So funktioniert Bitcoin Mining

21 Jul 2017

Wenn Sie in letzter Zeit auf der Suche nach einer Grafikkarte waren, haben Sie vermutlich mitbekommen, dass es momentan weltweit an Grafikkarten mangelt. Vielleicht haben Sie sogar in den Nachrichten davon gehört. Einige Quellen schieben den Minern die Schuld in die Schuhe, die angeblich alle Grafikkartenbestände aufkaufen. Aber wer sind diese Miner überhaupt?

Als „Miner“ werden Sammler von Kryptowährungen bezeichnet. Sie schürfen ihre Kryptowährung auf den so genannten „Farmen“, mit denen in diesem Fall speziell auf diese Aufgabe ausgerichtete Computer gemeint sind. Sie haben mit Sicherheit bereits über die berühmteste Kryptowährung Bitcoin gehört; obwohl es sich hierbei nicht um die einzige Kryptowährung handelt.

Aber warum machen Kryptowährungen zurzeit so viele Schlagzeilen? Warum dieser ganze Tumult? Sollten Sie eventuell auch mit dem Mining anfangen? Wir verraten Ihnen, warum Mining momentan in aller Munde ist!

Blockchain

Konzentrieren wir uns zunächst auf das Wesentliche über Bitcoin und Blockchain. In einem unserer Beiträge können Sie ausführlicher darüber lesen; meine Erklärung hier wird daher etwas kürzer ausfallen.

Bei Bitcoin handelt es sich um eine dezentrale virtuelle Währung. Was genau das bedeutet? Es gibt keine zentrale Autorität, weshalb niemand dem anderen über den Weg traut. Trotzdem sind Zahlungen gesichert; hier kommt die Blockchain ins Spiel. Sie hilft dabei, Zahlungen sicher zu machen.

Eine Blockchain kann als eine Art Internettagebuch betrachtet werden. Sie ist eine Kette aufeinanderfolgender Blöcke, die aufgezeichnete Transaktionen zusammenfasst, zum Beispiel: wer die Bitcoins überwiesen hat und wie viele Bitcoins an wen überwiesen wurden. Man könnte die Blockchain also auch als „Ledger“ (Hauptbuch) bezeichnen – eine sehr passende Beschreibung. Die Blockchain verfügt über Features, die einer Erwähnung durchaus wert sind.

Blockchain, simplified

Blockchain, ganz einfach

Was die Blockchain so besonders macht? Alle aktiven Teilnehmer im Bitcoin-Netzwerk speichern die gesamte Kette der Blöcke aller Transaktionen, die jemals gemacht wurden. Zudem fügen alle Beteiligten dem Ende der Kette kontinuierlich neue Blöcke hinzu.

Der zweite wesentliche Aspekt? Die Blockchain beruht auf der Kryptografie (daher auch das „Krypto“ in „Kryptowährung“). Hier schreiben die Gesetze der Mathematik und nicht die Reputation einer Person oder Organisation den Systembetrieb vor und garantieren, dass alles wie erwartet abläuft.

Diejenigen, die einer Kette neue Blöcke hinzufügen werden „Miner“ genannt. Als Belohnung für jeden neu erstellten Block wird der „Schöpfer“ heutzutage mit 12,5 Bitcoins belohnt. Das entspricht umgerechnet rund 30.000 US-Dollar (Stand des Wechselkurses am 1. Juli 2017).

Letztendlich werden alle neuen Bitcoins durch den Mining-Prozess erstellt. Nur und ausschließlich so können neue Bitcoins erstellt werden.

Jeder neue Block wird alle 10 Minuten ein Mal erstellt. Dafür gibt es zwei Gründe.

Erstens wird dadurch eine Konstante der Synchronisation geboten. 10 Minuten werden zur Verfügung gestellt, um einen Block im Web zu verteilen. Könnten kontinuierliche neue Blöcke erstellt werden, wäre das Internet voll von unterschiedlichen Versionen und es wäre fast unmöglich zu bestimmen, welcher Block am Ende der Blockchain angehängt werden soll.

Zweitens: Diese 10 Minuten werden dazu genutzt, den neuen Block „schön“ aussehen zu lassen – natürlich im mathematischen Sinne. Nur ein korrekter und „schöner“ Block wird an das Ende der Blockchain gehängt.

Warum Blöcke „schön“ aussehen sollten

Ein „korrekter“ Block muss aus gültigen Bestandteilen bestehen und den Regeln der Blockchain enstprechen. Die wichtigste Regel lautet folgendermaßen: derjenige, der Geld sendet, muss auch tatsächlich über diesen Geldbetrag verfügen.

Man spricht von einem „schönen“ Block, wenn der Anfang seines Digests über viele Nullen verfügt. Um mehr über Digests oder Hash’s (ein Ergebnis einer bestimmten mathematischen Transformation eines Blocks) zu erfahren, lesen Sie bitte diesen Artikel; für uns ist das momentan eher nebensächlich. Um einen „schönen“ Block zu erstellen, muss der Block „geschüttelt“ werden. „Schütteln“ bedeutet in diesem Fall, dass der Block unwesentlich verändert und dann verifiziert wird, um „schön“ zu werden.

Jeder Miner „schüttelt“ seine Blöcke kontinuierlich, in der Hoffnung, dass er (oder sie) der Glückspilz ist, der einen „schönen“ Block „ausschüttelt“, der an das Ende der Blockchain gehängt wird und eine nette Belohnung von 30.000 US-Dollar mit nach Hause nimmt.

Wenn die Anzahl der Miner um ein Zehnfaches steigt, muss der Block ebenfalls zehn Mal „schöner“ sein, um an die Blockchain gehängt werden zu können. Diese Methode erhält die Schnelligkeit der neuen Kreation von Blöcken: unabhängig von der Anzahl der Miner, taucht ein Block nur ein Mal alle 10 Minuten auf. Wenn die Zahl der Miner also steigt, sinken leider auch die Chancen, die Belohnung zu bekommen.

Und genau deshalb müssen die Blöcke „schön“ sein. Damit wird verhindert, dass jemand die gesamte Transaktionsgeschichte umschreibt. Im Wesentlichen ist es für eine einzige Person, bei einem 10-minütigen kombinierten Aufwand aller Miner, nicht möglich einen gefälschten Block „schön“ zu machen und die Transaktionsgeschichte zu fälschen.

Miner

2009, als nur Liebhaber und die Erfinder des Bitcoins über Bitcoin Bescheid wussten, war Mining nicht ganz so einfach und jeder Bitcoin nur rund 5 Cent wert. Gehen wir einfach davon aus, dass es um die 100 Miner gab. So konnte unser imaginärer Miner Egbert einen Block „ausschütteln“ und seine Belohnung mindestens ein Mal pro Tag einholen.

Im Jahr 2013, als der Wechselkurs des Bitcoins die 100 US-Dollar pro Bitcoin erreichte, waren so viele Miner-Liebhaber dem Klan beigetreten, dass es manchmal monatelanges Glück erforderte, um ins Schwarze zu treffen. Miner begannen sich in „Pools“ zusammenzuschließen: in solchen „Pools“ wird derselbe Zielblock gemeinsam „geschüttelt“ und die Belohnung wird unter allen Beteiligten aufgeteilt.

Eine „Heimfarm“ mit hoher Leistung (Standards 2013).

Dann tauchte eine neue Hardware auf: ASIC (application-specific integrated circuit). ASCICs sind Mikrochips, die für eine spezielle Aufgabe erstellt werden: In diesem Fall um Blöcke von Bitcoins so effektiv wie möglich zu „schütteln“.

Die Miningkraft des ASICs ist deutlich höher als die eines normalen Computers. Riesige auf ASIC beruhende Farmen tauchten in China, Island, Singapur und anderen Ländern an verschiedenen Standorten auf: idealerweise in der Nähe von Wasserkraftwerken, um Stromkosten zu sparen.

Bitcoin Mining von zu Hause wurde schnell sinnlos und eines der ersten Opfer des Bitcoin-Rüstungswettlaufes.

Eine industrielle Farm für das Minging von Kryptowährung

Altcoin Mining: Warum Grafikkarten Mangelware sind

Bitcoin ist die erste und erfolgreichste Kryptowährung. Heutzutage gibt es allerdings mehr als 100 alternative Kryptowährungen, auch als Altcoins bekannt.

Die Top 10 Kryptowährungen geordnet nach ihrer Marktkapitalisierung (der gesamte Preis aller Coins). Stand: 1. Juli 2017. Quelle: coinmarketcap.com

Die Schöpfer der Altcoins sind gegen zu hohe Mining-Einsteigergebühren, da es sonst fast unmöglich ist, die Anforderungen zu erfüllen; deshalb müssen neue Kriterien für Blöcke festgelegt werden, in diesem Falle das Kriterium „Schönheit“. Die Schöpfer wollen, dass durch dieses Kriterium die Erstellung dedizierter Hardware (ASIC) verhindert oder solange wie möglich herausgezögert wird. Sie tun was sie können, um Otto-Normalverbrauchern mit regulären Computern die Spieltüren offen zu halten, um einen greifbaren Beitrag zur allgemeinen Netzwerkpower zu leisten – und die Belohnung zu ernten.

Zusätzlich wird eine normale Grafikkarte genutzt, um Altcoins zu „schütteln“. Wie sich herausgestellt hat, funktionieren Grafikkarten gut für derartige Berechnungen. Deshalb kann die Verfügbarkeit eines Mining-Prozesses die Beliebtheit eines spezifischen Altcoins steigern.

Schauen Sie sich die Währung „Ethereum“ in der zweiten Zeile der oberen Tabelle genauer an. Diese relativ neue Kryptowährung (2015 auf den Markt gebracht) besitzt einzigartige Features: hauptsächlich die Fähigkeit nicht nur statistische Informationen über vollzogene Zahlungen in eine Blockchain einzufügen, sondern auch interaktive Objekte oder intelligente Kontakte, die im Einklang mit programmierbaren Regeln arbeiten.

In einem weiteren Post sollten wir darüber reden, warum das Ganze die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit so extrem auf sich gezogen hat. Momentan sagen wir dazu nur, dass Ethereum das Interesse verschiedener Kryptoinvestoren geweckt hat und somit einen rapiden Zuwachs ausgelöst hat: Ethereum startete 2017 bei rund 8 US-Dollar und erreichte am 1. Juni die 200 US-Dollar-Marke.

Das Mining von Ethereum hat sich als besonders rentabel herausgestellt. Und genau deshalb haben Miner sämtliche Grafikkarten aufgekauft.

Eine Gigabyte Grafikkarte, die speziell zum Mining entworfen wurde: Auf unwichtige Dinge wie Displayausgaben wurde verzichtet.  Quelle

Wenn man mit dem Mining aufhören würde

Was, wenn sich Mining nicht mehr auszahlen würde? Gehen wir zum Beispiel davon aus, dass der Gewinn weder die Ausstattung noch die Stromkosten abdeckt und Miner mit dem Mining aufhören oder mit dem Mining einer anderen Währung anfangen würden. Was passiert dann? Stimmt es, dass der Bitcoin zum Beispiel aufhören würde zu funktionieren oder zu langsam werden würde?

Nein, das stimmt nicht. Wie wir bereits erklärt haben, passt eine Blockchain das Kriterium der „Schönheit“ eines Blocks ständig neu an, um die Kreationsrate beizubehalten. Sollte es 90 % weniger Miner geben, werden auch 90 % weniger Berechnungen für die Zulassung eines neuen Blocks benötigt. Die Blockchain selbst ist weiterhin voll funktionsfähig.

Die Höhe der Belohnung für neue Blöcke nimmt mit der Zeit ab. Diese Veränderung ist ebenfalls in den Bitcoin-Regeln festgehalten. Während der ersten 4 Jahre (2009-2012) betrug die Belohnung 50 Bitcoins. Zurzeit sind es 12.5 Bitcoins.

Trotzdem hat der wachsende Wechselkurs den abnehmenden Gesamtwert der Belohnung mehr als kompensiert: 50 Bitcoins waren Mitte 2012 nur rund 500 $ wert, während die momentane Belohnung von 12.5 Bitcoins einen Wert von rund 30.000 $ hat. Abgesehen davon werden die Miner ihre Einnahmen in ferner Zukunft auch über Transaktionsgebühren beziehen.

Fazit

Wir haben unter die Lupe genommen, was Mining überhaupt ist, welchen Zweck es hat, für wen und wann Mining vorteilhaft sein kann, was mit den Grafikkarten passiert ist und warum so viele Hersteller ihre Grafikkarten ohne Displayausgaben verkaufen.

Die spannende Frage wie die neue Währung „Ethereum“ so viel Berühmtheit gewonnen hat, bleibt zunächst unbeantwortet. Halten Sie also weiterhin die Augen offen– wir werden Sie auf dem Laufenden halten!