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• Kryptowährungs-Mining wird verwendet, um Transaktionen auf der Blockchain zu überprüfen und zu bestätigen sowie neue Kryptowährungseinheiten zu erstellen.

• Die Arbeit der Miner erfordert erhebliche Rechenressourcen, sie ist jedoch notwendig, um die Sicherheit des Blockchain-Netzwerks zu gewährleisten.

Was ist Kryptowährungs-Mining?

Kryptowährungs-Mining bietet Sicherheit und Dezentralisierung für Kryptowährungen (wie Bitcoin) auf der Grundlage des Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus. Während dieses Prozesses werden die Transaktionen der Benutzer überprüft und dem öffentlichen Blockchain-Ledger hinzugefügt. Somit ist es das Mining, das das Funktionieren von Bitcoin sicherstellt, ohne dass eine zentrale Behörde erforderlich ist.

Der Bergbau ist auch dafür verantwortlich, dass neue Münzen in Umlauf gebracht werden. Gleichzeitig wird das Kryptowährungs-Mining streng durch eine Reihe von Regeln reguliert, die den Prozess regeln und die willkürliche Schaffung neuer Münzen verhindern. Diese Regeln sind in die zugrunde liegenden Protokolle von Kryptowährungen integriert und gelten für das gesamte Netzwerk aus Tausenden von Knoten.

Um neue Einheiten der Kryptowährung zu erstellen, nutzen Miner Rechenleistung, um komplexe kryptografische Rätsel zu lösen. Der erste Miner, der eine Lösung findet, fügt seinen Block der Blockchain hinzu und erhält eine Blockbelohnung.

Wie funktioniert Kryptowährungs-Mining?

Alle neuen Transaktionen in der Blockchain werden an den sogenannten Memory Pool gesendet. Die Aufgabe des Miners besteht darin, die Gültigkeit der verarbeiteten Transaktionen zu überprüfen und sie zu Blöcken zusammenzufassen.

Ein Block kann als eine Blockchain-Hauptbuchseite betrachtet werden, auf der mehrere Transaktionen (zusammen mit anderen Daten) eingegeben werden. Konkret ist der Mining-Knoten dafür verantwortlich, unbestätigte Transaktionen aus dem Speicherpool zu sammeln und sie zu einem Kandidatenblock zusammenzufassen.

Der Miner versucht dann, seinen Kandidatenblock in einen bestätigten Block umzuwandeln. Dazu ist es notwendig, eine Lösung für ein komplexes mathematisches Problem zu finden und dafür viel Rechenleistung aufzuwenden. Für jeden erfolgreich erstellten Block erhält der Miner eine Belohnung bestehend aus neuen Kryptowährungseinheiten und Transaktionsgebühren. Als nächstes werden wir uns diesen Prozess im Detail ansehen.

Schritt 1: Hashing-Transaktionen

In der ersten Phase ruft der Miner ausstehende Transaktionen aus dem Speicherpool ab und hasht sie einzeln. Durch das Hashing jedes Datenelements erzeugt der Miner ein Ergebnis fester Größe, das als Hash bezeichnet wird.

Im Kontext des Minings besteht der Hash jeder Transaktion aus einer Folge von Zahlen und Buchstaben, die als Identifikation dient. Der Hash einer Transaktion enthält alle in dieser Transaktion enthaltenen Informationen.

Zusätzlich zum Hashing und Bestätigen jeder einzelnen Transaktion fügt der Miner auch seine eigene Transaktion hinzu, in der er sich selbst die Blockbelohnung sendet. Diese Transaktion nennt sich Coinbase und generiert neue Coins. In den meisten Fällen ist die Coinbase-Transaktion die erste, die einem neuen Block hinzugefügt wird, gefolgt von allen anderen unbestätigten Transaktionen.

Schritt 2: Erstellen Sie einen Merkle-Baum

Nachdem jede Transaktion gehasht wurde, werden die Hashes in einer Struktur namens Merkle-Baum (oder Hash-Baum) organisiert. Ein Merkle-Baum wird gebildet, indem Transaktions-Hashes paarweise organisiert und dann gehasht werden.

Die neu erhaltenen Hashes werden dann gepaart und erneut gehasht. Der Vorgang wird wiederholt, bis ein Hash erhalten wird. Dieser neueste Hash wird auch Root-Hash (oder Merkle-Root) genannt und umfasst alle vorherigen Hashes, die zu seiner Erstellung verwendet wurden.

Schritt 3: Finden eines gültigen Blockheaders (Block-Hash)

Der Blockheader dient als Kennung für jeden einzelnen Block, was bedeutet, dass jeder Block einen eindeutigen Hash hat. Beim Erstellen eines neuen Blocks kombinieren Miner den Hash des vorherigen Blocks mit dem Root-Hash ihres Kandidatenblocks, um einen neuen Block-Hash zu erstellen. Darüber hinaus fügen sie auch eine beliebige Zahl hinzu, die Nonce genannt wird.

Wenn ein Miner versucht, seinen Kandidatenblock zu validieren, muss er daher den Root-Hash, den Hash des vorherigen Blocks und den Nonce-Wert kombinieren und sie dann hashen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis ein gültiger Hash gefunden wird.

Der Root-Hash und der Hash des vorherigen Blocks können nicht geändert werden, daher müssen Miner den Nonce-Wert ändern, bis ein gültiger Hash gefunden wird. Dieser Hash muss kleiner sein als der vom Protokoll definierte Zielwert. Beim Mining im Bitcoin-Netzwerk muss der Hash eines Blocks mit einer bestimmten Anzahl von Nullen beginnen (dies wird als Mining-Schwierigkeit bezeichnet).

Schritt 4. Übertragen Sie den Block

Wie wir herausgefunden haben, müssen Miner den Blockheader mehrmals mit unterschiedlichen Nonce-Werten hashen. Sie tun dies, bis sie einen gültigen Block-Hash finden. Anschließend sendet der Miner den Block an das Netzwerk. Alle anderen Knoten prüfen die Gültigkeit des Blocks und des Hashs und fügen ihn, wenn alles korrekt ist, zu ihrer Kopie der Blockchain hinzu.

An diesem Punkt wird der Kandidatenblock bestätigt und alle Miner fahren mit dem Mining des nächsten Blocks fort. Diejenigen Miner, die es nicht geschafft haben, einen gültigen Hash zu finden, löschen ihren Kandidatenblock und beginnen von vorne.

Was tun, wenn zwei Blöcke gleichzeitig abgebaut werden?

Manchmal übertragen zwei Miner gleichzeitig einen gültigen Block und zwei konkurrierende Blöcke erscheinen im Netzwerk. Anschließend beginnen die Miner mit dem Mining des nächsten Blocks basierend auf dem von ihnen übermittelten Block. Dies führt dazu, dass sich das Netzwerk (vorübergehend) in zwei Versionen der Blockchain aufspaltet.

Der Wettbewerb geht weiter, bis der nächste Block vor allen konkurrierenden Blöcken abgebaut wird. Nach der Erstellung eines neuen Blocks gilt der vorherige Block desselben Miners als Gewinner. Ein von einem anderen Miner verlassener Block wird als Waise oder Unchained bezeichnet. Alle Miner, die diesen Block ausgewählt haben, wechseln zum Gewinnerblock und setzen auf dieser Grundlage das Mining fort.

Was ist der Bergbauschwierigkeitsgrad?

Der Mining-Schwierigkeitsgrad wird durch das Protokoll ständig angepasst, um eine stabile Erstellungsrate neuer Blöcke und damit eine vorhersehbare Ausgabe neuer Coins zu gewährleisten. Der Schwierigkeitsgrad variiert je nach der Rechenleistung (Hashrate) des Netzwerks.

Jedes Mal, wenn neue Miner dem Netzwerk beitreten und der Wettbewerb zunimmt, steigt die Hashing-Schwierigkeit, wodurch verhindert wird, dass die durchschnittliche Blockerstellungszeit abnimmt. Wenn umgekehrt viele Miner das Netzwerk verlassen, sinkt die Hashing-Schwierigkeit und das Erstellen eines neuen Blocks wird einfacher. Solche Anpassungen sorgen für eine stabile Blockerstellungszeit, unabhängig von der Gesamtrechenleistung des Netzwerks.

Arten des Kryptowährungs-Minings

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Kryptowährungen zu schürfen. Die Mining-Hardware und -Prozesse ändern sich ständig, da neue Geräte und Konsensalgorithmen verfügbar werden. Typischerweise nutzen Miner spezielle Computer-Rigs, um komplexe kryptografische Gleichungen zu lösen. Schauen wir uns die gängigsten Mining-Methoden an.

Mining mit CPU

Beim Central Processing Unit (CPU)-Mining wird die CPU eines Computers verwendet, um Hashing in einem PoW-Konsens durchzuführen. In den Anfangsjahren von Bitcoin waren die Kosten des Minings und die Anforderungen an die Teilnehmer recht niedrig und die Komplexität konnte vom Prozessor eines normalen Computers bewältigt werden. Dadurch könnte jeder BTC und andere Kryptowährungen schürfen.

Mit zunehmender Zahl der Miner nahm jedoch auch die Hashrate des Netzwerks zu und damit auch die Schwierigkeit, profitables Mining durchzuführen. Darüber hinaus hat das Aufkommen spezialisierter Hardware mit größerer Rechenleistung das Mining auf Prozessoren nahezu unmöglich gemacht. Derzeit ist CPU-Mining keine praktikable Option, da alle Miner spezielle Hardware verwenden.

Mining mit GPU

Grafikprozessoren (GPUs) sind für die gleichzeitige Verarbeitung einer Vielzahl von Vorgängen ausgelegt. Während sie normalerweise für Videospiele oder das Rendern von Grafiken verwendet werden, können sie auch für das Mining verwendet werden.

GPUs sind relativ kostengünstig und können im Gegensatz zu ASIC-Mining-Hardware viele verschiedene Aufgaben ausführen. Sie können auch zum Schürfen einiger Altcoins verwendet werden, die Effizienz hängt jedoch vom Algorithmus und der Schwierigkeit des Schürfens ab.

Bergbau mit ASIC

Ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) ist für einen bestimmten Zweck konzipiert. Im Kryptowährungsbereich ist dies die Bezeichnung für spezielle Geräte, die für das Mining entwickelt wurden. Das Mining auf ASIC-Geräten ist hocheffizient, erfordert jedoch erhebliche Kosten. Da ASIC-Hardware auf dem neuesten Stand der Mining-Technologie ist, sind solche Anlagen viel teurer als die Verwendung von CPUs oder GPUs.

Zudem veralten Vorgängermodelle durch die ständige Weiterentwicklung von ASICs schnell und müssen regelmäßig ausgetauscht werden. Auch ohne Stromkosten macht die Anschaffung neuer ASIC-Rigs das Mining damit extrem teuer.

Bergbaubecken

Da Miner um die Blockbelohnung konkurrieren, ist die Wahrscheinlichkeit, einen gültigen Hash zu finden, äußerst gering. Miner mit geringer Rechenleistung haben nur sehr geringe Chancen, den nächsten Block alleine zu finden. Um dieses Problem zu lösen, wurden Mining-Pools erstellt.

Mining-Pools sind Gruppen von Minern, die ihre Ressourcen (Hashing-Power) bündeln, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, einen Block zu finden und eine Belohnung zu erhalten. Wenn der Pool einen Block erfolgreich findet, teilen die Miner im Pool die Belohnung entsprechend der geleisteten Arbeit untereinander auf.

Mining-Pools sind für unabhängige Miner attraktiv, weil sie die Hardware- und Stromkosten senken, allerdings erhöht die Dominanz dieser Pools im Mining das Risiko eines Angriffs auf das Netzwerk um bis zu 51 %.

Was ist Bitcoin-Mining und wie funktioniert es?

Bitcoin ist die bekannteste Kryptowährung, die den Test der Zeit bestanden hat. Bitcoins können mithilfe des PoW-Konsensalgorithmus geschürft werden.

PoW ist ein Blockchain-Konsensmechanismus, der von Satoshi Nakamoto entwickelt und im Bitcoin-Whitepaper von 2008 vorgestellt wurde. PoW definiert, wie ein Blockchain-Netzwerk einen Konsens zwischen allen verteilten Teilnehmern erreicht, ohne dass Drittvermittler beteiligt sind. Bei diesem Mechanismus benötigen Angreifer erhebliche Rechenleistung, um einen Angriff durchzuführen.

Wie oben erwähnt, validieren Miner Transaktionen im PoW-Netzwerk und konkurrieren um die Lösung komplexer kryptografischer Rätsel mithilfe spezieller Mining-Hardware. Der erste Miner, der es schafft, eine Lösung für diese mathematischen Probleme zu finden, fügt seinen Block der Blockchain hinzu und erhält eine Blockbelohnung.

Die Höhe der Kryptowährungsprämie hängt von der verwendeten Blockchain ab. Beispielsweise hat die Bitcoin-Blockchain mit Stand Dezember 2021 eine Blockbelohnung von 6,25 BTC. Bitcoin verwendet einen Halbierungsmechanismus, der die BTC-Belohnung alle 210.000 Blöcke (ungefähr alle vier Jahre) halbiert.

Rentabilität des Kryptowährungs-Minings im Jahr 2023

Es ist durchaus möglich, mit Kryptowährungen Geld zu verdienen, aber es erfordert sorgfältige Studien, Risikomanagement und Recherche. Es ist auch notwendig, mit Bedacht zu investieren und die Kosten für die Ausrüstung, die Volatilität der Kryptowährungspreise und mögliche Änderungen im Kryptowährungsprotokoll zu berücksichtigen. Um den Schutz zu gewährleisten, nutzen Bergleute Techniken des Risikomanagements und bewerten im Voraus die potenziellen Kosten und Vorteile des Bergbaus.

Die Rentabilität des Kryptowährungs-Minings hängt von mehreren Faktoren ab, darunter Änderungen der Kryptowährungspreise. Wenn die Preise steigen, steigt auch der Fiat-Wert der Mining-Belohnungen. Umgekehrt wird die Rentabilität sinken, wenn die Preise fallen.

Die Effizienz der Mining-Hardware ist ein Schlüsselfaktor für die Rentabilität des Minings. Mining-Hardware kann teuer sein, daher müssen Miner die Kosten ihrer Bohrgeräte gegen den potenziellen Gewinn abwägen, den sie erzielen können. Ein weiterer wichtiger Faktor sind die Stromkosten. Zu hohe Stromkosten können die Einnahmen übersteigen und den Bergbau unrentabel machen.

Darüber hinaus müssen Bergbaugeräte regelmäßig ausgetauscht werden, da sie schnell veraltet sind. Neue Modelle werden produktiver sein, und daher werden Bergleute, die nicht über die finanziellen Mittel zur Aufrüstung ihrer Bohrinseln verfügen, nicht in der Lage sein, wettbewerbsfähig zu bleiben.

Last but not least gibt es Änderungen auf Protokollebene. Beispielsweise könnte eine Halbierung des Bitcoin-Preises die Rentabilität des Minings beeinträchtigen, da dadurch die Blockbelohnung halbiert würde. Darüber hinaus hat Ethereum im September 2022 vollständig von einem PoW-Konsensmechanismus auf einen Proof of Stake (PoS)-Mechanismus umgestellt und damit das Mining vollständig aus dem Netzwerk eliminiert.

Abschließend

Das Mining von Kryptowährungen ist ein wichtiger Bestandteil von Bitcoin und anderen PoW-Blockchains und gewährleistet die Sicherheit dieser Netzwerke und die stabile Ausgabe neuer Münzen. Darüber hinaus kann der Bergbau für Bergleute zu einer passiven Einkommensquelle werden. Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel mit Schritt-für-Schritt-Anleitungen zum Mining von Kryptowährungen.

Bergbau hat seine Vor- und Nachteile und lockt Bergleute mit der Möglichkeit, Einnahmen aus Blockbelohnungen zu erzielen. Allerdings werden die Bergbaugewinne von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, darunter den Stromkosten und den Marktpreisen. Wenn Sie sich für das Mining von Kryptowährungen interessieren, recherchieren Sie zunächst und bewerten Sie alle potenziellen Risiken.

Literatur-Empfehlungen

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