POS.

Mise à l'échelle

La façon la plus évidente dont POS va aider l'évolutivité est d'activer le partage.

Comme le dit Vlad Zamfir, le partage avec POW n'est pas impossible, mais c'est difficile.

Qu'est-ce que le partage ?

Sharding est un terme qui a été tiré des systèmes de base de données. Voyons ce que le partage signifie par rapport à la base de données. Supposons que vous ayez une énorme base de données volumineuse pour votre site Web. Avoir une base de données volumineuse rend non seulement la recherche de données plus lente, mais cela nuit également à votre évolutivité. Alors, que faites-vous dans ce cas ?

Que faire si vous faites une partition horizontale sur vos données et les transformez en tables plus petites et les stockez sur différents serveurs de base de données ?

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Image gracieuseté : Dzone

Comme ça ?

Maintenant, vous pourriez vous demander, pourquoi une partition horizontale et non une partition verticale ? C'est à cause de la façon dont les tables sont conçues :

Considérez ça. Supposons que ce soit notre table principale :

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Maintenant, si nous devions partitionner cette table verticalement :

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Tu vois ce qui se passe ? Lorsque vous partitionnez verticalement une table, ils ont tendance à devenir deux tables complètement différentes.

Cependant, si nous devions les partitionner horizontalement :

Understanding Ethereum Mining and the Need for Proof of Stake

Tu vois ? Il s'agit de la même table/base de données mais avec moins de données. Ces bases de données plus petites sont connues sous le nom de fragments de la base de données plus grande. Chaque fragment doit être identique à la même structure de table.

Alors, que se passera-t-il si nous implémentons le partage dans un protocole POW ?

Sharding rendra le traitement plus rapide en divisant un état en différents fragments. Cependant, si nous utilisons des POW, les fragments plus petits risquent d'être repris par des mineurs malveillants en raison de leur faible taux de hachage. En fait, c'est la plus grande raison pour laquelle les blockchains POW ne peuvent jamais implémenter le sharding, tous les petits fragments peuvent être facilement repris.

Ce risque est complètement atténué dans le PDV puisqu'il n'a pas le concept d'exploitation minière.

Conclusion sur l'exploitation minière de l'Ethereum

Comme vous pouvez le voir, les choses vont changer énormément une fois la preuve de mise en œuvre. Cependant, tous ceux qui veulent entrer dans le jeu d'exploitation des prisonniers de guerre dans Ethereum ont encore amplement de temps pour le faire.

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