Comment sécuriser Bitcoin quand ils seront tous minés ?

Comment inciter économiquement les mineurs à sécuriser le réseau avec les seuls frais de transaction, en se protégeant toujours efficacement d’une attaque des 51% ? – Courant 2015, ARK Invest a publié un article de recherche dirigé par Chris Burniske concernant la réflexion à mener sur des modèles possibles de financement incitatif du minage de Bitcoin, pour permettre que ce dernier reste pérenne dans l’avenir, qu’il sécurise correctement le réseau contre une potentielle attaque dite des 51% ; mais également et surtout pour que ce système puisse perdurer lorsqu’il n’y aura plus de nouveau bitcoin à miner, et que le système devra se financer à partir des seuls frais de transaction.

Les données utilisées dans cet article (graphiques, données chiffrées, etc) sont principalement issues de l’article de recherche original d’ARK, disponible librement sur leur site officiel, en anglais, datant donc de 2015 et permettant de se figurer l’état de la blockchain à cette période ; ainsi que de quelques sources externes plus récentes spécifiées en cours d’article lorsqu’elles étaient disponibles, dans un objectif d‘actualisation des données utilisées pour notre réflexion.

A l’heure de la rédaction de l’article d’ARK, le système incitatif à la base du minage de bitcoins repose très majoritairement sur le block reward ; c’est-à-dire les bitcoins nouvellement produits pour chaque nouveau bloc créé, redistribués au mineur (ou à la pool de minage) ayant créé ledit bloc.

Part des transaction fees par rapport au block reward

 

En 2014, ARK considérait que le block reward représentait globalement 99,7% des revenus en BTC d’un mineur, alors que les transactions fees ne comptaient que pour 0,3%. Le site Cryptovoices pour sa part fournit d’autres données plus récentes (jusqu’à fin 2017) permettant d’observer que tout dernièrement, la part de frais de transaction semblait avoir progressé comparativement à 2014 ; mais il faut garder à l’esprit que l’augmentation observée semblerait correspondre tout simplement à la période d’augmentation des frais de transaction à cause de la congestion occasionnelle du réseau pendant le dernier grand cycle de hype du BTC. Si tel est bien le cas, il n’est pas du tout dit que le type de revenu BTC des mineurs ait réellement muté pour le moment.

La grande question posée est donc la suivante : si le système idéal initial imaginé par Satoshi Nakamoto prévoyait une transition d’un système avec block reward quasi exclusif à un système reposant sur des frais de transaction seuls, libre de toute inflation, comment atteindre ce système idéal ? En effet, à l’heure actuelle, aux yeux de certains, un des intérêts de Bitcoin est justement sa structure de frais réduits ; alors que dans un système comme celui visé initialement par Satoshi Nakamoto, il semblerait qu’il faudrait que les frais de transaction deviennent l’alpha et l’omega de l’incitation au minage et à la sécurisation du réseau.

Ces transaction fees qui étaient alors jusque là une espèce de subvention déguisée négligeable deviendraient alors le coût direct et indépassable de toute transaction libellée en bitcoins.

Ces frais qui représentent actuellement 0,3% des revenus des mineurs par bloc devraient atteindre 100%, ce qui équivaudrait à une augmentation des transaction fees de 0,01% de la transaction actuellement à 3,3%, rendant Bitcoin plus cher à utiliser que les transactions classiques par cartes bancaires.

Compositions des marges et revenus des mineurs

Néanmoins, il faut considérer deux éléments :

• Les marges du mineurs ont évolué : miner est devenu moins risqué, même si moins spectaculairement rentable, avec une activité et un revenu plus prévisible pour les grands opérateurs, il est donc envisageable que les mineurs investis consentent à une réduction partielle de certaines de leurs marges si cela s’avérait nécessaire à la survie du réseau.
• L’infrastructure s’est massivement développée : les groupes de mineurs à l’heure actuelle sont d’après ARK si massivement investis dans la mise en place, la sécurisation et l’entretien de leur infrastructure de minage propre au Bitcoin qu’il leur est de toute façon nécessaire de le maintenir par tous moyens, et qu’à la manière des coûts technologiques, il est envisageable de voir une réduction générale de certains coûts de fonctionnement inhérents aux mineurs, qui pourraient — mais c’est hypothétique — alors rester gagnants avec des frais de transactions seuls.

Evolution du hashrate et sécurisation par la concurrence

ARK faisait l’hypothèse en 2015 que le minage de bitcoins verrait ses marges converger avec celles du secteur de l’énergie, plus particulièrement avec celui de la production électrique.

Chris Burniske supposait également une poursuite de la course à l’armement des différents mineurs, plus spécifiquement cependant de grandes compagnies se spécialisant dans ce domaine. Le présent semble lui donner raison, avec l’entrée de multiples concurrents à Bitmain sur le secteur des ASIC destinés à miner des bitcoins : citons pour mémoire l’arrivée surprise d’Halong Mining, l’annonce toute récente de GMO Group à propos de la production prochaine d’un ASIC présenté comme le plus efficient du marché, ou encore les recherches de KnCMiner pour produire les puces les plus miniaturisées possibles et tenter de prendre le leadership.

Au plus le nombre et la puissance des mineurs entrant en compétition pour miner des bitcoins augmentent, au plus les grandes compagnies dominantes (notamment Bitmain actuellement) sont gagnantes et ont donc accès préférentiellement à des chips (puces) plus développées, avec des ASIC aux performances et efficacité supérieures à leurs concurrents. A contrario, le mineur isolé ou la pool réduite, à l’heure actuelle, voit ses marges se compresser progressivement.

Mais le ratio prix-performance/chip continuant pour le moment à augmenter, il ne serait pas surprenant de voir le hashrate global poursuivre son ascension, d’après ARK.

De plus, à l’image du secteur des nouvelles technologies, les coûts fixes vont probablement encore chuter considérablement (pour exemple, les coûts d’un ASIC comme l’Antminer S9 ont encore très récemment diminué du côté de Bitmain en réponse aux annonces de leurs nouveaux challengers). Ainsi, le coût de l’infrastructure est en train également de converger grosso modo (et très schématiquement) vers les variations des simples coûts énergétiques liés à l’électricité.

Avec une réduction puis une suppression du block reward et des marges des mineurs, et selon l’évolution de la capitalisation et du prix du BTC, d’aucuns craignent une augmentation sensible du risque d’une attaque des 51%.

La minorité des 49% réduits au silence

Le coût de la totalité du parc de minage mondial de Bitcoin était estimé par ARK à 400 millions de dollars en 2015, lorsque le hashrate était de 350 000 GH/s. Par extrapolation grossière, avec un prix moyen ramené à 850 dollars (808 dollars en réalité avec alimentation aujourd’hui sur le site de Bitmain) pour un Antminer minant à 13,5 TH/s, et avec un hashrate évalué à 35 millions de TH/s début Janvier 2018, le coût total du parc de minage mondial pourrait être sommairement estimé à près de 2 à 3 milliards de dollars.

Si cette estimation est correcte, le risque d’une attaque fructueuse des 51% sur la chaîne Bitcoin est alors relativement mitigée : un attaquant organisé (Etat, compagnie de minage en situation monopolistique) pourrait tenter une attaque, mais cette dernière devrait être continue (plusieurs semaines) et pas seulement momentanée, tout comme elle devrait à priori n’avoir comme but que la destruction de Bitcoin, ce qui signifierait un investissement massif de la part de l’attaquant réalisé simplement en pure perte d’un point de vue financier.

ARK évalue ensuite selon un modèle maison le capital qu’un attaquant devrait mettre en jeu (en pourcentage par rapport à la capitalisation de Bitcoin) pour pouvoir mettre le réseau à portée d’une attaque par exemple des 51%. Selon eux, l’implantation d’un transaction fee fixe de 1,2% est suffisant pour considérer le réseau comme sécurisé contre une attaque, dans l’hypothèse d’un remplacement du block reward par les transaction fees fixes.

Evidemment, une telle modification nécessiterait de toucher à la source-même de Bitcoin, mais ARK considère la piste comme à envisager, l’utilisation de Bitcoin, monnaie non souveraine et permissionless, restant alors toujours moins chère que celle du système bancaire classique.

ARK illustrait l’importance du capital à allouer pour une attaque des 51% fructueuse en 2015, par rapport à ce potentiel transaction fee fixe. Déjà, l’on pouvait observer qu’un pourcentage de 1% seul et sans block reward aurait été théoriquement suffisant pour forcer en 2015 un attaquant potentiel à sacrifier en pure perte 340 millions de dollars.

Il me paraît intéressant de nuancer cette évaluation : avec la possibilité de miser à la hausse ou à la baisse sur Bitcoin, il ne serait pas nécessairement inenvisageable de voir, dans le cadre d’une attaque massive et coordonnée, l’attaquant (ou les attaquants) se concerter et shorter le BTC sur les marchés, profitant de l’effet de panique que pourrait provoquer la découverte de l’attaque des 51% en cours sur les cours pour en définitive à minima financer le coût de leur attaque, et pourquoi pas même en faire une attaque finalement rentable ; quoique je ne me prononce pas précisément et n’en fais que l’hypothèse, n’ayant pas de données chiffrées à fournir à ce propos.

Hashrate concentré

Les auteurs alertaient ensuite à l’époque sur le risque d’une concentration des mineurs, concentration qui s’est à priori depuis intensifiée. Ils faisaient l’hypothèse qui s’est avérée relativement fausse cependant qu’un équilibre serait trouvé.

Pour mesurer la concentration du minage de Bitcoin, ils ont proposé d’utiliser le Herfindahl-Hirschman Index, métrique financière illustrant le degré de concentration d’un marché donné. Pour observer la progression, leurs mesures sont comparées à d’autres produites plus récemment :