Back to basics : que se passe-t-il réellement quand vous envoyez 1 bitcoin ?

Vous ouvrez votre wallet, saisissez l’adresse du destinataire, indiquez « 1 BTC », vérifiez les frais puis appuyez sur « Envoyer ».

Quelques secondes plus tard, votre wallet affiche : transaction envoyée.

À première vue, cela ressemble beaucoup à un virement bancaire. Un bitcoin aurait quitté votre compte pour arriver sur celui de quelqu’un d’autre.

Mais techniquement, ce n’est absolument pas ce qui se passe.

Il n’existe pas de compte Bitcoin contenant « 1 BTC » que l’on déplacerait d’un endroit vers un autre. Il n’existe pas non plus de fichier appelé bitcoin que l’on transmettrait par Internet.

Ce que votre wallet vient réellement de faire est beaucoup plus intéressant : il a identifié des bitcoins que vous étiez autorisé à dépenser, construit une nouvelle transaction, prouvé cryptographiquement que vous aviez le droit de les dépenser, puis transmis cette transaction au réseau Bitcoin afin qu’elle soit vérifiée et, éventuellement, inscrite dans un bloc.

Suivons exactement ce qui se passe.

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Étape 1 : Votre wallet ne contient pas réellement vos bitcoins

Commençons par une idée essentielle.

Vos bitcoins ne sont pas stockés dans votre wallet.

La blockchain Bitcoin contient l’historique des transactions et, plus précisément, un ensemble de sorties de transactions qui n’ont pas encore été dépensées. On les appelle des UTXO, pour Unspent Transaction Outputs.

Lorsqu’un wallet vous affiche :

Solde : 1,30 BTC

cela signifie en réalité qu’il a identifié sur la blockchain un ou plusieurs UTXO qu’il est capable de dépenser grâce aux clés cryptographiques qu’il contrôle. La documentation Bitcoin décrit précisément ce fonctionnement : les transactions dépensent des sorties de transactions antérieures et créent de nouvelles sorties qui pourront à leur tour être dépensées.

Imaginons par exemple que votre wallet contrôle deux UTXO :

0,65 BTC reçus il y a quelques mois et 0,42 BTC reçus plus récemment.

Votre solde affiché est donc de 1,07 BTC.

Mais il n’existe nulle part une ligne indiquant simplement :

« Clément : 1,07 BTC ».

Votre wallet reconstruit ce solde en observant les UTXO qu'il peut dépenser.

Cette différence paraît théorique. Elle devient très importante dès que vous effectuez une transaction.

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Étape 2 : Vous souhaitez envoyer 1 BTC : le wallet doit choisir quels bitcoins dépenser

Vous décidez maintenant d’envoyer 1 BTC, soit 100 millions de satoshis.

Votre wallet doit trouver suffisamment d’UTXO pour financer cette transaction.

Dans notre exemple, aucun de vos deux UTXO n’est suffisamment gros individuellement. Le wallet peut donc sélectionner les deux :

0,65 BTC + 0,42 BTC = 1,07 BTC.

Ces UTXO deviennent les inputs, ou entrées, de votre nouvelle transaction.

Et voici une autre particularité intéressante de Bitcoin : un UTXO ne peut pas être partiellement dépensé.

C’est un peu comme si vous aviez un billet de 50 euros et vouliez acheter quelque chose coûtant 40 euros. Vous ne découpez pas 80 % du billet. Vous dépensez le billet entier et récupérez la monnaie.

Bitcoin fonctionne selon une logique comparable.

Votre wallet va donc consommer les 1,07 BTC et créer plusieurs nouvelles sorties.

La première attribuera 1 BTC au destinataire.

La seconde vous rendra le reste.

Supposons, uniquement pour l’exemple, que les frais de transaction soient de 0,00005 BTC.

Le calcul devient alors :

1,07 BTC − 1 BTC − 0,00005 BTC = 0,06995 BTC

Le destinataire recevra donc un nouvel UTXO de 1 BTC et votre wallet créera généralement un second UTXO de 0,06995 BTC qui vous appartient toujours.

C’est ce que l’on appelle une adresse de change, ou adresse de monnaie rendue.

La documentation Bitcoin confirme que cette sortie de change est une sortie tout à fait normale de la transaction.

Voilà pourquoi, lorsqu’on observe certaines transactions sur un explorateur de blockchain, on peut voir plusieurs sorties alors que l’utilisateur pensait n’avoir effectué qu’un seul paiement.

L’une est le paiement.

L’autre est souvent simplement la monnaie que l’expéditeur se rend à lui-même.

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Étape 3 : Le wallet construit la transaction

Le wallet possède maintenant tous les éléments nécessaires.

Il construit une transaction contenant notamment les références aux UTXO que vous voulez dépenser, les nouveaux outputs créés, les montants correspondants et différentes informations techniques nécessaires au protocole.

Il calcule également les frais.

Et contrairement à une idée assez répandue, envoyer 10 BTC ne coûte pas nécessairement plus cher qu’envoyer 0,01 BTC.

Les frais Bitcoin ne sont pas calculés en pourcentage du montant envoyé.

Ils dépendent principalement de la taille informatique de la transaction et de la demande pour l’espace disponible dans les blocs.

On parle généralement de satoshis par virtual byte, ou sat/vB.

Une transaction utilisant beaucoup d’inputs peut donc être plus volumineuse et plus coûteuse qu’une transaction envoyant une somme beaucoup plus importante avec un seul input.

Par exemple, recevoir régulièrement de très petites quantités de bitcoin peut conduire à accumuler de nombreux petits UTXO. Le jour où vous souhaitez les dépenser ensemble, la transaction peut devenir relativement volumineuse.

C’est l'une des raisons pour lesquelles la gestion des UTXO peut avoir une importance réelle pour les utilisateurs avancés.

Donc les frais sont liés à la taille de la transaction et la différence entre la valeur totale des inputs et celle des outputs peut est récupérée par le mineur sous forme de frais.

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Étape 4 : Votre clé privée signe la transaction

À ce stade, le wallet a préparé la transaction.

Mais il reste un problème fondamental.

Pourquoi le réseau accepterait-il que vous dépensiez ces bitcoins ?

C’est là qu’intervient la cryptographie.

Pour dépenser un UTXO, votre wallet doit fournir les éléments permettant de satisfaire les conditions qui avaient été définies lorsque cet UTXO a été créé. Dans le cas le plus courant, cela revient à démontrer cryptographiquement que vous contrôlez la clé permettant d’autoriser cette dépense.

Votre wallet utilise alors votre clé privée pour créer une signature numérique.

Point extrêmement important :

la clé privée elle-même n’est pas envoyée sur Internet.

Elle sert à produire une preuve cryptographique.

Les autres participants du réseau peuvent vérifier cette preuve grâce aux informations publiques correspondantes, sans connaître la clé privée.

C’est cette propriété qui permet à Bitcoin de fonctionner sans qu’une banque centrale ou un serveur central doive vérifier votre identité.

Votre wallet vient donc en quelque sorte de produire un message disant :

« J’autorise la dépense de ces anciens UTXO selon ces nouvelles conditions. Voici une preuve cryptographique que j’en ai le droit. »

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Étape 5 : La transaction est diffusée sur le réseau Bitcoin

Une fois signée, la transaction peut être envoyée.

Mais elle n’est pas envoyée directement « au mineur ».

Bitcoin fonctionne comme un réseau peer-to-peer.

Votre logiciel transmet la transaction à un ou plusieurs nœuds Bitcoin. Ceux-ci peuvent la vérifier puis l’annoncer à leurs propres pairs, qui peuvent faire de même.

La transaction se propage ainsi progressivement à travers le réseau. Les nœuds complets vérifient les transactions reçues avant de les relayer.

Ils vont notamment vérifier que la transaction respecte les règles applicables, que les UTXO utilisés existent et sont encore disponibles et que les signatures nécessaires sont valides.

Cela permet notamment d'éviter une situation évidente :

vous ne pouvez pas prendre le même UTXO de 1 BTC et le dépenser simultanément chez deux personnes différentes.

Chaque sortie ne peut être dépensée qu’une seule fois dans la blockchain valide.

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Étape 6 : Bienvenue dans la mempool

Si la transaction est valide mais n’a pas encore été incluse dans un bloc, elle peut être conservée dans ce que l’on appelle la mempool, contraction de memory pool.

On dit alors que la transaction est non confirmée.

Attention à une subtilité souvent ignorée :

il n’existe pas une mempool centrale de Bitcoin.

Chaque nœud peut posséder sa propre mempool et appliquer certaines politiques locales concernant les transactions qu’il accepte et relaie.

Deux nœuds peuvent donc avoir, à un instant donné, des mempools légèrement différentes.

Bitcoin Core décrit une mempool comme un ensemble de transactions valides par rapport à la meilleure chaîne connue et susceptibles d’être incluses dans de futurs blocs.

Imaginez donc plutôt des milliers de salles d’attente partiellement similaires qu’une seule gigantesque file d’attente mondiale.

Lorsque le réseau est peu encombré, même les transactions proposant des frais relativement faibles peuvent être confirmées rapidement.

Lorsque beaucoup d’utilisateurs veulent effectuer des transactions simultanément, l’espace dans les prochains blocs devient plus recherché.

Les mineurs ont alors un intérêt économique à privilégier les ensembles de transactions offrant les frais les plus intéressants relativement à l’espace occupé.

C’est pourquoi votre wallet vous propose généralement plusieurs niveaux de frais selon la rapidité de confirmation souhaitée.

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Étape 7 : Un mineur sélectionne votre transaction

Les mineurs construisent continuellement des blocs candidats.

Un bloc contient un ensemble de transactions ainsi qu’une transaction particulière, appelée coinbase transaction, qui permet notamment au mineur de percevoir la subvention du bloc et les frais des transactions qu’il a incluses.

Votre transaction est donc en concurrence avec d’autres transactions pour obtenir de la place.

Mais sélectionner les transactions n’est qu’une partie du travail du mineur.

Il doit ensuite accomplir le fameux Proof of Work, ou preuve de travail.

Les mineurs testent d’immenses quantités de possibilités afin de produire un hash satisfaisant la cible imposée par le protocole.

Lorsqu’un mineur trouve une solution valide, il diffuse son bloc au reste du réseau.

Et, point important : les autres nœuds ne lui font pas confiance aveuglément.

Ils vérifient eux-mêmes le bloc.

Si le bloc enfreint les règles de Bitcoin, les nœuds peuvent tout simplement le rejeter.

Le mineur n’est donc pas l’autorité qui décide de ce qui est valide. Il propose un bloc ; les nœuds vérifient qu’il respecte les règles.

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Étape 8 : Votre transaction obtient sa première confirmation

Si le bloc contenant votre transaction est accepté et rejoint la blockchain, votre transaction possède désormais :

1 confirmation.

Elle n’est plus simplement dans une mempool : elle fait désormais partie d’un bloc de la chaîne.

Lorsqu’un bloc supplémentaire est construit au-dessus du bloc contenant votre transaction, vous passez à deux confirmations.

Puis trois.

Puis quatre.

Et ainsi de suite.

Bitcoin vise statistiquement un intervalle moyen d’environ dix minutes entre les blocs, mais ce n’est qu’une moyenne. Un bloc peut apparaître très rapidement après le précédent ou, au contraire, demander beaucoup plus longtemps.

Pourquoi attendre plusieurs confirmations ?

Parce qu’une transaction récente est moins profondément enfouie dans la blockchain qu’une transaction suivie de nombreux blocs.

Chaque nouveau bloc construit au-dessus augmente la quantité de travail qui devrait être refaite pour remplacer l’historique correspondant.

La documentation Bitcoin utilise traditionnellement six confirmations comme exemple pour un paiement nécessitant un haut degré de sécurité, soit environ une heure en moyenne. Mais six n’est pas un nombre magique imposé par le protocole : le nombre de confirmations jugé nécessaire dépend notamment du montant et du niveau de risque acceptable.

Pour un petit paiement, certains acteurs peuvent accepter rapidement une transaction.

Pour des montants très importants, ils peuvent attendre davantage.

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Et si j’ai mis des frais trop faibles ?

Votre transaction peut rester non confirmée pendant un certain temps.

Cela ne signifie pas nécessairement que vos bitcoins ont disparu.

Ils sont simplement associés à une transaction qui n’a pas encore obtenu de place dans un bloc.

Des mécanismes permettent dans certaines situations d’augmenter les frais d’une transaction non confirmée. Le plus connu est le Replace-by-Fee, ou RBF, qui permet de remplacer une transaction non confirmée par une autre dépensant les mêmes fonds mais offrant des frais plus élevés selon les politiques des nœuds.

C’est une raison supplémentaire pour laquelle une transaction avec zéro confirmation ne doit pas être considérée de la même manière qu’une transaction déjà inscrite dans plusieurs blocs.

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Finalement, qu’avez-vous réellement envoyé ?

C’est probablement la question la plus intéressante.

Lorsque vous envoyez 1 BTC, aucune pièce numérique ne traverse le réseau.

Votre wallet sélectionne d’anciens UTXO, construit de nouveaux outputs et signe cryptographiquement l’autorisation de dépenser les anciens.

Le réseau reçoit et vérifie cette nouvelle transaction.

Un mineur peut ensuite l’intégrer à un bloc.

Puis les blocs suivants viennent progressivement consolider son inscription dans l’historique de Bitcoin.

Autrement dit, Bitcoin ne fonctionne pas vraiment comme un système dans lequel des pièces se déplaceraient entre des comptes.

Il fonctionne davantage comme un gigantesque registre distribué de droits de dépense, dans lequel chaque transaction consomme certaines sorties antérieures et en crée de nouvelles.

Une fois ce principe compris, de nombreux éléments de Bitcoin deviennent beaucoup plus logiques : pourquoi votre wallet crée une adresse de change, pourquoi deux paiements du même montant peuvent avoir des frais différents, pourquoi les confirmations sont importantes, pourquoi une clé privée est si précieuse ou encore pourquoi « posséder un bitcoin » signifie avant tout contrôler les clés permettant de dépenser certains UTXO.

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En résumé

1. Votre wallet identifie les UTXO qu’il peut dépenser.

2. Il en sélectionne suffisamment pour financer le paiement et les frais.

3. Il crée de nouveaux outputs : notamment celui du destinataire et éventuellement votre monnaie rendue.

4. Il signe cryptographiquement la transaction avec vos clés.

5 . La transaction est diffusée de nœud en nœud sur le réseau Bitcoin.

6. Les nœuds la vérifient et peuvent la conserver dans leur mempool.

7. Un mineur peut la sélectionner et l’intégrer dans un bloc.

8. Les nœuds vérifient ce bloc.

9. Votre transaction obtient sa première confirmation.

10. Chaque nouveau bloc construit au-dessus augmente ensuite son nombre de confirmations.

Derrière le simple bouton « Envoyer » se cache donc l’une des grandes innovations de Bitcoin : permettre à des milliers d’ordinateurs qui ne se font pas nécessairement confiance de parvenir à un accord sur qui peut dépenser quoi, sans organisme central chargé de tenir les comptes.