Bitcoin-Mining
Was ist Bitcoin-Mining?
Bitcoin-Mining ist der Prozess der Schaffung neuer Bitcoins durch das Lösen von Rätseln. Es besteht aus Computersystemen, die mit spezialisierten Chips ausgestattet sind, die miteinander konkurrieren, um mathematische Rätsel zu lösen. Der erste Bitcoin-Miner (wie diese Systeme genannt werden), der das Rätsel löst, wird mit Bitcoin belohnt. Der Mining-Prozess bestätigt auch Transaktionen im Netzwerk der Kryptowährung und macht sie vertrauenswürdig.
Für kurze Zeit nach dem Start von Bitcoin wurde es auf Desktop-Computern mit regulären Zentraleinheiten (CPUs) abgebaut. Aber der Prozess war extrem langsam. Jetzt wird die Kryptowährung mithilfe großer Mining-Pools generiert, die über viele Regionen verteilt sind. Bitcoin-Miner aggregieren Mining-Systeme, die enorme Mengen an Strom verbrauchen, um die Kryptowährung abzubauen.
In Regionen, in denen Strom aus fossilen Brennstoffen erzeugt wird, gilt Bitcoin-Mining als umweltbelastend. Infolgedessen haben viele Bitcoin-Miner ihren Betrieb an Orte mit erneuerbaren Energiequellen verlegt, um die Auswirkungen von Bitcoin auf den Klimawandel zu verringern.
So wie Gold mit großen Geräten und Maschinen aus der Erde abgebaut wird, werden auch beim Bitcoin-Mining große Systeme verwendet, die Rechenzentren ähneln. Diese Systeme lösen mathematische Rätsel, die vom Bitcoin-Algorithmus generiert wurden, um neue Münzen zu produzieren.
Durch das Lösen von mathematischen Rechenproblemen machen Bitcoin-Miner auch das Netzwerk der Kryptowährung vertrauenswürdig, indem sie ihre Transaktionsinformationen überprüfen. Sie verifizieren Transaktionen im Wert von 1 Megabyte (MB) – die Größe eines einzelnen Blocks. Diese Transaktionen können theoretisch so klein wie eine Transaktion sein, sind aber häufiger mehrere Tausend, je nachdem, wie viele Daten jede Transaktion speichert. Die Idee hinter der Überprüfung von Bitcoin-Transaktionsinformationen besteht darin, doppelte Ausgaben zu verhindern. Bei gedruckten Währungen sind Fälschungen immer ein Thema. Aber im Allgemeinen, wenn Sie 20 Dollar im Geschäft ausgeben, ist diese Rechnung in den Händen des Verkäufers. Bei digitalen Währungen ist es jedoch eine andere Geschichte.
Digitale Informationen können relativ einfach reproduziert werden, daher besteht bei Bitcoin und anderen digitalen Währungen das Risiko, dass ein Spender eine Kopie seines Bitcoins anfertigen und an eine andere Partei senden kann, während er noch am Original festhält.
Bitcoin-Transaktionen werden zu Blöcken zusammengefasst, die einer Datenbank namens Blockchain hinzugefügt werden. Full Nodes im Bitcoin-Netzwerk führen Aufzeichnungen über die Blockchain und verifizieren Transaktionen, die darauf stattfinden. Bitcoin-Miner laden die gesamte Geschichte der Blockchain herunter und fügen gültige Transaktionen zu einem Block zusammen. Wenn der Block zusammengestellter Transaktionen von anderen Minern akzeptiert und verifiziert wird, erhält der Miner eine Blockbelohnung.
Bitcoin halbierte am 11. Mai 2020 zum dritten Mal seine Mining-Belohnung – von 12,5 auf 6,25.
Die Blockbelohnung halbiert sich alle 210.000 Blöcke (oder ungefähr alle vier Jahre). Im Jahr 2009 waren es 50. Im Jahr 2013 sank der Belohnungsbetrag auf 25 und im Jahr 2016 wurde er 12,5. Beim letzten Halbierungsereignis von Bitcoin wurde die Belohnung auf 6,25 geändert.
Ein weiterer Anreiz für Bitcoin-Miner, sich an dem Prozess zu beteiligen, sind Transaktionsgebühren. Zusätzlich zu den Belohnungen erhalten Miner auch Gebühren für alle Transaktionen, die in diesem Transaktionsblock enthalten sind. Wenn Bitcoin sein geplantes Limit von 21 Millionen erreicht (voraussichtlich um 2140), werden Miner mit Gebühren für die Verarbeitung von Transaktionen belohnt, die die Netzwerkbenutzer zahlen werden. Diese Gebühren stellen sicher, dass Miner weiterhin den Anreiz haben, Mining zu betreiben 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 Halbierungsereignisse niedrig bleiben.
Was ist das Bitcoin-Mining-Mathematikrätsel?
Das Herzstück des Bitcoin-Mining ist ein mathematisches Rätsel, das Miner lösen sollen, um Bitcoin-Belohnungen zu verdienen. Das Rätsel heißt Proof of Work (PoW),. ein Hinweis auf die Rechenarbeit, die Miner aufwenden, um Bitcoin abzubauen. Obwohl es oft als komplex bezeichnet wird, ist das Mining-Puzzle eigentlich ziemlich einfach und kann als Vermutung bezeichnet werden.
Die Miner im Bitcoin-Netzwerk versuchen, eine 64-stellige Hexadezimalzahl zu finden, die als Hash bezeichnet wird und kleiner oder gleich einem Ziel-Hash in SHA256, dem PoW-Algorithmus von Bitcoin, ist. Die Systeme eines Bergmanns verwenden beträchtliche Brute Force in Form mehrerer aufeinander gestapelter Verarbeitungseinheiten und spucken Hashes mit unterschiedlichen Raten aus – Megahashes pro Sekunde (MH/s), Gigahashes pro Sekunde (GH/s) oder Terahashes pro Sekunde (TH/s). ) – je nach Einheit alle möglichen 64-stelligen Kombinationen erraten, bis sie zu einer Lösung kommen. Die Systeme, die eine Zahl kleiner oder gleich dem Hash erraten, werden mit Bitcoin belohnt.
Hier ist ein Beispiel, um den Prozess zu erklären. Angenommen, Sie bitten Freunde, eine Zahl zwischen 1 und 100 zu erraten, die Sie sich ausgedacht und auf ein Blatt Papier geschrieben haben. Ihre Freunde müssen die genaue Zahl nicht erraten; Sie müssen nur die erste Person sein, die eine Zahl errät, die kleiner oder gleich Ihrer Zahl ist.
Wenn Sie an die Zahl 19 denken und ein Freund kommt auf 21, verliert er, weil 21 größer als 19 ist. Aber wenn jemand 16 errät und ein anderer Freund 18, dann gewinnt letzterer, weil 18 näher an 19 liegt als an 16. In Sehr einfach ausgedrückt, das Bitcoin-Mining-Mathe-Puzzle ist die gleiche Situation wie oben beschrieben, außer mit 64-stelligen Hexadezimalzahlen und Tausenden von Computersystemen.
Was ist der Mining-Schwierigkeitsgrad?
Einer der Begriffe, denen Sie in der Bitcoin-Mining-Literatur oft begegnen werden, ist Mining-Schwierigkeit. Mining Difficulty bezieht sich auf die Schwierigkeit, das mathematische Rätsel zu lösen und Bitcoin zu generieren. Die Mining-Schwierigkeit beeinflusst die Rate, mit der Bitcoins generiert werden.
Die Mining-Schwierigkeit ändert sich alle 2.016 Blöcke oder ungefähr alle zwei Wochen. Der nachfolgende Schwierigkeitsgrad hängt davon ab, wie effizient die Miner im vorangegangenen Zyklus waren. Es wird auch von der Anzahl neuer Miner beeinflusst, die sich dem Netzwerk von Bitcoin angeschlossen haben, da dies die Hash-Rate oder die Menge an Rechenleistung erhöht, die zum Schürfen der Kryptowährung eingesetzt wird. In den Jahren 2013 und 2014, als der Bitcoin-Preis stieg, schlossen sich mehr Bergleute seinem Netzwerk an, und die durchschnittliche Zeit, um einen Transaktionsblock zu entdecken, sank von 10 Minuten auf neun Minuten.
Aber auch das Gegenteil kann wahr sein. Das heißt, je mehr Miner um eine Lösung konkurrieren, desto schwieriger wird das Problem. Wenn Rechenleistung aus dem Netzwerk genommen wird, passt sich die Schwierigkeit nach unten an, um das Mining zu erleichtern.
Der Schwierigkeitsgrad für das Mining lag im März 2022 bei 27,55 Billionen. Das heißt, die Wahrscheinlichkeit, dass ein Computer einen Hash unterhalb des Zielwerts produziert, liegt bei 1 zu 27,55 Billionen. Um das ins rechte Licht zu rücken: Es ist etwa 91.655-mal wahrscheinlicher, dass Sie den Powerball-Jackpot mit einem einzigen Lottoschein gewinnen, als dass Sie bei einem einzigen Versuch den richtigen Hash auswählen.
Was sind die wirtschaftlichen Aspekte des Mining von Bitcoin?
Letztendlich ist Bitcoin-Mining ein Geschäftsunternehmen. Die aus seinem Output – Bitcoin – erzielten Gewinne hängen von den Investitionen ab, die in seine Inputs getätigt werden.
Beim Bitcoin-Mining gibt es drei Hauptkosten:
Strom: Dies ist die Energie, die Ihre Mining-Systeme rund um die Uhr betreibt. Es kann zu einer beträchtlichen Rechnung kommen. Wenn man bedenkt, dass der Prozess so viel Strom verbraucht wie in bestimmten Ländern, können die Kosten ziemlich hoch ausfallen.
Mining-Systeme: Entgegen der landläufigen Meinung sind Desktop-Computer und normale Spielsysteme nicht für das Bitcoin-Mining geeignet oder effizient. Der Prozess kann solche Systeme aufheizen und Bandbreitenprobleme in einem Heimnetzwerk verursachen. Anwendungsspezifische integrierte Chipsysteme (ASIC), bei denen es sich um kundenspezifische Maschinen für das Bitcoin-Mining handelt, sind die wichtigste Infrastrukturinvestition für Bitcoin-Miner. Die Preisspanne für solche Maschinen kann zwischen 4.000 und 12.000 US-Dollar liegen. Selbst bei so hohen Kosten generiert ein einzelnes mit ASIC ausgestattetes System weniger als einen einzigen Bitcoin. Bitcoin-Miner organisieren Tausende von ASIC-Systemen in Mining-Pools, die rund um die Uhr laufen, um die 64-stellige Hexadezimalzahl zu generieren, die zum Lösen eines Hash-Puzzles erforderlich ist.
Netzwerkinfrastruktur: Netzwerkgeschwindigkeiten machen keinen merklichen Unterschied zum Bitcoin-Mining-Prozess. Es ist jedoch wichtig, eine Internetverbindung zu haben, die rund um die Uhr ohne Unterbrechungen verfügbar ist. Die Verbindung sollte auch eine Latenz von nahe gelegenen Mining-Pools haben. Dedizierte Netzwerke reduzieren die Abhängigkeit von außen und sorgen dafür, dass die Latenz minimiert wird. Offline zu gehen stoppt nicht unbedingt den Prozess der Synchronisierung von Transaktionen. Aber es kann den Prozess zeitaufwändig und möglicherweise fehleranfällig machen, nachdem eine Verbindung wiederhergestellt wurde.
Die Gesamtkosten für diese drei Inputs sollten geringer sein als der Output – in diesem Fall der Bitcoin-Preis – damit Miner Gewinne aus ihrem Unternehmen erzielen können. In Anbetracht des explodierenden Bitcoin-Preises mag die Idee, eine eigene Kryptowährung zu prägen, wie ein attraktives Angebot klingen.
Ungeachtet dessen, was Bitcoin-Befürworter Ihnen sagen, ist das Schürfen der Kryptowährung jedoch kein Hobby. Es ist ein teures Unterfangen mit hoher Ausfallwahrscheinlichkeit. Wie im Abschnitt über Mining-Schwierigkeiten dargestellt, gibt es keine Garantie dafür, dass Sie Bitcoin-Belohnungen verdienen, selbst wenn Sie erhebliche Ausgaben und Mühen aufwenden. Die Aggregation von Mining-Systemen, um ein kleines Unternehmen zu führen, das Bitcoin abbaut, könnte einen Ausweg bieten. Aber auch solche Unternehmen sind den volatilen Preisen der Kryptowährung ausgeliefert. Wenn der Preis der Kryptowährung wie im Jahr 2018 abstürzt, wird es unwirtschaftlich, Bitcoin-Mining-Systeme zu betreiben, und kleine Miner werden gezwungen sein, ihr Geschäft aufzugeben. Der Rückgang der Anzahl der Bitcoins, die alle vier Jahre an Bergleute vergeben werden, macht die Aktivität noch unattraktiver.
Angesichts der beträchtlichen Schwierigkeiten, die der Wirtschaftlichkeit des Bitcoin-Mining innewohnen, wird die Aktivität heute von großen Mining-Unternehmen dominiert, die auf mehreren Kontinenten tätig sind. AntPool, das weltweit größte Bitcoin-Mining-Unternehmen, betreibt Mining-Pools in vielen Ländern. Viele Bitcoin-Mining-Unternehmen sind ebenfalls an die Börse gegangen, obwohl ihre Bewertungen relativ bescheiden sind.
Wie viel Strom verbraucht der Bitcoin-Mining-Prozess?
Während des größten Teils der kurzen Geschichte von Bitcoin ist der Abbauprozess ein energieintensiver Prozess geblieben. In den zehn Jahren nach seiner Einführung konzentrierte sich das Bitcoin-Mining auf China, ein Land, das zur Stromerzeugung auf fossile Brennstoffe wie Kohle angewiesen ist. Es überrascht nicht, dass die astronomischen Energiekosten des Bitcoin-Minings die Aufmerksamkeit von Klimaschutzaktivisten auf sich gezogen haben, die die Aktivität für steigende Emissionen verantwortlich machen. Einigen Schätzungen zufolge verbraucht der Mining-Prozess der Kryptowährung so viel Strom wie ganze Länder. Aber Bitcoin-Befürworter haben Studien veröffentlicht, die behaupten, dass die Kryptowährung größtenteils aus erneuerbaren Energiequellen gespeist wird.
Eine Sache, die man sich bei diesen Studien merken sollte, ist, dass sie auf Vermutungen und selbst gemeldeten Daten von Mining-Pools basieren. Beispielsweise macht ein Coinshares-Bericht aus dem Jahr 2019 mehrere Annahmen bezüglich der Energiequellen für Miner, die in ihrer Bewertung des Bitcoin-Mining-Ökosystems enthalten sind.
Geschichte des Bitcoin-Mining
Zwei Entwicklungen haben zur Entwicklung und Zusammensetzung des Bitcoin-Mining in seiner heutigen Form beigetragen. Die erste ist die Herstellung von kundenspezifischen Mining-Maschinen für Bitcoin. Da Bitcoin-Mining im Wesentlichen Vermutungen ist, hat das Finden der richtigen Antwort vor einem anderen Miner fast alles damit zu tun, wie schnell Ihr Computer Hashes produzieren kann. In den frühen Tagen von Bitcoin dominierten Desktop-Computer mit gewöhnlichen CPUs das Bitcoin-Mining. Aber sie brauchten lange, um Transaktionen im Netzwerk der Kryptowährung zu entdecken, da der Schwierigkeitsgrad des Algorithmus mit der Zeit zunahm. Einigen Schätzungen zufolge hätte es mit CPUs "im Durchschnitt mehrere hunderttausend Jahre" gedauert, um einen gültigen Block im Schwierigkeitsgrad von Anfang 2015 zu finden.
Im Laufe der Zeit erkannten Miner, dass Grafikkarten, auch bekannt als Graphics Processing Units (GPUs), beim Mining effektiver und schneller waren. Aber sie verbrauchten viel Strom für einzelne Hardwaresysteme, die für das Schürfen der Kryptowährung nicht wirklich benötigt wurden. Feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), eine Art GPU, waren eine Verbesserung, aber sie litten unter den gleichen Nachteilen wie GPUs.
Heutzutage verwenden Miner kundenspezifische Mining-Maschinen, sogenannte ASIC-Miner, die mit speziellen Chips für schnelleres und effizienteres Bitcoin-Mining ausgestattet sind. Sie kosten überall zwischen mehreren Hundert und Zehntausenden von Dollar. Bitcoin-Mining ist heute so wettbewerbsfähig, dass es nur mit den aktuellsten ASICs rentabel betrieben werden kann. Bei der Verwendung von Desktop-Computern, GPUs oder älteren Modellen von ASICs übersteigen die Kosten des Energieverbrauchs tatsächlich die erzielten Einnahmen. Selbst mit der neuesten Einheit, die Ihnen zur Verfügung steht, reicht ein Computer selten aus, um mit Mining-Pools zu konkurrieren – Gruppen von Minern, die ihre Rechenleistung bündeln und die abgebauten Bitcoins untereinander aufteilen.
Bitcoin-Forks haben auch die Zusammensetzung des Bitcoin-Miner-Netzwerks beeinflusst. Zwischen 1 zu 16 Billionen Quoten, skalierenden Schwierigkeitsgraden und dem riesigen Netzwerk von Benutzern, die Transaktionen verifizieren, wird etwa alle 10 Minuten ein Transaktionsblock verifiziert. Aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass 10 Minuten ein Ziel sind, keine Regel.
Das Bitcoin-Netzwerk kann derzeit knapp vier Transaktionen pro Sekunde verarbeiten, wobei alle 10 Minuten Transaktionen in der Blockchain protokolliert werden. Im Vergleich dazu kann Visa etwa 65.000 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Da das Netzwerk von Bitcoin-Benutzern jedoch weiter wächst, wird die Anzahl der Transaktionen, die in 10 Minuten durchgeführt werden, schließlich die Anzahl der Transaktionen übersteigen, die in 10 Minuten verarbeitet werden können. Ab diesem Zeitpunkt beginnen und verlängern sich die Wartezeiten für Transaktionen, sofern keine Änderung am Bitcoin-Protokoll vorgenommen wird.
Dieses Problem im Herzen des Bitcoin-Protokolls wird als Skalierung bezeichnet. Obwohl sich Bitcoin-Miner im Allgemeinen einig sind, dass etwas getan werden muss, um die Skalierung anzugehen, gibt es weniger Konsens darüber, wie dies zu tun ist. Es wurden zwei Hauptlösungen vorgeschlagen, um das Skalierungsproblem anzugehen. Entwickler haben vorgeschlagen, entweder eine sekundäre „Off-Chain“-Ebene von Bitcoin zu erstellen, die schnellere Transaktionen ermöglichen würde, die später von der Blockchain verifiziert werden können, oder die Anzahl der Transaktionen zu erhöhen, die jeder Block speichern kann. Mit weniger zu verifizierenden Daten pro Block würde die erste Lösung Transaktionen für Miner schneller und billiger machen. Die zweite würde sich mit der Skalierung befassen, indem durch Erhöhen der Blockgröße alle 10 Minuten mehr Informationen verarbeitet werden können.
Im Juli 2017 stimmten Bitcoin-Miner und Mining-Unternehmen, die etwa 80 % bis 90 % der Rechenleistung des Netzwerks ausmachen, für die Integration eines Programms, das die zur Überprüfung jedes Blocks erforderliche Datenmenge verringern würde.
Das Programm, für das die Miner gestimmt haben, es dem Bitcoin-Protokoll hinzuzufügen, wird Segregated Witness oder SegWit genannt. Dieser Begriff ist eine Verschmelzung von segregiert, was getrennt bedeutet, und Zeuge, was sich auf Unterschriften bei einer Bitcoin-Transaktion bezieht. Segregierter Zeuge bedeutet also, Transaktionssignaturen von einem Block zu trennen und sie als erweiterten Block anzuhängen. Obwohl das Hinzufügen eines einzelnen Programms zum Bitcoin-Protokoll nicht nach einer großen Lösung aussieht, machen Signaturdaten schätzungsweise bis zu 65 % der in jedem Transaktionsblock verarbeiteten Daten aus.
Weniger als einen Monat später, im August 2017, initiierte eine Gruppe von Minern und Entwicklern eine Hard Fork und verließ das Bitcoin-Netzwerk, um eine neue Währung mit derselben Codebasis wie Bitcoin zu erstellen. Obwohl diese Gruppe der Notwendigkeit einer Lösung für die Skalierung zustimmte, befürchtete sie, dass die Einführung der SegWit-Technologie das Skalierungsproblem nicht vollständig lösen würde.
Stattdessen entschieden sie sich für die zweite Lösung, die Anzahl der Transaktionen zu erhöhen, die jeder Block speichern kann. Die resultierende Währung namens Bitcoin Cash erhöhte die Blockgröße auf 8 MB, um den Verifizierungsprozess zu beschleunigen und eine Leistung von rund 2 Millionen Transaktionen pro Tag zu ermöglichen.
Das Endergebnis
Bitcoin-Mining ist ein energieintensiver Prozess mit maßgeschneiderten Mining-Systemen, die um die Lösung mathematischer Rätsel konkurrieren. Der Miner, der das Rätsel zuerst löst, wird mit Bitcoin belohnt. Der Bitcoin-Mining-Prozess bestätigt auch Transaktionen im Netzwerk der Kryptowährung und macht sie vertrauenswürdig.
Obwohl einzelne Miner, die Desktop-Systeme verwenden, in den frühen Tagen der Kryptowährung eine Rolle spielten, wird das Bitcoin-Mining-Ökosystem von großen Mining-Unternehmen dominiert, die Mining-Pools betreiben, die über viele Regionen verteilt sind. Das Bitcoin-Mining ist auch deshalb umstritten, weil es astronomische Mengen an Energie verbraucht. Mit zunehmendem Bewusstsein für den Klimawandel haben mehrere Bergleute ihren Betrieb in Regionen verlagert, die erneuerbare Energiequellen zur Stromerzeugung nutzen.
Höhepunkte
Das Bitcoin-Mining hat zu Kontroversen geführt, weil es nicht als umweltfreundlich gilt.
Bitcoin-Mining ist der Prozess der Schaffung neuer Bitcoins durch Lösen eines Rechenpuzzles.
Bitcoin-Mining ist notwendig, um das Transaktionsbuch zu führen, auf dem Bitcoin basiert.
Bergleute sind in den letzten Jahren sehr raffiniert geworden und verwenden komplexe Maschinen, um den Bergbaubetrieb zu beschleunigen.
FAQ
Was ist Bitcoin-Mining?
Bitcoin-Mining ist der Prozess, der Bitcoin generiert. Es besteht aus Mining-Systemen, die miteinander konkurrieren, um ein mathematisches Rätsel zu lösen und Bitcoin als Belohnung zu gewinnen.
Welchem Zweck dient Bitcoin Mining?
Bitcoin-Mining dient zwei Zwecken: - Es generiert Bitcoin.- Es bestätigt Transaktionen im Netzwerk der Kryptowährung und macht sie vertrauenswürdig.
Sollten Sie Bitcoin abbauen?
Bitcoin-Mining ist ein kostspieliges Hobby ohne garantierte Ergebnisse. Sie müssen in teure Maschinen investieren, sie rund um die Uhr betreiben und hohe Stromrechnungen bezahlen. Selbst dann gibt es keine Garantie, dass Sie Bitcoin verdienen.
Ist Bitcoin Mining grün?
Der Energieverbrauch des Bitcoin-Minings wurde von Klimaaktivisten als Beweis dafür kritisiert, dass die Kryptowährung nicht umweltfreundlich ist. Der Bitcoin-Mining-Prozess verbraucht schätzungsweise so viel Strom wie ganze Länder. Da sich die Welt auf erneuerbare Energiequellen umstellt, wird erwartet, dass das Bitcoin-Mining umweltfreundlicher wird.
Was sind die Hauptkosten im Zusammenhang mit dem Bitcoin-Mining?
Die drei größten Kosten für das Bitcoin-Mining sind: - Strom - Netzwerkinfrastruktur - Mining-Infrastruktur
