Was Sie lernen werden
- Wie Miner Bitcoin-Transaktionen bestätigen
- Was Proof of Work bedeutet
- Kann jeder ein Bitcoin-Miner sein?
- Einführung in Bitcoin Mining Pools
Um ein funktionierendes Geldsystem ohne einen zentralen Vermittler zu ermöglichen, muss Bitcoin Transaktionen mit „Endgültigkeit“ abwickeln. Es kann keine Rückgängigmachung oder Wiederholung von Transaktionen geben.
Full Nodes – die im vorherigen Artikel in diesem Abschnitt vorgestellt wurden – stellen sicher, dass Transaktionen gültig sind; dass sie die korrekten digitalen Signaturen aufweisen, die beweisen, dass die nicht ausgegebenen Gelder (UTXO), die mit einer Adresse verbunden sind, ausgegeben werden können.
Diese Transaktionen müssen jedoch in der Blockchain bestätigt werden, um sicherzustellen, dass keine doppelten Ausgaben getätigt wurden, was die Aufgabe der Miner ist. Sie werden für diese Dienstleistung bezahlt, was bedeutet, dass sie auch die Aufgabe haben, neue Bitcoin auszugeben.
Miner & Transaktionsbestätigung
Da die Bitcoin-Blockchain eine feste Blockgröße von 1 MB hat, kann sie nur durchschnittlich sieben Transaktionen pro Sekunde aufnehmen, so dass unbestätigte Transaktionen in einem so genannten Mempool darauf warten, dass Miner sie übernehmen.
Die Aufgabe der Miner besteht darin, den Mempool zu beobachten und auf diese unbestätigten Transaktionen zu warten, um sie dann in einen Kandidatenblock zu packen. Alle zehn Minuten wird einer der Kandidatenblöcke ausgewählt, um der bestehenden Blockchain hinzugefügt zu werden und alle Transaktionen darin zu bestätigen (abzurechnen).
Die Miner werden für diese Abrechnungsfunktion mit neuen Bitcoin für jeden bestätigten Block bezahlt. Der erste Block – auch Genesis-Block genannt – wurde am 3. Januar 2009 mit einer Belohnung von 50 BTC geschürft.
Seitdem wird dem Netzwerk in Abständen von etwa 10 Minuten ein neuer Block hinzugefügt, und alle 210.000 Blöcke halbiert sich die Belohnung, die die Miner erhalten. Dies entspricht in etwa einem vierjährigen Halbierungszyklus und bedeutet, dass die Angebotsobergrenze von 21 Millionen Bitcoin um das Jahr 2140 erreicht sein wird.
Bei einem Bitcoin-Kurs von 64.805 $ im Jahr 2021 (ATH) beläuft sich die Belohnungsrate von 6,25 BTC auf über 420.000 $, die alle zehn Minuten pro Block gezahlt werden.
Die BTC, die der Miner erhält, der jeden neuen Block bestätigt, werden auch als „Coinbase-Belohnung“ bezeichnet – ein Begriff, der später von der gleichnamigen Kryptowährungsbörse übernommen wurde.
Miner & Proof of Work
Da der Wert von Bitcoin aus der digitalen Knappheit der Währung und der Art und Weise, wie sie gegen Doppelausgaben geschützt ist, resultiert, muss der Mining-Prozess schwierig sein und einen Anreiz für ehrliches Verhalten bieten. Dies wird durch etwas erreicht, das Proof of Work (Pow) genannt wird.
Bei PoW müssen die Miner gegeneinander antreten, um sich das Recht zu verdienen, ihren Blockkandidaten an das Netzwerk zu senden, indem sie ein mathematisches Rätsel lösen.
Full Nodes passen die Schwierigkeit, die Lösung des Rätsels zu finden, automatisch an – alle 2.016 Blöcke – und stellen so sicher, dass die erforderliche Menge an Rechenleistung aufgewendet wurde, um sicherzustellen, dass alle 10 Minuten ein neuer Block erstellt wird, und regulieren so die Ausgabe im Einklang mit dem maximalen Angebot.
Während das Puzzle selbst bedeutungslos ist, ist es die Arbeit, die erforderlich ist, um dorthin zu gelangen, nicht: Es beweist, dass der Miner nicht betrogen hat, und stellt sicher, dass keine einzelne Entität alle Blöcke entdecken kann – und damit alle Bitcoin-Belohnungen für sich behält – oder Transaktionen entfernt, was das gesamte System zum Stillstand bringen würde.
PoW ist daher ein wesentlicher Bestandteil des Prozesses zur Aufrechterhaltung der digitalen Knappheit und zur Verbesserung der derzeitigen Schwächen des Fiat-Systems mit seinem unendlichen Angebot.
Das Bitcoin-Mining-Puzzle
Das Rechenpuzzle hat die Form eines Hashing-Algorithmus namens SHA256. Dieser Algorithmus kommt nicht nur bei Bitcoin zum Einsatz, sondern ist ein externer kryptografischer Standard, der von der NSA entwickelt wurde.
Ein Hash ist ein eindeutiger, einseitiger Identifikator für einen digitalen Datensatz, der Datenschutz und Sicherheit ermöglicht. Man kann ihn sich als Zufallsgenerator vorstellen. Sie geben eine beliebige Eingabe ein, z. B. ein Kennwort, und der Algorithmus erzeugt eine zufällige Zeichenfolge aus Text und Zahlen (den Hash) von einheitlicher Länge. Ändern Sie einen Buchstaben der Eingabe, erhalten Sie einen anderen Hash-Wert, und Sie können nicht von dem Hash-Wert auf das Passwort schließen.
SHA256 – für das Bitcoin-Mining verwendet – erzeugt einen Hash, der 64 Zeichen lang ist, unabhängig von der Größe der Eingabe; jedes Zeichen steht für vier Bytes an Daten 64*4=256.
Bitcoin-Mining wird oft als Lotterie bezeichnet, da die Aufgabe, die Miner erfüllen müssen, um einen Arbeitsnachweis zu erbringen, willkürlich ist – es ist lediglich eine clevere Methode, um die Produktion neuer Blöcke und die Ausgabe von Bitcoins zu regulieren.
Das Ziel des Spiels ist es, bestimmte Details des neuen Blocks und des vorherigen Blocks zu hashen, um einen separaten numerischen Hash-Wert zu erzeugen, der kleiner oder gleich dem sogenannten Zielwert ist – in unserer Lotterie-Analogie ist dies die Gewinnzahl.
Die gehashten Blockdetails sind: Versionsnummer, ein Zeitstempel, der Hash des vorherigen Blocks, der Hash der so genannten Merkle-Wurzel, eine Zufallszahl, die Nonce genannt wird, und ein Ziel-Hash.
In Anbetracht des möglichen Zahlenbereichs, den ein 256-Bit-Algorithmus generieren kann, braucht es eine Menge Vermutungen, um das Ziel zu finden, so dass alle Miner den Algorithmus so oft wie möglich ausführen.
In den ersten Tagen konnte Bitcoin mit dem Grafikprozessor (GPU – Graphics Processing Unit) eines gewöhnlichen Heimcomputers geschürft werden, der ursprünglich entwickelt wurde, um das Rendern von Grafiken zu beschleunigen, insbesondere bei PC-Spielen.
Heute verwenden Miner spezielle Hardware, so genannte Mining Rigs, die anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) verwenden. Dabei handelt es sich um Computerprozessoren, die für die Lösung des mathematischen Problems, das dem Bitcoin-Mining zugrunde liegt, optimiert wurden. Einer der beliebtesten ist der Antman S19j Pro Miner 100 TH/s von Bitmain.
Die Mining-Einrichtungen betreiben so viele Rigs, wie sie finanziell tragen können, und versuchen, das Rätsel zu lösen, bevor ein anderer Miner irgendwo auf der Welt es tut.
Sobald das Ziel gefunden ist, werden der Block – und seine Transaktionen – der Blockchain hinzugefügt, die mit allen Full Nodes und Minern synchronisiert wird, und der Prozess beginnt von neuem.
Wir haben oben hervorgehoben, wie sich Full Nodes anpassen, um die Blockerstellung zu regulieren, was jede Erhöhung oder Verringerung der kollektiven Mining-Kapazität berücksichtigt. Diese variiert logischerweise im Verhältnis zum Bitcoin-Preis, da dieser den Wert des Anreizes für die Teilnahme bestimmt – die Coinbase-Belohnung plus Gebühren.
Anhand des Bitcoin-Preises, der bekannten Schwierigkeitsrate, der kollektiven Hash-Rate und der Kosten für den Betrieb eines Mining-Betriebs (Energie/Kühlung/Verwaltungskosten) lässt sich die Rentabilität einer Teilnahme berechnen.
Die Hash-Rate ist ein Indikator für die Stärke des Bitcoin-Netzwerks, da ein böser Akteur 51% der kollektiven Hash-Rate kontrollieren müsste, um überhaupt eine Chance zu haben, zu entscheiden, welche Transaktionen zu neuen Blöcken hinzugefügt werden und Münzen doppelt auszugeben.
Es sollte auch klar sein, warum das Bitcoin-Mining so energieintensiv ist, da die Mining-Anlagen rund um die Uhr und 365 Tage die Woche laufen, um das Ziel zu finden, was umso schwieriger wird, je höher die kollektive Hash-Rate ist. Dies führt zu einem positiven Kreislauf mit dem Preis, der tendenziell steigt, wenn die Hashrate steigt, was wiederum mehr Miner anzieht.
Kann jeder ein Bitcoin-Miner sein?
Wenn Sie bis hierher gelesen haben und begeistert davon sind, eine Mining-Anlage zu betreiben, ist es Zeit für eine Dosis kalter Realität. Bitcoin-Mining ist heute ein professionelles Unternehmen, und die meisten Bitcoin-Mining-Zentren der Welt befinden sich in der Nähe von erneuerbaren Energiequellen in Regionen, in denen Strom billig und reichlich vorhanden ist.
Professionelle Miner übertakten ihre Maschinen, um sie auf einem Leistungsniveau zu betreiben, das über den vom Hersteller empfohlenen Einstellungen liegt. Dies sollte nur von erfahrenen Bergleuten versucht werden, da darauf geachtet werden muss, dass die Miner dabei nicht überhitzen, da die Lösung eines Problems dann ein weiteres nach sich zieht – die Notwendigkeit, den Mining-Betrieb zu kühlen, was noch mehr Energie verbraucht.
Wenn Sie also nicht zufällig ein eigenes Wasserkraftwerk oder eine riesige Bank mit Sonnenkollektoren besitzen, werden Sie kaum in der Lage sein, Bitcoin mit Grafikprozessoren oder ASICs auf Hobbybasis gewinnbringend zu schürfen.
Selbst mit mehreren ASICs, die miteinander verbunden sind, könnten Sie wochen-, monatelang oder noch länger schuften und keinen neuen Block entdecken. In der Zwischenzeit würden Sie angesichts des Strombedarfs und der Notwendigkeit, die entstehende Wärme abzufangen, eine teure Stromrechnung haben.
Um dieses Problem zu lösen und das Mining so vielen Menschen wie möglich zugänglich zu machen, haben Bitcoiner Mining Pools gegründet. Dabei handelt es sich um eine Gruppe von Schürfern, die ihre Hash-Power (ihre kollektive Computer-Rechenleistung) bündeln, um gemeinsam nach einem neuen Block zu suchen.
Wenn ein Schürfer im Pool bei dieser Suche erfolgreich ist, wird die Coinbase-Belohnung mit allen Poolmitgliedern im Verhältnis zu ihrer Hashpower geteilt.
Wenn Sie entschlossen sind, Kryptowährungen zu schürfen, müssen Sie den richtigen Standort für Ihre Anlage finden (kühl, gut belüftet und gut isoliert oder isoliert, um Lärmbeschwerden zu vermeiden) und den richtigen ASIC für Ihre Bedürfnisse und Ihr Budget auswählen. Wenn das erledigt ist und Ihre Mining-Ausrüstung auf dem Weg ist, wird es Zeit zu überlegen, welchem Mining-Pool Sie beitreten wollen.
Wenn Sie beispielsweise 5 % der Hash-Power für den Pool bereitstellen und der Pool einen neuen Block entdeckt, erhalten Sie 5 % der Belohnung, was (ohne Poolgebühren) 0,3125 BTC entspricht.
Das klingt wie leicht verdientes Geld, aber wenn es so einfach wäre, würde es jeder machen! Die Wahrheit ist, dass es extrem schwierig ist, vom Bitcoin-Mining zu profitieren.
Sie können in Betracht ziehen, andere Kryptowährungen zu schürfen, wo es weniger Konkurrenz gibt, aber das muss sich an der Belohnung messen lassen.
Auswahl eines Bitcoin-Mining-Pools
Die Wahl eines Mining-Pools beruht auf einer einfachen Logik: Je größer der Pool in Bezug auf die Hashpower ist, desto regelmäßiger werden Blöcke gefunden. Dadurch wird ein konstanter Einkommensstrom gewährleistet.
Aufgrund des geringen Anteils an Hashpower, den Sie dem Pool zur Verfügung stellen, ist Ihr Anteil an den Coinbase-Belohnungen jedoch verschwindend gering. Wenn Sie einem kleineren Pool beitreten, erhalten Sie einen größeren Anteil an den Rewards, aber die Auszahlungen erfolgen seltener, da der Pool weniger Blöcke entdeckt.
Es gibt auch einige weitere technische Überlegungen, die Ihre Entscheidung beeinflussen werden. Wenn Sie den DIY-Ansatz wählen, benötigen Sie eine schnelle Internetverbindung mit einer geringen Latenzzeit beim Anpingen des Pools, um Daten auszutauschen.
Jede Verzögerung beim Empfang von Daten kann wertvolle Zeit bei der Suche nach einer Lösung für den nächsten Block verschwenden. Idealerweise sollte die Ping-Zeit unter 200 ms liegen und so nahe wie möglich bei Null.
Da die verschiedenen Pools unterschiedliche Gebühren erheben, muss auch dies berücksichtigt werden. Einige Pools zahlen nur zu bestimmten Terminen aus oder erst, wenn ein Mindestbetrag an BTC in Ihrem Portemonnaie angesammelt wurde.
Pools, die die Belohnungen der Miner bis zur Auszahlung verwahren, bergen ebenfalls ein Risiko, da Sie sich darauf verlassen, dass sie nicht gehackt werden oder Gelder zurückhalten. Vielleicht ziehen Sie es vor, einen Pool zu wählen, der direkt in Ihre eigene Brieftasche auszahlt.
Ihre letzte Überlegung sollten die Opportunitätskosten der Investition in einen Mining-Pool sein. Können Sie anderswo eine ähnliche oder bessere Rendite für Ihre Investition erzielen, wenn Sie das Risiko berücksichtigen?
Verwendung eines gehosteten Bitcoin-Mining-Dienstes
Ein besserer Ansatz könnte darin bestehen, einen Dienst zu nutzen, der eine Mining-Anlage für Sie hostet. Sie zahlen für die Maschine und den Strom, aber um alles andere wird sich gekümmert. Sie können Ihren ROI über ein Dashboard sehen und sogar einen Break-even-Punkt ausrechnen. Hier ist ein Beispiel von Compass Mining.
Zusammenfassung des Prozesses für die Nutzung eines Bitcoin-Mining-Hosting-Service (mit Bezug auf den obigen Tweet).
Kaufen Sie ein Mining-Rig; beachten Sie, dass diese knapp sind und ~$9.000 kosten
Wählen Sie den Ort, an dem Ihr Miner gehostet wird und zahlen Sie für den Strom – in diesem Beispiel $250 pro Monat
Verbinden Sie sich mit einem Pool, um die Einnahmen aus Block-Belohnungen und Transaktionsgebühren zu überwachen; richten Sie eine Geldbörse ein, um sie zu erhalten.
Miner verdienen auch Gebühren, die vom Absender jeder Transaktion gezahlt werden, die mit den Blöcken verbunden ist, die sie versuchen, der Blockchain hinzuzufügen, aber diese sind von vernachlässigbarem Wert im Vergleich zur Blockbelohnung.
Betrachten Sie einen Block als aggregierte Transaktionsdaten. Die Miner validieren die Richtigkeit jeder Transaktion und werden für ihre Bemühungen mit Münzen belohnt. Die Miner erfüllen also die Doppelfunktion der Abrechnung und der Ausgabe von Münzen.
