L'ajustement de difficulté de Bitcoin

Pour ajouter un bloc, un mineur hache encore et encore l'en-tête du bloc en faisant varier une valeur appelée nonce, à la recherche d'un résultat qui passe sous un seuil numérique appelé cible. Une cible plus basse signifie qu'il existe moins de hachages valides, donc qu'il faut en moyenne davantage d'essais : c'est précisément ce qui rend le minage « plus dur ».

La difficulté n'est qu'une manière lisible par un humain d'exprimer à quel point cette cible est basse, mesurée par rapport à la cible la plus facile que le protocole ait jamais autorisée (difficulté 1). Une difficulté de, disons, plusieurs milliers de milliards signifie que la cible actuelle est des milliers de milliards de fois plus petite que ce point de départ. Les nœuds déduisent la cible directement de la difficulté : ce sont deux vues du même nombre.

Bitcoin ne s'ajuste pas après chaque bloc : il recalcule une fois par époque de 2 016 blocs. À dix minutes par bloc, 2 016 blocs devraient prendre exactement deux semaines (20 160 minutes), d'où la description courante d'un changement de difficulté « toutes les deux semaines ».

Comme l'intervalle se compte en blocs et non en temps calendaire, l'écart réel entre deux ajustements s'allonge quand le réseau mine lentement et se resserre quand il mine vite. Chaque nœud complet effectue le même calcul de son côté et aboutit à la même nouvelle valeur : il n'y a rien à voter ni à coordonner.

À la fin d'une époque, le réseau compare le temps réellement mis par les 2 016 derniers blocs au temps qu'ils auraient dû mettre. Dans l'idée : nouvelle difficulté = ancienne difficulté × (temps prévu ÷ temps réel). Si les blocs sont arrivés plus vite que prévu, le temps réel est inférieur au temps prévu et la difficulté monte ; s'ils sont arrivés plus lentement, elle descend.

La variation est bornée : un seul ajustement peut au plus quadrupler la difficulté ou la ramener au quart. Cette limite empêche les écarts violents après une poussée ou un effondrement passager de la puissance de calcul. Il subsiste par ailleurs une vieille imprécision d'une unité, sans conséquence : la durée est mesurée sur 2 015 intervalles mais traitée comme 2 016, ce qui laisse le temps moyen entre blocs un cheveu au-dessus de dix minutes.

Un intervalle cible entre blocs est un compromis. Des blocs beaucoup plus rapides se propageraient moins sûrement sur un réseau mondial, multipliant le travail perdu et les fourches éphémères ; des blocs beaucoup plus lents rendraient les confirmations pénibles. Dix minutes ont été choisies comme juste milieu prudent, laissant à un bloc le temps de se répandre sur toute la planète avant que le suivant ne soit probablement trouvé.

C'est la stabilité de cet intervalle qui rend le calendrier d'émission de Bitcoin prévisible. Puisque environ 2 016 blocs sont minés toutes les deux semaines, le halving qui réduit la récompense de bloc tombe près de sa cadence prévue de quatre ans, et l'offre totale s'approche de son plafond de 21 millions par un chemin calculable.

Quand de nouvelles machines de minage sont mises en service, les blocs sont trouvés en moins de dix minutes ; l'ajustement suivant relève la difficulté et les freine à nouveau. Quand des mineurs s'arrêtent — coût de l'énergie, matériel mis au rebut, variations saisonnières de l'électricité, règles régionales —, les blocs ralentissent et l'ajustement suivant abaisse la difficulté pour les accélérer. Le système se corrige après coup ; il n'anticipe pas.

Il faut noter que le hashrate n'est pas mesuré directement : le réseau ne voit pas combien de machines tournent. Les chiffres de hashrate publiés sont des estimations déduites de la difficulté et des temps de bloc observés, ce qui explique qu'ils soient bruités sur de courtes fenêtres et se lisent mieux comme une tendance.

Les chocs brutaux du monde réel montrent le mécanisme à l'œuvre. Lorsqu'une grande région minière est sortie du réseau à la mi-2021, celui-ci a connu son plus fort ajustement à la baisse jamais enregistré (environ 28 %), qui a rétabli des temps de bloc normaux dès l'époque suivante. Les règles sur les horodatages et la limite du quadruple protègent aussi contre des mineurs qui voudraient manipuler l'horloge pour peser sur le recalcul.

La difficulté mesure l'effort de sécurité du réseau et l'économie du minage — ce n'est ni un signal de prix ni un indicateur de marché. Elle avance par paliers lents et discrets et réagit à des temps de bloc passés : elle dit donc peu de chose sur la demande, la liquidité ou la valorisation. Des outils comme BIKENZO se situent sur une tout autre couche et représentent un contexte de marché plus large, par exemple un indice global de liquidité face au prix du Bitcoin ; c'est du contexte macro et de marché, distinct de la mécanique on-chain de la difficulté. Les deux angles sont utiles et répondent à des questions différentes.