Zusammenfassung

• Beim Kryptowährungs-Mining werden Blockchain-Transaktionen überprüft und neue Kryptowährungseinheiten erstellt.

• Miner benötigen eine große Menge an Rechenressourcen, was auch die Sicherheit des Blockchain-Netzwerks gewährleistet.

Was ist Kryptowährungs-Mining?

Das Kryptowährungs-Mining basiert auf dem Konsensmechanismus Proof of Work (PoW), der die Sicherheit und Dezentralisierung von Kryptowährungen wie Bitcoin gewährleistet. Beim Mining werden Benutzertransaktionen validiert und zum öffentlichen Hauptbuch der Blockchain hinzugefügt. Daher ist das Mining ein Schlüsselelement für das normale Funktionieren von Bitcoin ohne eine zentrale Autorität.

Bergbaubetriebe sind auch dafür verantwortlich, neue Münzen in den bestehenden Umlaufbestand einzuführen. Allerdings folgt das Kryptowährungs-Mining einer Reihe fest codierter Regeln, die den Mining-Prozess regeln und verhindern, dass jemand zufällig neue Münzen erstellt. Diese Regeln sind in das zugrunde liegende Kryptowährungsprotokoll integriert und werden von einem gesamten Netzwerk aus Tausenden von Knoten durchgesetzt.

Um neue Einheiten der Kryptowährung zu erstellen, nutzen Miner ihre Rechenleistung, um komplexe kryptografische Rätsel zu lösen. Der erste Miner, der das Rätsel erfolgreich löst, hat das Recht, einen neuen Transaktionsblock zur Blockchain hinzuzufügen und ihn im Netzwerk zu veröffentlichen.

Wie funktioniert Ethereum-Mining?

Nachdem eine neue Blockchain-Transaktion abgeschlossen ist, wird sie an einen Mining-Pool namens „Speicherpool“ gesendet. Die Aufgabe des Miners besteht darin, die Gültigkeit dieser ausstehenden Transaktionen zu überprüfen und sie in Blöcke zu integrieren.

Ein Block kann als eine Seite im Blockchain-Ledger betrachtet werden, die mehrere Transaktionen und andere Daten aufzeichnet. Konkret sind Mining-Knoten dafür verantwortlich, unbestätigte Transaktionen aus dem Mempool zu sammeln und sie in Kandidatenblöcke zu integrieren.

Anschließend versuchen die Miner, diesen Kandidatenblock in einen gültigen bestätigten Block umzuwandeln. Um diesen Übergang zu schaffen, müssen Miner komplexe mathematische Probleme lösen, ein Prozess, der erhebliche Rechenressourcen erfordert. Für jeden erfolgreich geschürften Block erhält der Miner jedoch eine Blockbelohnung, die neu erstellte Kryptowährung und Transaktionsgebühren umfasst. Wie das Mining funktioniert, wird weiter unten erklärt.

Schritt 1: Hash-Transaktion

Der erste Schritt des Block-Mining besteht darin, ausstehende Transaktionen aus dem Mempool abzurufen und sie einzeln über die Hash-Funktion zu übermitteln. Jedes Mal, wenn ein Datenelement eine Hash-Funktion durchläuft, wird eine Ausgabe fester Größe erzeugt, die als „Hash-Wert“ bezeichnet wird.

Während des Mining-Prozesses besteht der Hash jeder Transaktion aus einer Folge von Zahlen und Buchstaben, die als Kennung verwendet wird. Der Transaktions-Hash repräsentiert alle in dieser Transaktion enthaltenen Informationen.

Zusätzlich zum Hashen und Einspalten jeder Transaktion fügen Miner benutzerdefinierte Transaktionen hinzu, um sich selbst Blockbelohnungen zu senden. Diese Transaktion wird als „Coinbase-Transaktion“ bezeichnet, was bedeutet, dass ein neuer Coin erstellt wird. In den meisten Fällen ist diese Transaktion die erste Transaktion, die in einem neuen Block aufgezeichnet wird, und alle nachfolgenden Transaktionen sind ausstehende Transaktionen, die auf die Überprüfung warten.

Schritt 2: Erstellen Sie einen Merkle-Baum

Nachdem jede Transaktion gehasht wurde, werden diese Hashes zu einem „Merkle-Baum“ (auch als „Hash-Baum“ bekannt) kombiniert. Transaktions-Hashes werden zu Paaren zusammengefasst und dann gehasht, um einen Merkle-Baum zu erzeugen.

Nachdem die neue Hash-Ausgabe zu Paaren zusammengefasst wurde, wird sie erneut gehasht und der gesamte Vorgang wird wiederholt, bis ein einzelner Hash erstellt wird. Der zuletzt erstellte Hash wird auch „Root-Hash (oder Merkle-Root)“ genannt und stellt im Grunde alle Hashes dar, die zuvor zur Generierung des Root-Hashs verwendet wurden.

Schritt 3: Finden Sie einen gültigen Blockheader (Block-Hash)

Der Blockheader wird als Kennung für jeden unabhängigen Block verwendet und zeigt an, dass jeder Block einen eindeutigen Hashwert hat. Beim Erstellen eines neuen Blocks kombinieren Miner den Hash des vorherigen Blocks mit dem Root-Hash des Kandidatenblocks, um einen neuen Block-Hash zu generieren. Darüber hinaus muss der Miner eine Zufallszahl namens „Nonce“ hinzufügen.

Wenn Miner daher versuchen, einen Kandidatenblock zu verifizieren, müssen sie den Root-Hash, den Hash des vorherigen Blocks und die Zufallszahl integrieren und sie alle durch die Hash-Funktion verarbeiten. Der Zweck dieser Iteration besteht darin, einen gültigen Hash zu erstellen.

Der Root-Hash kann nicht vom Hash des vorherigen Blocks geändert werden, daher muss der Miner die Nonce mehrmals ändern, bis ein gültiger Hash gefunden wird. Die Ausgabe (Block-Hash) muss kleiner als ein bestimmter, vom Protokoll festgelegter Zielwert sein, um als gültig zu gelten. Beim Bitcoin-Mining muss der Block-Hash mit mehreren Nullen beginnen, was als „Mining-Schwierigkeit“ bezeichnet wird.

Schritt 4: Geben Sie die abgebauten Blöcke frei

Wie wir sehen können, müssen Miner den Blockheader wiederholt mit unterschiedlichen Nonce-Werten hashen, bis sie einen gültigen Block-Hash finden. Der Miner, der den Hash findet, kann den Block im Netzwerk veröffentlichen. Alle anderen Knoten prüfen, ob der Block und sein Hash gültig sind. Wenn er gültig ist, wird der neue Block zur Kopie der Blockchain hinzugefügt.

Der Kandidatenblock wird nun zu einem bestätigten Block und alle Miner werden den nächsten Block weiter abbauen. Miner, denen es nicht gelingt, rechtzeitig einen gültigen Hash-Wert zu finden, geben ihre Kandidatenblöcke auf und nehmen erneut am Mining-Wettbewerb teil.

Was passiert, wenn zwei Blöcke gleichzeitig abgebaut werden?

Manchmal veröffentlichen zwei Miner gleichzeitig einen gültigen Block und das Netzwerk verfügt am Ende über zwei konkurrierende Blöcke. Miner beginnen mit dem Mining des nächsten Blocks basierend auf dem Block, den sie zuerst erhalten haben, wodurch das Netzwerk vorübergehend in zwei verschiedene Versionen der Blockchain aufgeteilt wird.

Der Wettbewerb zwischen Blöcken wird fortgesetzt, bis ein neuer Block auf der Grundlage eines konkurrierenden Blocks abgebaut wird. Der erste Block, der einen neuen Block abbaut, gilt als Gewinner. Der verworfene Block wird als „verwaister Block“ oder „veralteter Block“ bezeichnet, und alle Miner, die diesen Block auswählen, wechseln zu der Kette, in der sich der gewinnende Block befindet, um mit dem Mining fortzufahren.

Was ist der Mining-Schwierigkeitsgrad?

Der Mining-Schwierigkeitsgrad wird durch das Protokoll regelmäßig angepasst, um sicherzustellen, dass die Erstellungsrate neuer Blöcke konstant bleibt und dadurch die Ausgabe neuer Coins wie geplant stabilisiert wird. Der Schwierigkeitsgrad skaliert proportional zur Rechenleistung (Hash-Rate), die in das Netzwerk gesteckt wird.

Daher wird sich der Wettbewerb jedes Mal verschärfen, wenn ein neuer Miner dem Netzwerk beitritt, die Schwierigkeit von Hashing-Vorgängen entsprechend zunehmen und die durchschnittliche Blockzeit kann nicht verkürzt werden. Im Gegenteil: Wenn die meisten Miner das Netzwerk verlassen und die Hashing-Schwierigkeit abnimmt, wird es einfacher, neue Blöcke zu schürfen. Nachdem der Schwierigkeitsgrad angepasst wurde, wird die Blockgenerierungszeit nicht von der gesamten Hash-Leistung des Netzwerks beeinflusst und bleibt immer unverändert.

Arten des Kryptowährungs-Minings

Es gibt viele Möglichkeiten, Kryptowährungen zu schürfen. Ständig entstehen neue Hardware und Konsensalgorithmen sowie die Optimierung von Geräten und Prozessen. Miner nutzen oft spezielle Computergeräte, um komplexe kryptografische Gleichungen zu lösen. Nehmen wir als Beispiele einige der gängigsten Mining-Methoden.

Central Processing Unit (CPU) Mining

Unter Central Processing Unit (CPU)-Mining versteht man die Verwendung der CPU eines Computers zur Ausführung der Hashing-Funktionen, die für das Proof-of-Work-Modell erforderlich sind. In den Anfängen von Bitcoin waren die Mining-Kosten und Eintrittsbarrieren niedrig und gewöhnliche CPUs reichten aus, um die Schwierigkeit zu bewältigen, sodass jeder versuchen konnte, Bitcoin und andere Kryptowährungen abzubauen.

Da jedoch immer mehr Menschen Bitcoin schürfen und die Hash-Rate des Netzwerks steigt, wird es immer schwieriger, mit dem Schürfen Gewinne zu erzielen. Darüber hinaus wird nach und nach professionelle Mining-Hardware mit stärkerer Rechenleistung verfügbar und CPU-Mining gehört schon fast der Vergangenheit an. Da nun alle Miner spezielle Hardware verwenden, ist CPU-Mining nicht mehr möglich.

GPU-Mining (Graphics Processing Unit).

Grafikprozessoren (GPUs) sind für die gleichzeitige Verarbeitung einer Vielzahl von Anwendungen konzipiert und werden häufig für Videospiele oder Grafik-Rendering verwendet, können aber auch für das Mining verwendet werden.

Im Vergleich zu beliebter Mining-Hardware mit anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASIC) sind GPUs relativ günstig und flexibel. Obwohl Benutzer immer noch einige Altcoins mit GPUs schürfen können, wird die Schürfeffizienz durch die Schürfschwierigkeit und den Schürfalgorithmus bestimmt.

ASIC-Mining

Anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) sind für ein einziges spezifisches Ziel konzipiert. In der Welt der Kryptowährungen bezieht sich dies auf spezielle Hardware, die für das Mining entwickelt wurde. Wie wir alle wissen, ist ASIC-Mining effizient, aber teuer. ASIC-Mining-Maschinen nutzen modernste Mining-Technologie und die Ausrüstungskosten sind viel höher als die von CPU oder GPU.

Darüber hinaus entwickelt sich die ASIC-Technologie rasant weiter und ältere Modelle sind nicht mehr rentabel, sodass Mining-Maschinen regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Auch ohne Berücksichtigung der Stromkosten ist ASIC-Mining immer noch eine der teuersten Mining-Methoden.

Bergbaubecken

Die Blockbelohnung wird an den ersten erfolgreichen Miner vergeben, sodass die Wahrscheinlichkeit, den richtigen Hash zu finden, äußerst gering ist. Wenn die Mining-Fähigkeiten eines Miners schwach sind, wird es schwierig sein, die nächste Blockchance selbst zu entdecken. Mining-Pools lösen dieses Problem.

Mining-Pools sind Gruppen von Minern, die ihre Ressourcen (Hash-Power) bündeln, um ihre Chancen auf den Gewinn von Blockbelohnungen zu erhöhen. Nachdem der Mining-Pool den Block erfolgreich gefunden hat, teilen sich die Miner die Belohnung entsprechend ihrem Beitrag zum Mining-Pool.

Einzelne Miner, die an Mining-Pools teilnehmen, profitieren von Vorteilen bei Hardware- und Stromkosten, aber sobald das Mining-Pool-Mining dominant wird, werden sich die Menschen Sorgen über die Möglichkeit von 51 %-Angriffen auf das Netzwerk machen.

Was ist Bitcoin-Mining und wie funktioniert es?

Bitcoin ist das beliebteste und etablierteste Beispiel für eine Kryptowährung, die für das Mining verfügbar ist, und das Bitcoin-Mining basiert auf dem Workload-Konsensalgorithmus.

Proof of Work ist der früheste von Satoshi Nakamoto entwickelte Blockchain-Konsensmechanismus und wurde 2018 im Bitcoin-Whitepaper vorgestellt. Einfach ausgedrückt bestimmt Proof of Work, wie ein Blockchain-Netzwerk ohne einen dritten Vermittler einen Konsens zwischen allen verteilten Teilnehmern erreicht. Dieser Mechanismus erfordert viel Rechenleistung, um einen Konsens zu erzielen und bösartiges Verhalten zu verhindern.

Wie wir gesehen haben, werden Transaktionen in einem Proof-of-Work-Netzwerk von Minern überprüft. Sie konkurrieren darum, komplexe kryptografische Rätsel mit spezieller Mining-Hardware zu lösen. Wenn der Miner zunächst erfolgreich eine wirksame Lösung findet, kann er den Transaktionsblock in der Blockchain veröffentlichen und Blockbelohnungen verdienen.

Die Menge der Kryptowährung in Blockbelohnungen variiert zwischen den Blockchains. Ab März 2023 können Miner beispielsweise 6,25 Bitcoin-Block-Rewards in der Bitcoin-Blockchain verdienen. Gemäß dem Bitcoin-Halbierungsmechanismus wird alle 210.000 generierten Blöcke (ungefähr alle vier Jahre) die Anzahl der vom Block belohnten Bitcoins halbiert.

Wird das Kryptowährungs-Mining im Jahr 2023 noch profitabel sein?

Das Mining von Kryptowährungen hat immer noch das Potenzial, Geld zu verdienen, erfordert jedoch sorgfältige Überlegungen, Risikomanagement und sorgfältige Recherche. Mining ist auch mit Investitionen und Risiken verbunden, wie z. B. Hardwarekosten, Preisschwankungen bei Kryptowährungen und Änderungen des Kryptowährungsprotokolls. Um die oben genannten Risiken zu reduzieren, implementieren Bergleute in der Regel Risikomanagementmaßnahmen und bewerten potenzielle Kosten und Vorteile, bevor mit dem Bergbau begonnen wird.

Die Rentabilität einer Kryptowährung hängt von mehreren Faktoren ab. Eine davon ist die Preisbewegung von Kryptowährungen. Wenn die Preise für Kryptowährungen steigen, steigt auch der Fiat-Wert der Mining-Belohnungen. Im Gegenteil, sinkende Preise führen zu einem Rückgang der Rentabilität.

Auch die Effizienz der Mining-Hardware ist ein entscheidender Faktor für die Rentabilität des Minings. Mining-Hardware kann teuer sein, daher müssen Miner die Kosten der Hardware gegen die erwarteten Erträge abwägen. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sind die Stromkosten. Wenn die Stromkosten zu hoch sind und die Einnahmen übersteigen, ist der Bergbau unrentabel.

Darüber hinaus kann Mining-Hardware schnell veraltet sein und häufigere Upgrades erfordern. Neue Modelle bieten eine bessere Leistung als ältere Modelle, was es für Bergleute schwierig macht, wettbewerbsfähig zu bleiben, wenn sie es sich nicht leisten können, ihre Bergbaumaschinen aufzurüsten.

Schließlich können sich die Protokolle ändern. Beispielsweise wird die Bitcoin-Halbierung die Belohnung für den Mining-Block halbieren, was sich auf die Rentabilität des Minings auswirkt. Darüber hinaus wird Ethereum im September 2022 vollständig vom Proof-of-Work-Konsensmechanismus auf den Proof-of-Stake (PoS)-Konsensmechanismus umstellen, wodurch das Mining entbehrlich wird.

Abschluss

Das Mining von Kryptowährungen ist eine Schlüsselkomponente von Bitcoin und anderen Proof-of-Work-Blockchains und trägt dazu bei, die Netzwerksicherheit aufrechtzuerhalten und die stabile Ausgabe neuer Münzen sicherzustellen. Darüber hinaus kann der Bergbau passives Einkommen für Bergleute generieren. Eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung zu den oben genannten Themen finden Sie in unserem Artikel Leitfaden zum Kryptowährungs-Mining.

Der Bergbau hat seine Vor- und Nachteile. Der bedeutendste ist der potenzielle Gewinn aus Blockbelohnungen. Dies wird jedoch von mehreren Faktoren wie Stromkosten und Marktpreisen beeinflusst. Bevor Sie sich mit dem Kryptowährungs-Mining befassen, sollten Sie daher unbedingt Ihre eigene Recherche durchführen (DYOR) und die potenziellen Risiken vollständig einschätzen.

Weiterführende Literatur

• Was sind erlaubte und nicht erlaubte Blockchains?

• Was ist das Abstecken von Kryptowährungen?

• Was sind nicht fungible Token (NFTs)?

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