Was ist Bitcoin Mining?

Es ist gut möglich, dass du den Begriff Bitcoin Mining hörst und deine Gedanken zu der westlichen Fantasie von Spitzhacken, Dreck und dem Streben nach Reichtum wandern. Wie sich herausstellt, ist diese Analogie gar nicht so abwegig.

Bitcoin Mining wird von leistungsstarken Computern durchgeführt, die komplexe mathematische Probleme lösen; diese Probleme sind so komplex, dass sie nicht von Hand gelöst werden können und so kompliziert sind, dass sie selbst unglaublich leistungsstarke Computer überfordern.

Kernaussagen

• Bitcoin Mining ist der Prozess, bei dem neue Bitcoin durch das Lösen eines Rechenpuzzles erzeugt werden.
• Bitcoin Mining ist notwendig, um das Buch der Transaktionen, auf dem Bitcoin basiert, zu erhalten.
• Die Miner sind in den letzten Jahren sehr fortschrittlich geworden und nutzen komplexe Maschinen, um den Mining-Prozess zu beschleunigen.

Das Ergebnis des Bitcoin Minings ist zweifach. Erstens, wenn Computer diese komplexen mathematischen Probleme im Bitcoin-Netzwerk lösen, produzieren sie neue Bitcoin (nicht unähnlich dem Abbau von Gold aus dem Boden). Und zweitens machen Bitcoin-Miner durch das Lösen von Rechenaufgaben das Bitcoin-Zahlungsnetzwerk vertrauenswürdig und sicher, indem sie dessen Transaktionsinformationen verifizieren.

Wenn jemand Bitcoin irgendwohin schickt, nennt man das eine Transaktion. Transaktionen, die in Geschäften oder online getätigt werden, werden durch Banken, Kassensysteme und physische Quittungen dokumentiert. Bitcoin-Miner erreichen dasselbe, indem sie Transaktionen in “Blöcken” zusammenfassen und sie zu einer öffentlichen Aufzeichnung namens “Blockchain” hinzufügen. Die Knotenpunkte führen dann Aufzeichnungen über diese Blöcke, so dass sie in der Zukunft verifiziert werden können.

Wenn Bitcoin-Miner einen neuen Block mit Transaktionen zur Blockchain hinzufügen, ist es Teil ihrer Aufgabe, sicherzustellen, dass diese Transaktionen korrekt sind. Insbesondere stellen die Bitcoin-Miner sicher, dass Bitcoin nicht dupliziert wird, eine einzigartige Eigenart digitaler Währungen, die “double-spending” genannt wird. Bei gedruckten Währungen ist Fälschung immer ein Thema. Aber sobald du 20 Dollar im Laden ausgibst, ist der Schein in den Händen des Angestellten. Bei digitalen Währungen ist das jedoch anders.

Digitale Informationen können relativ leicht vervielfältigt werden, so dass bei Bitcoin und anderen digitalen Währungen das Risiko besteht, dass ein Spender eine Kopie seiner Bitcoin anfertigt und sie an eine andere Partei schickt, während er das Original behält.

Besondere Überlegungen

Bitcoin Miner belohnen

Mit bis zu 300.000 Käufen und Verkäufen an einem einzigen Tag, kann die Verifizierung jeder dieser Transaktionen eine Menge Arbeit für die Miner bedeuten. Als Entschädigung für ihre Bemühungen erhalten die Miner Bitcoin, wenn sie einen neuen Block von Transaktionen zur Blockchain hinzufügen.

Die Menge an neuen Bitcoin, die mit jedem geminten Block freigegeben wird, wird als “Block Reward” bezeichnet. Die Blockbelohnung wird alle 210.000 Blöcke (oder ungefähr alle 4 Jahre) halbiert. Im Jahr 2009 waren es 50. Im Jahr 2013 waren es 25, im Jahr 2018 waren es 12,5, und im Mai 2020 wurde sie auf 6,25 halbiert.

Dieses System wird bis etwa 2140 andauern. Zu diesem Zeitpunkt werden die Miner mit Gebühren für die Verarbeitung von Transaktionen belohnt, die die Netzwerknutzer bezahlen. Diese Gebühren stellen sicher, dass die Miner weiterhin den Anreiz haben, zu minen und das Netzwerk am Laufen zu halten. Die Idee ist, dass der Wettbewerb um diese Gebühren dazu führen wird, dass sie nach dem Ende der Halvings niedrig bleiben.

Diese Halvings reduzieren die Rate, mit der neue Münzen geschaffen werden und senken somit das verfügbare Angebot. Dies kann einige Auswirkungen für Investoren haben, da andere Vermögenswerte mit geringem Angebot – wie Gold – eine hohe Nachfrage haben können und die Preise nach oben treiben. Bei dieser Halbierungsrate wird die Gesamtzahl der im Umlauf befindlichen Bitcoins eine Grenze von 21 Millionen erreichen, was die Währung völlig endlich und mit der Zeit potenziell wertvoller macht.

Bitcoin-Transaktionen verifizieren

Damit Bitcoin-Miner tatsächlich Bitcoin mit der Verifizierung von Transaktionen verdienen können, müssen zwei Dinge passieren. Erstens müssen sie Transaktionen im Wert von einem Megabyte (MB) verifizieren, was theoretisch nur eine einzige Transaktion sein kann, aber häufiger mehrere Tausend sind, je nachdem wie viele Daten jede Transaktion speichert.

Zweitens, um einen Block von Transaktionen zur Blockchain hinzuzufügen, müssen die Miner ein komplexes mathematisches Problem lösen, auch Proof-of-Work genannt. Dabei versuchen sie, eine 64-stellige hexadezimale Zahl, genannt “Hash”, zu finden, die kleiner oder gleich dem Ziel-Hash ist. Im Grunde genommen spuckt der Computer eines Miners Hashes mit unterschiedlichen Raten aus – Megahashes pro Sekunde (MH/s), Gigahashes pro Sekunde (GH/s) oder Terahashes pro Sekunde (TH/s) – je nach Einheit, wobei alle möglichen 64-stelligen Zahlen erraten werden, bis sie zu einer Lösung kommen. Mit anderen Worten, es ist ein Glücksspiel.

Der Schwierigkeitsgrad des aktuellsten Blocks vom Mai 2021 liegt bei mehr als 25 Billionen. Das heißt, die Chance, dass ein Computer einen Hash unter dem Zielwert produziert, ist 1 zu 16 Billionen. Um das in die richtige Perspektive zu rücken, ist es etwa 44.500 Mal wahrscheinlicher, mit einem einzigen Lottoschein den Powerball-Jackpot zu gewinnen, als in einem einzigen Versuch den richtigen Hash zu finden. Glücklicherweise spucken die Mining-Computersysteme viele Hash-Möglichkeiten aus. Nichtsdestotrotz erfordert das Mining von Bitcoin enorme Mengen an Energie und anspruchsvolle Rechenoperationen.

Der Schwierigkeitsgrad wird alle 2016 Blöcke, also etwa alle 2 Wochen, angepasst, mit dem Ziel, die Mining-Raten konstant zu halten. Das heißt, je mehr Miner es gibt, die um eine Lösung konkurrieren, desto schwieriger wird das Problem. Aber auch das Gegenteil ist der Fall. Wenn dem Netzwerk Rechenleistung entzogen wird, passt sich die Schwierigkeit nach unten an, um das Mining einfacher zu machen.

Bitcoin Mining Analogie

Sagen wir, ich erzähle drei Freunden, dass ich an eine Zahl zwischen 1 und 100 denke, und ich schreibe diese Zahl auf ein Stück Papier und verschließe es in einem Umschlag. Meine Freunde müssen nicht die genaue Zahl erraten, sie müssen nur die erste Person sein, die eine Zahl errät, die kleiner oder gleich der Zahl ist, an die ich denke. Und es gibt keine Begrenzung für die Zahl, die sie erraten müssen.

Sagen wir, ich denke an die Zahl 19. Wenn Freund A auf 21 tippt, hat er verloren, weil 21>19 ist. Wenn Freund B auf 16 und Freund C auf 12 tippt, dann haben sie beide theoretisch brauchbare Antworten gefunden, weil 16<19 und 12<19. Es gibt keine “Extrapunkte” für Freund B, auch wenn Bs Antwort näher an der Zielantwort von 19 war.

Jetzt stell dir vor, ich stelle die Frage “Rate mal, an welche Zahl ich denke”, aber ich frage nicht nur drei Freunde und ich denke nicht an eine Zahl zwischen 1 und 100. Vielmehr frage ich Millionen von Möchtegern-Minern und ich denke an eine 64-stellige Hexadezimalzahl. Jetzt siehst du, dass es extrem schwer sein wird, die richtige Antwort zu erraten.

Bitcoin-Miner müssen nicht nur den richtigen Hash finden, sondern auch der erste sein, der das tut.

Da Bitcoin Mining im Wesentlichen ein Ratespiel ist, hat das Erreichen der richtigen Antwort vor einem anderen Miner fast alles damit zu tun, wie schnell dein Computer Hashes produzieren kann. Noch vor einem Jahrzehnt konnte Bitcoin-Mining konkurrenzfähig auf normalen Desktop-Computern durchgeführt werden. Mit der Zeit erkannten die Miner jedoch, dass Grafikkarten, die üblicherweise für Videospiele verwendet werden, effektiver sind und begannen das Spiel zu dominieren. Im Jahr 2013 begannen <a href=”https://www.businessinsider.com/how-bitcoins-are-mined-and-used-2013-4″>Bitcoin-Miner</a>, Computer zu verwenden, die speziell für das möglichst effiziente Mining von Kryptowährungen entwickelt wurden, sogenannte Application-Specific Integrated Circuits (ASIC). Diese können von mehreren Hundert Dollar bis zu Zehntausenden kosten, aber ihre Effizienz beim Mining von Bitcoin ist überragend.

Heute ist das Bitcoin-Mining so konkurrenzfähig, dass es nur mit den modernsten ASICs profitabel betrieben werden kann. Bei der Verwendung von Desktop-Computern, GPUs oder älteren Modellen von ASICs, übersteigen die Kosten für den Energieverbrauch tatsächlich die erzielten Einnahmen. Selbst mit dem neuesten Gerät, das dir zur Verfügung steht, ist ein Computer selten genug, um mit dem zu konkurrieren, was Miner “Mining-Pools” nennen.

Ein <a href=”/blog/was-ist-ein-mining-pool/”>Mining-Pool</a> ist eine Gruppe von Minern, die ihre Rechenleistung zusammenlegen und den geminten Bitcoin unter den Teilnehmern aufteilen. Eine unverhältnismäßig große Anzahl von Blöcken wird von Pools anstatt von einzelnen Minern geschürft. Mining Pools und Unternehmen haben einen großen Anteil an der Rechenleistung von Bitcoin dargestellt.

Bitcoin vs. traditionelle Währungen

Die Verbraucher neigen dazu, gedruckten Währungen zu vertrauen. Das liegt daran, dass der US-Dollar von der Zentralbank der USA, der Federal Reserve, gestützt wird. Neben einer Vielzahl anderer Aufgaben reguliert die Federal Reserve die Produktion von neuem Geld und die Bundesregierung verfolgt die Verwendung von Falschgeld. Der Euro wird von der Europäischen Zentralbank gestützt.

Selbst digitale Zahlungen mit dem US-Dollar werden von einer zentralen Behörde abgesichert. Wenn du zum Beispiel einen Online-Einkauf mit deiner Debit- oder Kreditkarte machst, wird diese Transaktion von einem Zahlungsabwicklungsunternehmen (wie Mastercard oder Visa) verarbeitet. Diese Unternehmen zeichnen nicht nur deine Transaktionshistorie auf, sondern überprüfen auch, dass die Transaktionen nicht betrügerisch sind, was ein Grund dafür sein kann, dass deine Debit- oder Kreditkarte auf Reisen gesperrt wird.

Bitcoin, auf der anderen Seite, wird nicht von einer zentralen Behörde reguliert. Stattdessen wird Bitcoin von Millionen von Computern auf der ganzen Welt unterstützt, die “Nodes” genannt werden. Dieses Netzwerk von Computern erfüllt die gleiche Funktion wie die Federal Reserve, Visa und Mastercard, aber mit ein paar wichtigen Unterschieden. Die Nodes speichern Informationen über frühere Transaktionen und helfen dabei, deren Authentizität zu überprüfen. Im Gegensatz zu diesen zentralen Behörden sind die Bitcoin-Knoten jedoch über die ganze Welt verteilt und speichern die Transaktionsdaten in einer öffentlichen Liste, auf die jeder zugreifen kann.

Geschichte des Bitcoin Mining

Mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 16 Billionen, skalierenden Schwierigkeitsgraden und dem massiven Netzwerk von Nutzern, die Transaktionen verifizieren, wird ungefähr alle 10 Minuten ein Block an Transaktionen verifiziert. Aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass 10 Minuten ein Ziel sind, keine Regel.

Das Bitcoin-Netzwerk verarbeitet derzeit knapp vier Transaktionen pro Sekunde (Stand: August 2020), wobei alle 10 Minuten eine Transaktion in der Blockchain aufgezeichnet wird. Zum Vergleich: Visa kann irgendwo um die 65.000 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Da das Netzwerk von Bitcoin-Nutzern jedoch weiter wächst, wird die Anzahl der Transaktionen, die in 10 Minuten durchgeführt werden, irgendwann die Anzahl der Transaktionen, die in 10 Minuten verarbeitet werden können, übersteigen. An diesem Punkt werden die Wartezeiten für Transaktionen beginnen und immer länger werden, es sei denn, es wird eine Änderung am Bitcoin-Protokoll vorgenommen.

Dieses Problem im Herzen des Bitcoin-Protokolls ist als “Skalierung” bekannt. Während sich die Bitcoin Miner im Allgemeinen einig sind, dass etwas getan werden muss, um die Skalierung anzugehen, gibt es weniger Einigkeit darüber, wie man es tun sollte. Es wurden zwei Hauptlösungen vorgeschlagen, um das Skalierungsproblem anzugehen. Die Entwickler haben vorgeschlagen, entweder (1) eine sekundäre “off-chain” Schicht für Bitcoin zu schaffen, die schnellere Transaktionen ermöglicht, die später von der Blockchain verifiziert werden können, oder (2) die Anzahl der Transaktionen zu erhöhen, die jeder Block speichern kann. Mit weniger Daten, die pro Block verifiziert werden müssen, würde die Lösung 1 Transaktionen schneller und billiger für Miner machen. Lösung 2 würde sich mit der Skalierung befassen, indem mehr Informationen alle 10 Minuten verarbeitet werden können, indem die Blockgröße erhöht wird.

Im Juli 2017 stimmten Bitcoin-Miner und Mining-Firmen, die etwa 80% bis 90% der Rechenleistung des Netzwerks repräsentieren, dafür, ein Programm einzubauen, das die Menge an Daten, die für die Verifizierung jedes Blocks benötigt werden, verringern würde.

Das Programm, für das die Miner gestimmt haben, wird Segregated Witness oder SegWit genannt. Dieser Begriff ist eine Verschmelzung von Segregated, was “trennen” bedeutet, und Witness, was sich auf “Unterschriften auf einer Bitcoin Transaktion” bezieht. Segregated Witness bedeutet also, Transaktionssignaturen von einem Block zu trennen – und sie als erweiterten Block anzuhängen. Während das Hinzufügen eines einzelnen Programms zum Bitcoin-Protokoll nicht nach einer großen Lösung aussieht, wird geschätzt, dass Unterschriftsdaten bis zu 65% der Daten ausmachen, die in jedem Transaktionsblock verarbeitet werden.

Weniger als einen Monat später, im August 2017, initiierte eine Gruppe von Minern und Entwicklern eine Hard Fork, die das Bitcoin Netzwerk verließ, um eine neue Währung zu schaffen, die die gleiche Codebasis wie Bitcoin nutzt. Obwohl diese Gruppe der Notwendigkeit einer Lösung für die Skalierung zustimmte, befürchtete sie, dass die Einführung der Segregated Witness Technologie das Skalierungsproblem nicht vollständig lösen würde.

Stattdessen entschieden sie sich für Lösung 2. Die resultierende Währung, genannt Bitcoin Cash, erhöhte die Blocksize auf 8 MB, um den Verifizierungsprozess zu beschleunigen und eine Leistung von etwa 2 Millionen Transaktionen pro Tag zu ermöglichen. Am 27. Mai 2021 lag der Wert von Bitcoin Cash bei etwa 762 $ im Vergleich zu 40.100 $ von Bitcoin.