Réseau bitcoin

Les plus grands pools miniers Bitcoin en avril 2020 par pays dans lesquels ils sont basés

L'extraction de Bitcoin est une entreprise compétitive. Une « course aux armements » a été observée à travers les différentes technologies de hachage qui ont été utilisées pour miner les bitcoins : unités centrales de traitement (CPU) de base, unités de traitement graphique (GPU) haut de gamme, matrices de portes programmables sur le terrain (FPGA) et application- des circuits intégrés spécifiques (ASIC) ont tous été utilisés, chacun réduisant la rentabilité de la technologie la moins spécialisée. Les ASIC spécifiques au bitcoin sont désormais la principale méthode d'extraction de bitcoin et ont dépassé la vitesse du GPU jusqu'à 300 fois. La difficulté dans le processus d'extraction implique l'auto-ajustement à la puissance d'extraction accumulée du réseau. Alors que les bitcoins sont devenus plus difficiles à exploiter, les entreprises de fabrication de matériel informatique ont vu leurs ventes de produits ASIC haut de gamme augmenter[5].

La puissance de calcul est souvent regroupée ou « mise en commun » pour réduire la variance des revenus des mineurs. Les plates-formes minières individuelles doivent souvent attendre de longues périodes pour confirmer un bloc de transactions et recevoir le paiement. Dans un pool, tous les mineurs participants sont payés chaque fois qu'un serveur participant résout un bloc. Ce paiement dépend de la quantité de travail qu'un mineur individuel a fourni pour aider à trouver ce bloc[6].

Consommation d'électricité de Bitcoin à partir de 2021[7]

En 2013, Mark Gimein a estimé la consommation d'électricité à environ 40,9 mégawatts (982 mégawattheures par jour)[8]. En 2014, Hass McCook estimait 80,7 mégawatts (80 666 kW). À partir de 2015, The Economist a estimé que même si tous les mineurs utilisaient des installations modernes, la consommation combinée d'électricité serait de 166,7 mégawatts (1,46 térawattheures par an)[9]. L'indice de consommation d'électricité de Cambridge Bitcoin estime que la consommation d'énergie du réseau bitcoin est passée de 1,95 térawattheures par an à la fin de 2014 à 77,1 térawattheures par an à la fin de 2019[7].

Cherchant à réduire les coûts d'électricité, certains mineurs de bitcoins se sont installés dans des endroits comme l'Islande où l'énergie géothermique est bon marché et où le refroidissement de l'air arctique est gratuit[10]. Les mineurs chinois de bitcoins sont connus pour utiliser l'énergie hydroélectrique au Tibet pour réduire les coûts d'électricité[11]. Les entreprises nord-américaines utilisent le gaz échoué comme source d'énergie rentable pour l'extraction de bitcoins[12]. Dans l'ouest du Texas, le vent alimente l'extraction de bitcoins[13]. En avril 2021, au moins un tiers de l'extraction de Bitcoin était alimentée au charbon dans la région chinoise du Xinjiang[14].

Une étude de 2021 a révélé que les émissions de carbone provenant de l'exploitation minière de Bitcoin en Chine - où la majorité de l'algorithme de preuve de travail qui a généré de la valeur économique a été calculée avant la mi-2021[15] - s'étaient accélérées rapidement à la fin des années 2010, sont largement alimentées par des sources non renouvelables et devrait dépasser les émissions annuelles totales de pays comme l'Italie et l'Espagne en 2016, interférant avec les engagements internationaux d'atténuation du changement climatique[16] - [17]. Il a également été constaté qu'en 2021, l'extraction de bitcoins consommait plus d'énergie que le pays de la Nouvelle-Zélande[18]. Une interdiction chinoise formelle des opérations d'extraction de crypto-monnaie en mai 2021 - réitérée en septembre et en novembre - a entraîné le déplacement d'une grande majorité d'équipements miniers hors de Chine. Pourtant, jusqu'à 20% de « tous les mineurs de bitcoins du monde restent en Chine. C'est bien loin de son sommet d'environ 65% à 75% du marché mondial »[15]. En décembre 2021, le hashrate mondial avait pour la plupart retrouvé un niveau antérieur à la répression chinoise, avec une part accrue de la puissance minière totale provenant des États-Unis (35,4 %), du Kazakhstan (18,1 %) et de la Russie (11 %)[19].

Machine minière basée sur Avalon ASIC

Un aperçu approximatif du processus d'extraction de bitcoins implique que [3]:

1. Les nouvelles transactions sont diffusées à tous les nœuds.
2. Chaque nœud mineur collecte de nouvelles transactions dans un bloc.
3. Chaque nœud mineur travaille à trouver un code de preuve de travail pour son bloc.
4. Lorsqu'un nœud trouve une preuve de travail, il diffuse le bloc à tous les nœuds.
5. Les nœuds récepteurs valident les transactions qu'ils détiennent et n'acceptent que si toutes sont valides.
6. Les nœuds expriment leur acceptation en se déplaçant pour travailler sur le bloc suivant, en incorporant le hachage du bloc accepté.

Diagramme montrant comment les transactions bitcoin sont vérifiées

Par convention, la première transaction d'un bloc est une transaction spéciale qui produit de nouveaux bitcoins appartenant au créateur du bloc. C'est l'incitation pour les nœuds à prendre en charge le réseau[2]. Il fournit le moyen de mettre de nouveaux bitcoins en circulation. La récompense pour l'exploitation minière est réduite de moitié tous les 210 000 blocs. Il a commencé à 50 bitcoins, est tombé à 25 fin 2012 et à 12,5 bitcoins en 2016. La réduction de moitié la plus récente, survenue en mai 2020 (avec le numéro de bloc 630 000), a réduit la récompense de bloc à 6,25 bitcoins. Ce processus de réduction de moitié est programmé pour se poursuivre au maximum 64 fois avant que la création de nouveaux coins ne cesse[20].

Les dépenses non autorisées sont atténuées par la mise en œuvre par Bitcoin de la cryptographie à clé publique-privée. Par exemple, lorsqu'Alice envoie un bitcoin à Bob, Bob devient le nouveau propriétaire du bitcoin. Eve, observant la transaction, pourrait vouloir dépenser le bitcoin que Bob vient de recevoir, mais elle ne peut pas signer la transaction sans connaître la clé privée de Bob[22].

Un problème spécifique qu'un système de paiement sur Internet doit résoudre est la double dépense, dans laquelle un utilisateur paie le même coin à deux destinataires différents ou plus. Un exemple d'un tel problème serait si Eve envoyait un bitcoin à Alice et envoyait plus tard le même bitcoin à Bob. Le réseau bitcoin protège contre les doubles dépenses en enregistrant tous les transferts de bitcoins dans un registre (la blockchain) visible par tous les utilisateurs, et en s'assurant que tous les bitcoins transférés n'ont pas été dépensés auparavant[22]^:4.

Si Eve propose de payer un bitcoin à Alice en échange de biens et signe une transaction correspondante, il est toujours possible qu'elle crée également une transaction différente en même temps qu'elle envoie le même bitcoin à Bob. Selon les règles, le réseau n'accepte qu'une seule des transactions. C'est ce qu'on appelle une situation de compétition, car il y a une course dont la transaction sera acceptée en premier. Alice peut réduire le risque de situation de compétition en stipulant qu'elle ne livrera pas la marchandise tant que le paiement d'Eve à Alice n'apparaîtra pas dans la blockchain[23].

Une situation de compétence variante (qui a été appelée une attaque Finney en référence à Hal Finney) nécessite la participation d'un mineur. Au lieu d'envoyer les deux demandes de paiement (pour payer Bob et Alice avec les mêmes coins) au réseau, Eve n'émet que la demande de paiement d'Alice au réseau, tandis que le complice essaie de miner un bloc qui inclut le paiement à Bob au lieu d'Alice. Il y a une probabilité positive que le mineur escroc réussisse avant le réseau, auquel cas le paiement à Alice sera rejeté. Comme pour la situation de compétition ordinaire, Alice peut réduire le risque d'attaque Finney en attendant que le paiement soit inclus dans la blockchain[24].

Chaque bloc ajouté à la blockchain, en commençant par le bloc contenant une transaction donnée, est appelé une confirmation de cette transaction. Idéalement, les commerçants et les services qui reçoivent un paiement en bitcoin devraient attendre qu'au moins une confirmation soit distribuée sur le réseau, avant de supposer que le paiement a été effectué. Plus le commerçant attend de confirmations, plus il est difficile pour un attaquant d'inverser avec succès la transaction dans une blockchain, à moins que l'attaquant ne contrôle plus de la moitié de la puissance totale du réseau, auquel cas il s'agit d'une attaque à 51 %[25].

La désanonymisation est une stratégie d'exploration de données dans laquelle les données anonymes sont croisées avec d'autres sources de données pour ré-identifier la source de données anonymes. Parallèlement à l'analyse des graphiques de transaction, qui peut révéler des connexions entre les adresses bitcoin (pseudonymes)[21] - [26], il existe une attaque possible qui lie le pseudonyme d'un utilisateur à son adresse IP[27]. Si le pair utilise Tor, l'attaque inclut une méthode pour séparer le pair du réseau Tor, le forçant à utiliser sa véritable adresse IP pour toute autre transaction. L'attaque utilise des mécanismes bitcoin de relais d'adresses de pairs et de protection anti-DoS. Le coût de l'attaque sur l'ensemble du réseau bitcoin est inférieur à 1 500 € par mois[27].

Un chercheur de l'Université Carnegie Mellon a estimé qu'en 2012, 4,5% à 9% de toutes les transactions sur toutes les bourses du monde concernaient le commerce de la drogue sur un seul marché de la drogue sur le dark web, Silk Road[40]. La pornographie juvénile, le meurtre contre rémunération[41], et les armes seraient également disponibles sur les sites du marché noir qui vendent en bitcoin. En raison de la nature anonyme et du manque de contrôle central sur ces marchés, il est difficile de savoir si les services sont réels ou s'ils essaient simplement de prendre les bitcoins.

Plusieurs marchés noirs du deep web ont été fermés par les autorités. En octobre 2013, Silk Road a été fermée par les forces de l'ordre américaines[42] - [43], entraînant une diminution à court terme de la valeur du bitcoin[44]. En 2015, le fondateur du site a été condamné à la prison à vie[45]. Des sites alternatifs ont été bientôt disponibles et, début 2014, l'Australian Broadcasting Corporation a signalé que la fermeture de Silk Road avait peu d'impact sur le nombre d'Australiens vendant de la drogue en ligne, qui avait en fait augmenté. Début 2014, les autorités néerlandaises ont fermé Utopia, un marché de produits illégaux en ligne, et saisi 900 bitcoins. Fin 2014, une opération policière conjointe a vu les autorités européennes et américaines saisir des bitcoins et fermer 400 sites du deep web, dont le marché de produits illicites Silk Road 2.0[46]. L'activité d'application de la loi a abouti à plusieurs condamnations. En décembre 2014, Charlie Shrem a été condamné à deux ans de prison pour avoir indirectement aidé à envoyer 1 millions de dollars au site de drogue Silk Road[47], et en février 2015, son fondateur, Ross Ulbricht, a été reconnu coupable de trafic de drogue et condamné à une peine de double réclusion à perpétuité plus 40 ans[48].

Certains sites du marché noir peuvent chercher à voler des bitcoins aux clients. La communauté bitcoin a qualifié un site, Sheep Marketplace, d'arnaque lorsqu'il a empêché les retraits et fermé après un vol présumé de bitcoins[49]. Dans une affaire distincte, des comptes séquestres avec des bitcoins appartenant à des clients d'un autre marché noir ont été piratés au début de 2014[50].

Selon Internet Watch Foundation, une organisation caritative basée au Royaume-Uni, le bitcoin est utilisé pour acheter de la pornographie juvénile, et près de 200 sites Web de ce type l'acceptent comme moyen de paiement. Le bitcoin n'est pas le seul moyen d'acheter de la pédopornographie en ligne, comme l'a déclaré Troels Oertling, chef de l'unité de cybercriminalité d'Europol, « Ukash et paysafecard […] ont [également] été utilisés pour payer ce matériel ». Cependant, l'Internet Watch Foundation répertorie une trentaine de sites qui acceptent exclusivement les bitcoins. Certains de ces sites ont fermé, comme un site Web de financement participatif du deep web qui visait à financer la création de nouvelles pédopornographies[51]. De plus, des hyperliens vers des sites Web pédopornographiques ont été ajoutés à la blockchain, car des données arbitraires peuvent être incluses lorsqu'une transaction est effectuée[52] - [53].

Les bitcoins ne sont peut-être pas idéaux pour le blanchiment d'argent, car toutes les transactions sont publiques. Les autorités, y compris l'Autorité bancaire européenne[54], le FBI[35], le Trésor national (Afrique du Sud)[55] et le Groupe d'action financière du G7[56] — ont exprimé leur inquiétude quant au fait que le bitcoin pourrait être utilisé à des fins de blanchiment d'argent. .

Début 2014, un opérateur d'un échange de bitcoins américain, Charlie Shrem, a été arrêté pour blanchiment d'argent[57]. Par la suite, il a été condamné à deux ans de prison pour « aide et encouragement à une entreprise de transfert d'argent sans licence »[47].

Alexander Vinnik, propriétaire présumé de BTC-e, a été arrêté en Grèce le 25 juillet 2017, pour 4 milliards de dollars d'accusations de blanchiment d'argent pour avoir bafoué les lois anti-blanchiment d'argent (AML) des États-Unis. Un rapport du Trésor et du ministère de l' Intérieur du Royaume-Uni intitulé UK national risk assessment of money laundering and terrorist financial (octobre 2015) a révélé que, parmi les douze méthodes examinées dans le rapport, le bitcoin présente le risque le plus faible d'être utilisé pour le blanchiment d'argent, la méthode de blanchiment d'argent la plus courante étant les banques[58].

Roman Sterlingov a été arrêté le 27 avril 2021 pour avoir prétendument blanchi environ 1,2 million de BTC ou 336 millions de dollars US. Selon les rapports de l'IRS Criminal Investigation, Sterlingov était le principal opérateur d'un mixeur de crypto-monnaie Bitcoin Fog, lancé en 2011.

Dans un schéma de Ponzi utilisant des bitcoins, le Bitcoin Savings and Trust a promis aux investisseurs jusqu'à 7% d'intérêt hebdomadaire et a levé au moins 700 000 bitcoins de 2011 à 2012[59]. En juillet 2013, la Securities and Exchange Commission des États-Unis a accusé la société et son fondateur en 2013 « d'avoir fraudé des investisseurs dans un stratagème de Ponzi impliquant des bitcoins ».