Wie funktioniert Bitcoin Mining?

Kryptowährungs- Mining ist mühsam, kostspielig und nur sporadisch lohnend. Dennoch hat der Bergbau für viele an Kryptowährung interessierte Investoren eine Anziehungskraft, da Bergleute für ihre Arbeit mit Kryptotoken belohnt werden. Dies mag daran liegen, dass Unternehmer den Bergbau als himmlischen Schatz betrachten, wie die kalifornischen Goldsucher im Jahr 1849. Und wenn Sie technologisch veranlagt sind, warum nicht?

Bevor Sie jedoch Zeit und Ausrüstung investieren, lesen Sie diese Erklärung, um festzustellen, ob der Bergbau wirklich für Sie geeignet ist. Wir werden uns in erster Linie auf Bitcoin konzentrieren (wir werden „Bitcoin“ verwenden, wenn wir auf das Netzwerk oder die Kryptowährung als Konzept verweisen, und „Bitcoin“, wenn wir auf eine Menge einzelner Token verweisen).

Die Hauptattraktion für viele Bitcoin-Miner ist die Aussicht, mit wertvollen Bitcoin-Jetons belohnt zu werden. Das heißt, Sie müssen sicherlich kein Bergmann sein, um Kryptowährungstoken zu besitzen. Sie können  Kryptowährungen auch mit Fiat-Währung kaufen . Sie können es an einer Börse wie Bitstamp mit einer anderen Krypto handeln (zum Beispiel mit Ethereum oder NEO, um Bitcoin zu kaufen). Sie können es sich sogar verdienen, indem Sie Videospiele spielen oder Blog-Posts auf Plattformen veröffentlichen, die Benutzer in Kryptowährung bezahlen. Ein Beispiel für Letzteres ist Steemit , eine Art Medium, mit der Ausnahme, dass Benutzer Blogger belohnen können, indem sie sie in einer proprietären Kryptowährung namens STEEM bezahlen. STEEM kann dann an anderer Stelle gegen Bitcoin eingetauscht werden.

Die Bitcoin-Belohnung, die Bergleute erhalten, ist ein Anreiz, der die Menschen motiviert, bei dem primären Ziel des Bergbaus zu helfen: das Bitcoin-Netzwerk und seine Blockchain zu unterstützen, zu legitimieren und zu überwachen. Da diese Zuständigkeiten auf viele Benutzer auf der ganzen Welt verteilt sind, handelt es sich bei Bitcoin um eine „dezentrale“ Kryptowährung oder um eine Währung, die nicht von einer Zentralbank oder einer Regierung überwacht wird.

Bergleute werden für ihre Arbeit als Wirtschaftsprüfer bezahlt. Sie verifizieren frühere Bitcoin-Transaktionen. Diese Konvention soll Bitcoin-Benutzer ehrlich halten und wurde von Satoshi Nakamoto, dem Gründer von Bitcoin, konzipiert . Durch die Überprüfung von Transaktionen tragen Bergleute dazu bei, das “ Problem der doppelten Ausgaben “ zu vermeiden .

Doppelte Ausgaben sind ein Szenario, in dem ein Bitcoin-Besitzer illegal zweimal dieselbe Bitcoin ausgibt. Mit der physischen Währung ist dies kein Problem: Sobald Sie jemandem eine 20-Dollar-Rechnung zum Kauf einer Flasche Wodka aushändigen, haben Sie diese nicht mehr. Es besteht also keine Gefahr, dass Sie dieselbe 20-Dollar-Rechnung zum Kauf von Lottoscheinen nebenan verwenden. Bei digitaler Währung besteht jedoch, wie im Investopedia-Wörterbuch erläutert, „die Gefahr, dass der Inhaber eine Kopie des digitalen Tokens anfertigt und an einen Händler oder eine andere Partei sendet, während das Original aufbewahrt wird.“

Nehmen wir an, Sie hatten eine legitime 20-Dollar-Rechnung und eine Fälschung derselben 20-Dollar-Rechnung. Wenn Sie versuchen würden, sowohl die echte als auch die gefälschte Rechnung auszugeben, würde jemand, der sich die Mühe gemacht hat, beide Seriennummern der Rechnungen zu überprüfen, feststellen, dass es sich um dieselbe Nummer handelt, und daher musste eine davon falsch sein. Analog dazu verhält sich ein Bitcoin-Miner: Er überprüft Transaktionen, um sicherzustellen, dass Benutzer nicht unrechtmäßig versucht haben, dieselbe Bitcoin zweimal auszugeben. Dies ist keine perfekte Analogie – wir werden sie weiter unten näher erläutern.

Sobald ein Miner Bitcoin-Transaktionen im Wert von 1 MB (Megabyte) überprüft hat , die als „Block“ bezeichnet werden, kann dieser Miner mit einer Bitcoin-Menge belohnt werden (mehr über die Bitcoin-Belohnung weiter unten). Das Limit von 1 MB wurde von Satoshi Nakamoto festgelegt und ist umstritten, da einige Bergleute der Ansicht sind, dass die Blockgröße erhöht werden sollte, um mehr Daten aufzunehmen, was effektiv bedeuten würde, dass das Bitcoin-Netzwerk Transaktionen schneller verarbeiten und verifizieren könnte.

Beachten Sie, dass durch die Überprüfung von Transaktionen im Wert von 1 MB ein Münzprüfer berechtigt ist  , Bitcoin zu verdienen. Nicht jeder, der Transaktionen überprüft, wird ausgezahlt.

1 MB Transaktionen können theoretisch so klein sein wie eine Transaktion (obwohl dies überhaupt nicht üblich ist) oder mehrere Tausend. Dies hängt davon ab, wie viele Daten die Transaktionen aufnehmen.

„Nach all der Arbeit, Transaktionen zu überprüfen, bekomme ich vielleicht immer noch kein Bitcoin dafür?“

Das ist richtig.

Um Bitcoins zu verdienen, müssen Sie zwei Bedingungen erfüllen. Man ist eine Frage der Anstrengung; Man ist eine Frage des Glücks.

1) Sie müssen Transaktionen im Wert von ca. 1 MB überprüfen. Dies ist der einfache Teil.

2) Sie müssen der erste Bergmann sein, der die richtige Antwort auf ein numerisches Problem findet. Dieser Vorgang wird auch als Arbeitsnachweis bezeichnet .

„Was meinst du mit ‚die richtige Antwort auf ein numerisches Problem‘?“

Die gute Nachricht: Es sind keine fortgeschrittenen Berechnungen oder Berechnungen erforderlich. Sie haben vielleicht gehört, dass Bergleute schwierige mathematische Probleme lösen – das stimmt nicht ganz. Was sie tatsächlich tun, ist zu versuchen, der erste Bergarbeiter zu sein, der eine 64-stellige Hexadezimalzahl (ein “ Hash „) hat, die kleiner oder gleich dem Ziel-Hash ist. Es ist im Grunde eine Vermutung.

Die schlechte Nachricht: Es ist eine Vermutung, aber mit der Gesamtzahl der möglichen Vermutungen für jedes dieser Probleme in der Größenordnung von Billionen ist es eine unglaublich mühsame Arbeit. Um ein Problem zuerst zu lösen, benötigen Bergleute viel Rechenleistung. Für eine erfolgreiche Mine ist eine hohe „Hash-Rate“ erforderlich, die in Megahashes pro Sekunde (MH / s), Gigahashes pro Sekunde (GH / s) und Terahashes pro Sekunde (TH / s) gemessen wird.

Das sind sehr viele Hashes.

Wenn Sie abschätzen möchten, wie viel Bitcoin Sie mit der Hash-Rate Ihres Mining-Rigs abbauen könnten, bietet die Website Cryptocompare einen hilfreichen Taschenrechner.

Neben der Auskleidung der Taschen von Bergleuten und der Unterstützung des Bitcoin-Ökosystems dient der Abbau einem weiteren wichtigen Zweck: Er ist die einzige Möglichkeit, neue Kryptowährung in Umlauf zu bringen. Mit anderen Worten, Bergleute prägen im Grunde genommen die Währung. Zum Beispiel waren ab November 2019 rund 18 Millionen Bitcoins im Umlauf. 1  Abgesehen von den Münzen, die über den Genesis-Block geprägt wurden (den allerersten Block, der vom Gründer Satoshi Nakamoto erstellt wurde), entstand jede einzelne dieser Bitcoin-Münzen aufgrund von Bergleuten. In Abwesenheit von Bergleuten würde Bitcoin als Netzwerk weiterhin existieren und nutzbar sein, es würde jedoch niemals zusätzliche Bitcoin geben. Es wird irgendwann eine Zeit kommen, in der der Bitcoin-Abbau endet. Nach dem Bitcoin-Protokoll ist die Gesamtzahl der Bitcoins auf 21 Millionen begrenzt. 2 Da die Rate der „abgebauten“ Bitcoin jedoch mit der Zeit abnimmt, wird die endgültige Bitcoin erst um das Jahr 2140 in Umlauf gebracht.

Abgesehen von der kurzfristigen Bitcoin-Auszahlung können Sie als Coin Miner „abstimmen“, wenn Änderungen im Bitcoin-Netzwerkprotokoll vorgeschlagen werden. Mit anderen Worten, ein erfolgreicher Bergmann hat Einfluss auf den Entscheidungsfindungsprozess in Fragen wie dem  Gabeln .

Die Belohnungen für den Bitcoin-Abbau halbieren sich etwa alle vier Jahre. Als Bitcoin 2009 zum ersten Mal abgebaut wurde, brachte der Abbau eines Blocks 50 BTC ein. Im Jahr 2012 wurde dies auf 25 BTC halbiert. Bis zum Jahr 2016 wurde dies wieder auf das aktuelle Niveau von 12,5 BTC halbiert. Um 2020 wird sich die Belohnungsgröße erneut auf 6,25 BTC halbieren. Zum Zeitpunkt des Schreibens beträgt die Belohnung für das Abschließen eines Blocks 12,5 Bitcoin. Im November 2019 lag der Preis für Bitcoin bei 9.300 USD pro Bitcoin, was bedeutet, dass Sie 116.250 USD (12,5 x 9.300) für das Abschließen eines Blocks verdienen. 3  Kein schlechter Anreiz, das oben beschriebene komplexe Hash-Problem zu lösen.

Wenn Sie genau nachverfolgen möchten, wann diese Halbierungen auftreten, können Sie die Bitcoin-Uhr konsultieren , die diese Informationen in Echtzeit aktualisiert. Interessanterweise entsprach der Marktpreis für Bitcoin im Laufe seiner Geschichte in der Regel stark den Grenzkosten für den Abbau von Bitcoin.

Wenn Sie wissen möchten , wie viele Blöcke bisher abgebaut wurden, gibt es mehrere Websites, einschließlich  Blockchain.info , auf denen Sie diese Informationen in Echtzeit erhalten.

Obwohl es in der Geschichte von Bitcoin zu Beginn möglich war, dass Einzelpersonen mit einem normalen Heimcomputer um Blöcke konkurrieren konnten, ist dies nicht mehr der Fall. Der Grund dafür ist, dass sich die Schwierigkeit, Bitcoin abzubauen, mit der Zeit ändert. Um ein reibungsloses Funktionieren der Blockchain und ihre Fähigkeit zur Verarbeitung und Überprüfung von Transaktionen zu gewährleisten, ist es das Ziel des Bitcoin-Netzwerks, alle 10 Minuten einen Block zu produzieren. Wenn es jedoch eine Million Mining-Rigs gibt, die um die Lösung des Hash-Problems konkurrieren, werden sie wahrscheinlich schneller zu einer Lösung gelangen als in einem Szenario, in dem 10 Mining-Rigs an demselben Problem arbeiten. Aus diesem Grund wurde Bitcoin entwickelt, um den Schwierigkeitsgrad des Bergbaus alle 2.016 Blöcke oder ungefähr alle zwei Wochen zu bewerten und anzupassen. Wenn mehr Rechenleistung vorhanden ist, um gemeinsam nach Bitcoin zu suchen, Der Schwierigkeitsgrad des Bergbaus steigt, um die Blockproduktion auf einem stabilen Niveau zu halten. Weniger Rechenleistung bedeutet, dass der Schwierigkeitsgrad abnimmt. Um ein Gefühl dafür zu bekommen, wie viel Rechenleistung erforderlich ist, war der Anfangsschwierigkeitsgrad bei der Einführung von Bitcoin im Jahr 2009 eins.Ab November 2019 sind es mehr als 13 Billionen.

All dies bedeutet, dass Bergleute, um wettbewerbsfähig abzubauen, jetzt in leistungsstarke Computergeräte wie eine GPU (Grafikprozessor) oder realistischer gesagt einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) investieren müssen. Diese können von 500 bis zu Zehntausenden US-Dollar reichen. Einige Bergleute – insbesondere Bergleute von Ethereum – kaufen einzelne Grafikkarten (GPUs), um die Mining-Vorgänge kostengünstig zusammenzubauen. Das Foto unten ist eine provisorische, hausgemachte Bergbaumaschine. Die Grafikkarten sind diese rechteckigen Blöcke mit surrenden Kreisen. Beachten Sie die Sandwich-Kabelbinder, mit denen die Grafikkarten an der Metallstange befestigt sind. Dies ist wahrscheinlich nicht der effizienteste Weg, um zu meins, und wie Sie sich vorstellen können, sind viele Bergleute sowohl für den Spaß und die Herausforderung als auch für das Geld dabei.

Die Vor- und Nachteile des Bitcoin-Bergbaus können so wie sie sind schwer zu verstehen sein. Betrachten Sie dieses anschauliche Beispiel für die Funktionsweise des Hash-Problems: Ich sage drei Freunden, dass ich über eine Zahl zwischen eins und 100 nachdenke, und schreibe diese Zahl auf ein Stück Papier und verschließe es in einem Umschlag. Meine Freunde müssen die genaue Anzahl nicht 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, wie viele Vermutungen sie bekommen.

Angenommen, ich denke an die Zahl 19. Wenn Freund A 21 errät, verlieren sie aufgrund von 21> 19. Wenn Freund B 16 und Freund C 12 erraten, sind beide theoretisch zu brauchbaren Antworten gekommen, weil 16 <19 und 12 <19. Für Freund B gibt es keine „zusätzliche Gutschrift“, obwohl die Antwort von B näher an der Zielantwort von 19 lag. Stellen Sie sich nun vor, ich stelle die Frage „Rate, 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 möglichen Bergleuten und denke an eine 64-stellige hexadezimale Zahl. Jetzt sehen Sie, dass es extrem schwierig sein wird, die richtige Antwort zu finden.

Wenn B und C gleichzeitig antworten, bricht die ELI5-Analogie zusammen.

In Bitcoin-Begriffen treten häufig gleichzeitige Antworten auf, aber am Ende des Tages kann es nur eine erfolgreiche Antwort geben. Wenn mehrere Antworten gleichzeitig angezeigt werden, die kleiner oder gleich der Zielzahl sind, entscheidet das Bitcoin-Netzwerk mit einfacher Mehrheit (51%), welcher Bergmann zu ehren ist. In der Regel hat der Bergmann die meiste Arbeit geleistet, derjenige, der die meisten Transaktionen überprüft. Der Verlustblock wird dann zu einem “ Waisenblock „. Verwaiste Blöcke sind solche, die nicht zur Blockchain hinzugefügt werden. Bergleute, die das Hash-Problem erfolgreich lösen, aber die meisten Transaktionen nicht bestätigt haben, werden nicht mit Bitcoin belohnt.

Nun, hier ist ein Beispiel für eine solche Nummer:

0000000000000000057fcc708cf0130d95e27c5819203e9f967ac56e4df598ee

Die obige Nummer besteht aus 64 Ziffern. Einfach genug, um es bisher zu verstehen. Wie Sie wahrscheinlich bemerkt haben, besteht diese Zahl nicht nur aus Zahlen, sondern auch aus Buchstaben des Alphabets. Warum das?

Um zu verstehen, was diese Buchstaben in der Mitte von Zahlen tun, packen wir das Wort „hexadezimal“ aus.

Wie Sie wissen, verwenden wir das „Dezimalsystem“, das heißt, es ist die Basis 10. Dies bedeutet wiederum, dass jede Ziffer einer mehrstelligen Zahl 10 Möglichkeiten hat, null bis neun.

„Hexadezimal“ bedeutet andererseits Basis 16, da „hex“ vom griechischen Wort für sechs und „deca“ vom griechischen Wort für zehn abgeleitet ist. In einem Hexadezimalsystem hat jede Ziffer 16 Möglichkeiten. Unser numerisches System bietet jedoch nur 10 Möglichkeiten zur Darstellung von Zahlen (Null bis Neun). Aus diesem Grund müssen Sie Buchstaben einfügen, insbesondere die Buchstaben a, b, c, d, e und f.

Wenn Sie Bitcoin abbauen, müssen Sie den Gesamtwert dieser 64-stelligen Zahl (den Hash) nicht berechnen. Ich wiederhole: Sie müssen den Gesamtwert eines Hash nicht berechnen.

Was haben „64-stellige Hexadezimalzahlen“ mit Bitcoin-Mining zu tun?

Erinnern Sie sich an die ELI5-Analogie, in der ich die Nummer 19 auf ein Stück Papier geschrieben und in einen versiegelten Umschlag gesteckt habe?

In Bitcoin-Mining-Begriffen wird diese metaphorische, nicht offen gelegte Zahl im Umschlag als Ziel-Hash bezeichnet .

Was Bergleute mit diesen riesigen Computern und Dutzenden von Kühlventilatoren machen, ahnt das Ziel-Hash. Bergleute machen diese Vermutungen, indem sie so schnell wie möglich so viele “ Nonces “ wie möglich zufällig generieren . Ein Nonce ist die Abkürzung für „number only only once used“, und das Nonce ist der Schlüssel zum Generieren dieser 64-Bit-Hexadezimalzahlen, über die ich immer wieder spreche. Beim Bitcoin-Mining ist eine Nonce 32 Bit groß – viel kleiner als der Hash, der 256 Bit beträgt. Der erste Bergmann, dessen Nonce einen Hash generiert, der kleiner oder gleich dem Ziel-Hash ist, erhält für die Erledigung dieses Blocks eine Gutschrift und die Beute von 12,5 BTC.

Theoretisch könnte man das gleiche Ziel erreichen, indem man einen 16-seitigen Würfel 64 Mal würfelt, um zu Zufallszahlen zu gelangen. Aber warum um alles in der Welt sollten Sie das tun?

Der folgende Screenshot von Blockchain.info kann Ihnen dabei helfen, all diese Informationen auf einen Blick zusammenzustellen. Sie sehen eine Zusammenfassung von allem, was passiert ist, als Block # 490163 abgebaut wurde. Die Nonce, die den „gewinnenden“ Hash generiert hat, war 731511405. Der Ziel-Hash wird oben angezeigt. Der Begriff „Relayed by Antpool“ bezieht sich auf die Tatsache, dass dieser bestimmte Block von AntPool, einem der erfolgreicheren Miningpools, abgeschlossen wurde (mehr zu Miningpools weiter unten). Wie Sie hier sehen, besteht ihr Beitrag zur Bitcoin-Community darin, dass sie 1768 Transaktionen für diesen Block bestätigt haben. Wenn Sie wirklich alle 1768 dieser Transaktionen für diesen Block sehen möchten, gehen Sie zu dieser Seite und scrollen Sie nach unten zur Überschrift „Transaktionen“.

„Also, wie kann ich den Ziel-Hash erraten?“

Alle Ziel-Hashes beginnen mit Nullen – mindestens acht Nullen und bis zu 63 Nullen.

Es gibt kein Mindestziel, aber ein Höchstziel, das vom Bitcoin-Protokoll festgelegt wird. Kein Ziel kann größer sein als diese Zahl:

00000000ffff000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Hier sind einige Beispiele für randomisierte Hashes und die Kriterien, nach denen sie für den Miner zum Erfolg führen:

„Wie maximiere ich meine Chancen, den Ziel-Hash zu erraten, bevor es jemand anderes tut?“

Sie müssten sich ein schnelles Mining-Rig zulegen oder sich realistischerweise einem Mining-Pool anschließen – einer Gruppe von Münzbergarbeitern, die ihre Rechenleistung kombinieren und das abgebaute Bitcoin aufteilen . Bergbau-Pools sind vergleichbar mit denen von Powerball-Clubs, deren Mitglieder Lottoscheine in großen Mengen kaufen und sich damit einverstanden erklären, Gewinne zu teilen. Eine unverhältnismäßig große Anzahl von Blöcken wird von Pools und nicht von einzelnen Bergleuten abgebaut.

Mit anderen Worten, es ist buchstäblich nur ein Spiel mit Zahlen. Sie können das Muster nicht erraten oder basierend auf vorherigen Ziel-Hashes keine Vorhersage treffen. Der Schwierigkeitsgrad  des letzten Blocks zum Zeitpunkt des Schreibens beträgt ungefähr 13,69 Billionen, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass eine gegebene Nonce einen Hash unterhalb des Ziels erzeugt, 1 zu 13,69 Billionen beträgt. Keine großen Chancen, wenn Sie alleine arbeiten, selbst mit einem enorm leistungsstarken Bergbau-Rig.

„Wie entscheide ich, ob sich Bitcoin für mich lohnt?“

Bergleute müssen nicht nur die Kosten einkalkulieren, die mit teurer Ausrüstung verbunden sind, um die Chance zu haben, ein Hash-Problem zu lösen. Bei der Suche nach der Lösung müssen sie auch die beträchtliche Menge an Elektrizitäts-Mining-Anlagen berücksichtigen, die zur Erzeugung einer großen Menge von Nonces verwendet werden. Insgesamt ist der Bitcoin-Abbau für die meisten einzelnen Bergleute zum jetzigen Zeitpunkt weitgehend unrentabel. Die Website  Cryptocompare  bietet einen hilfreichen Taschenrechner, mit dem Sie Zahlen wie die Hash-Geschwindigkeit und die Stromkosten eingeben können, um die Kosten und den Nutzen abzuschätzen.

Bergbauprämien werden an den Bergmann ausgezahlt, der zuerst eine Lösung für das Rätsel entdeckt. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilnehmer die Lösung entdeckt, entspricht dem Anteil der gesamten Bergbaukraft im Netzwerk. Teilnehmer mit einem geringen Prozentsatz der Bergbaukraft haben nur eine sehr geringe Chance, den nächsten Block auf eigene Faust zu entdecken. Zum Beispiel würde eine Bergbaukarte, die man für ein paar tausend Dollar kaufen könnte, weniger als 0,001% der Bergbaukraft des Netzwerks ausmachen. Bei einer so geringen Chance, den nächsten Block zu finden, kann es lange dauern, bis dieser Bergmann einen Block findet, und die Schwierigkeit, die aufsteigt, macht die Sache noch schlimmer. Der Bergmann kann niemals seine Investition zurückerhalten. Die Antwort auf dieses Problem sind Mining-Pools. Bergbaubecken werden von Dritten betrieben  und koordinieren Gruppen von Bergleuten. Indem Bergleute in einem Pool zusammenarbeiten und die Auszahlungen auf alle Teilnehmer verteilen, können sie ab dem Tag, an dem sie ihren Bergmann aktivieren, einen konstanten Bitcoin-Fluss erhalten. Statistiken zu einigen Mining-Pools finden Sie auf  Blockchain.info .

„Ich habe nachgerechnet. Vergiss den Bergbau. Gibt es eine weniger belastende Möglichkeit, von Kryptowährungen zu profitieren?“

Wie oben erwähnt, ist es am einfachsten, Bitcoin an einer Börse wie Coinbase.com zu kaufen. Alternativ können Sie immer die „Spitzhacke-Strategie“ nutzen. Dies basiert auf der alten Säge, dass während des kalifornischen Goldrausches von 1849 die kluge Investition nicht darin bestand, nach Gold zu suchen, sondern die für den Bergbau verwendeten Spitzhacken herzustellen. Oder, um es modern auszudrücken, in die Unternehmen investieren, die diese Spitzhacken herstellen. In einem Kryptowährungskontext wäre das Äquivalent zur Spitzhacke ein Unternehmen, das Geräte für den Bitcoin-Abbau herstellt. Sie können sich zum Beispiel Unternehmen ansehen, die stattdessen ASICs oder GPUs herstellen.

Artikelquelle –  investopedia.com