Zusammenfassung
Beim Kryptowährungs-Mining werden Transaktionen auf der Blockchain überprüft und geprüft. Der Prozess beinhaltet auch die Schaffung neuer Einheiten digitaler Währungen.
Die Arbeit der Miner erfordert enorme Rechenressourcen, da sie der Faktor ist, der die Sicherheit des Blockchain-Netzwerks gewährleistet.
Was ist digitales Währungs-Mining?
Das Mining von Kryptowährungen gewährleistet die Sicherheit und Dezentralisierung digitaler Währungen wie Bitcoin, auf denen der Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus basiert. Dabei handelt es sich um den Prozess, bei dem Transaktionen zwischen Benutzern überprüft und zu den öffentlichen Aufzeichnungen der Blockchain-Kette hinzugefügt werden. Daher ist das Mining ein Schlüsselelement, das die Schaffung von Bitcoin ermöglicht, ohne dass eine zentrale Behörde erforderlich ist.
Bergbaubetriebe sind auch dafür verantwortlich, neue Währungen zu den bestehenden, auf dem Markt verfügbaren Währungen hinzuzufügen. Beim Kryptowährungs-Mining gelten jedoch Regeln, die den Mining-Prozess regeln und verhindern, dass jemand willkürlich neue Münzen erstellt. Diese Regeln sind in die zugrunde liegenden Kryptowährungsprotokolle integriert und werden über ein gesamtes Netzwerk aus Tausenden von Knoten implementiert.
Um neue Kryptowährungseinheiten zu erstellen, nutzen Miner ihre Rechenleistung, um komplexe kryptografische Rätsel zu lösen. Der erste Miner, der das Rätsel löst, hat das Recht, einen neuen Transaktionsblock zur Blockchain hinzuzufügen und ihn im Netzwerk zu verbreiten.
Wie das Schürfen digitaler Währungen funktioniert
Wenn neue Transaktionen auf der Blockchain durchgeführt werden, werden diese an einen Pool namens Memory Pool gesendet. Die Aufgabe des Miners besteht darin, die Gültigkeit dieser ausstehenden Transaktionen zu überprüfen und sie in Blöcken anzuordnen.
Ein Block kann als eine Seite der Datensätze einer Blockchain betrachtet werden, in der mehrere Transaktionen (zusammen mit anderen Daten) aufgezeichnet werden. Konkret ist der Mining-Knoten dafür verantwortlich, unbestätigte Transaktionen aus dem Speicherpool zu sammeln und sie zu einem Kandidatenblock zusammenzusetzen.
Der Miner versucht, diesen Kandidatenblock in einen gültigen und bestätigten Block umzuwandeln. Dazu muss der Miner ein komplexes mathematisches Problem lösen, das viele Rechenressourcen erfordert. Allerdings erhält der Miner für jeden erfolgreich geschürften Block eine Blockbelohnung, bestehend aus neuen Kryptowährungen, plus Transaktionsgebühren. Schauen wir uns an, wie es funktioniert:
Der erste Schritt: Hashing der Transaktionen
Der erste Schritt beim Mining eines Blocks besteht darin, die ausstehenden Transaktionen aus dem Speicherpool zu entnehmen und sie mithilfe einer Hash-Funktion einzeln zu senden. Jedes Mal, wenn ein Datenelement mithilfe einer Hash-Funktion ausgeführt wird, wird eine Ausgabe fester Größe generiert, die als Hash-Wert bezeichnet wird.
Der Hashwert jeder Transaktion besteht im Kontext des Minings aus einer Folge von Zahlen und Buchstaben, die als Identifikation dienen. Der Hashwert einer Transaktion repräsentiert alle in dieser Transaktion enthaltenen Informationen.
Neben dem Hashing und der individuellen Auflistung jeder Transaktion fügt der Miner auch eine benutzerdefinierte Transaktion hinzu, mit der er sich selbst die Blockbelohnung sendet. Diese Transaktion wird als Coinbase-Transaktion bezeichnet und schafft völlig neue Münzen. Diese Transaktion ist in den meisten Fällen die erste Transaktion, die in einem neuen Block aufgezeichnet wird, und wird von allen ausstehenden Transaktionen gefolgt, die auf eine Prüfung warten.
Schritt 2: Erstellen Sie einen Merkle-Baum
Nachdem jede Transaktion gehasht wurde, werden die Hashwerte in einem sogenannten Merkle-Baum (auch Hash-Baum genannt) angeordnet. Ein Merkle-Baum wird erstellt, indem die Transaktions-Hashwerte paarweise angeordnet und anschließend gehasht werden.
Die neuen Hash-Produkte werden dann paarweise angeordnet und erneut gehasht, und der Vorgang wird wiederholt, bis ein einzelner Hash-Wert generiert wird. Der letzte Hash-Wert wird auch Root-Hash-Wert (oder Wurzel des Merkle-Baums) genannt und ist kurz gesagt der Hash-Wert, der alle vorherigen Hash-Werte repräsentiert, die zu seiner Generierung verwendet wurden.
Schritt 3: Finden Sie eine gültige Blockspeicherpartition (Block-Hash-Wert)
Die Blockspeicherpartition fungiert als Identifikator für jeden einzelnen Block, was bedeutet, dass jeder Block einen eindeutigen Hashwert hat. Beim Erstellen eines neuen Blocks kombinieren Miner den Hash-Wert des vorherigen Blocks mit dem Root-Hash-Wert des Kandidatenblocks, um einen neuen Block-Hash-Wert zu generieren. Sie müssen außerdem eine Zufallszahl hinzufügen, die als Spezialcode bezeichnet wird.
Wenn ein Miner also versucht, seinen Kandidatenblock zu prüfen, muss er den Root-Hash-Wert, den Hash-Wert des vorherigen Blocks und den privaten Token sammeln und sie alle mithilfe der Hash-Funktion zusammenfügen. Ihr Ziel ist es, dies wiederholt zu tun, um einen korrekten Hash-Wert zu erstellen.
Der Root-Hash-Wert und der Hash-Wert des vorherigen Blocks können nicht geändert werden, daher müssen Miner den Wert des privaten Tokens mehrmals ändern, bis sie einen korrekten Hash-Wert finden. Die Ausgabe (Block-Hash-Wert) muss kleiner als ein bestimmter vom Protokoll festgelegter Zielwert sein, um als gültig zu gelten. Beim Bitcoin-Mining muss der Hashwert eines Blocks mit einer bestimmten Anzahl von Nullen beginnen – dies wird als Mining-Schwierigkeit bezeichnet.
Schritt 4: Senden Sie den abgebauten Block
Wie wir bereits gesehen haben, müssen Miner die Blockspeicherpartition wiederholt mit unterschiedlichen privaten Tokenwerten hashen. Sie tun dies, bis sie einen gültigen Block-Hash-Wert finden. Anschließend sendet der Miner, der ihn gefunden hat, diesen Block an das Netzwerk. Alle Knoten prüfen, ob der Block und sein Hashwert korrekt sind, und wenn ja, fügen sie den neuen Block zu ihrer Kopie der Blockkette hinzu.
An diesem Punkt wird der nominierte Block zu einem bestätigten Block und alle Miner fahren mit dem Mining des nächsten Blocks fort. Alle Miner, die nicht rechtzeitig einen korrekten Hashwert finden, verwerfen ihren Kandidatenblock und das Mining-Rennen beginnt von neuem.
Was passiert, wenn zwei Blöcke gleichzeitig abgebaut werden?
Manchmal senden zwei Miner gleichzeitig zwei gültige Blöcke und das Netzwerk hat am Ende zwei konkurrierende Blöcke. Alle Miner beginnen dann mit dem Mining des nächsten Blocks basierend auf dem Block, den sie zuerst erhalten haben, was dazu führt, dass das Netzwerk vorübergehend in zwei verschiedene Versionen der Blockchain aufgeteilt wird.
Der Wettbewerb zwischen diesen beiden Blöcken dauert an, bis der nächste Block auf einem von ihnen abgebaut wird. Wenn ein neuer Block abgebaut wird, gilt der vorherige Block als Gewinner. Der ausgeschlossene Block wird als verworfener Block oder ungültiger Block bezeichnet, was dazu führt, dass alle Miner, die diesen Block ausgewählt haben, die Kette des Gewinnerblocks erneut schürfen.
Was ist die Schwierigkeit des Bergbaus?
Der Mining-Schwierigkeitsgrad wird regelmäßig durch ein Protokoll angepasst, das eine konstante Rate der Erstellung neuer Blöcke gewährleistet, was wiederum dazu führt, dass neue Münzen in einem konsistenten und vorhersehbaren Muster ausgegeben werden. Der Schwierigkeitsgrad skaliert proportional zur Menge an Rechenleistung (Hash-Rate), die dem Netzwerk zur Verfügung steht.
Jedes Mal, wenn neue Miner dem Netzwerk beitreten und der Wettbewerb zunimmt, erhöht sich die Hashing-Schwierigkeit – wodurch verhindert wird, dass die durchschnittliche Blockzeit sinkt. Wenn sich dagegen viele Miner dazu entschließen, das Netzwerk zu verlassen, sinkt die Hashing-Schwierigkeit, wodurch es einfacher wird, einen neuen Block zu schürfen. Durch diese Anpassungen bleibt die Blockzeit konstant, unabhängig von der gesamten Hashing-Leistung des Netzwerks.
Arten des digitalen Währungsabbaus
Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, digitale Währungen zu schürfen. Die Ausrüstung ändert sich und der Prozess ändert sich, wenn neue Geräte und Konsensalgorithmen auftauchen. Miner nutzen typischerweise spezielle Computereinheiten, um komplexe kryptografische Gleichungen zu lösen. Werfen wir einen Blick darauf, wie einige der beliebtesten Mining-Methoden funktionieren.
Mining mit CPUs
Beim CPU-Mining wird die Zentraleinheit eines Computers verwendet, um Hash-Funktionen auszuführen, die für ein Proof-of-Work-Modell erforderlich sind. In den Anfängen von Bitcoin waren die Kosten für das Mining niedrig, die Eintrittsbarrieren niedrig und eine normale CPU konnte die Schwierigkeit des Minings bewältigen, sodass jeder versuchen konnte, BTC und andere Kryptowährungen abzubauen.
Je mehr Menschen jedoch mit dem BTC-Mining begannen und die Netzwerk-Hash-Rate stieg, desto schwieriger wurde ein profitables Mining. Darüber hinaus hat das Aufkommen spezieller Mining-Hardware mit größerer Rechenleistung das Mining mit CPUs nahezu unmöglich gemacht. Heutzutage ist das Mining mit CPUs keine praktikable Option mehr, da alle Miner spezielle Hardware verwenden.
Mining mit GPUs
Grafikprozessoren (GPUs) sind für die gleichzeitige Verarbeitung einer Vielzahl von Anwendungen ausgelegt. Obwohl diese Module normalerweise für Videospiele oder die Erstellung von Grafiken verwendet werden, können sie auch für das Mining verwendet werden.
GPUs sind relativ kostengünstig und flexibler als die üblicherweise für das Mining verwendete ASIC-Schaltkreis-Hardware. Obwohl sie zum Schürfen einiger Altcoins verwendet werden, hängt ihre Effizienz von der Schwierigkeit des Schürfens und dem Algorithmus ab.
Bergbau mit der ISIC-Schaltung
Ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ISAC-Schaltkreis) dient einem bestimmten Zweck. In der Kryptowährung bezieht sich dieser auf ein spezielles Gerät, das für das Mining entwickelt wurde. Der Bergbau mit der Isaac-Schaltung ist dafür bekannt, dass er sehr effizient, aber gleichzeitig auch teuer ist. Da die Mining-Hardware von AIESEC an der Spitze der Mining-Technologie steht, sind die Stückkosten viel höher als bei CPUs oder GPUs.
Darüber hinaus führen die kontinuierlichen Fortschritte in der AIESEC-Schaltungstechnologie dazu, dass ältere Versionen schnell unrentabel werden und daher regelmäßig ersetzt werden müssen. Selbst ohne Berücksichtigung der Stromkosten ist ASIC-Mining damit eine der teuersten Mining-Methoden.
Bergbaukomplexe
Da der erste erfolgreiche Miner die Blockbelohnung erhält, wird die Wahrscheinlichkeit, den richtigen Hashwert zu finden, sehr gering. Miner mit einem geringen Anteil an Mining-Power haben sehr geringe Chancen, den nächsten Block alleine zu entdecken. Eine Lösung für dieses Problem bieten Mining-Pools.
Mining-Pools sind Gruppen von Minern, die ihre Ressourcen (Hash-Power) bündeln, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, Blockbelohnungen zu gewinnen. Wenn der Pool einen Block erfolgreich findet, teilen sich die Miner im Pool die Belohnung entsprechend der Menge an Arbeit, die jeder einzelne dazu beigetragen hat.
Mining-Pools können einzelnen Minern hinsichtlich der Hardware- und Stromkosten zugute kommen, ihre Kontrolle über das Mining lässt jedoch die Angst vor einem 51-prozentigen Angriff auf das Netzwerk aufkommen.
Was ist Bitcoin-Mining? Was ist der Mechanismus seiner Arbeit?
Bitcoin ist das bekannteste und klarste Beispiel für eine abbaubare digitale Währung, und das Bitcoin-Mining basiert auf dem Proof of Work (PoW)-Konsensalgorithmus.
Proof of Work (PoW) ist der ursprüngliche Blockchain-Konsensmechanismus, der von Satoshi Nakamoto entwickelt und 2008 im Bitcoin Technical Manual eingeführt wurde. Kurz gesagt, PoW spezifiziert, wie ein Blockchain-Netzwerk ohne externe Vermittlung einen Konsens zwischen verschiedenen verteilten Teilnehmern erreicht, und zwar indem man die Leistungsfähigkeit von Great Computing benötigt, um diejenigen mit schlechten Absichten abzuschrecken.
Wie wir gesehen haben, validieren Miner Transaktionen im Netzwerk mithilfe von Arbeitsnachweisen und werden von einigen Minern verifiziert, die mit der Lösung komplexer kryptografischer Rätsel mithilfe spezieller Mining-Hardware konkurrieren. Der erste Miner, der eine korrekte Lösung findet, kann seinen Transaktionsblock an die Blockchain senden und eine Blockbelohnung erhalten.
Die Anzahl der Kryptowährungen in der Blockbelohnung variiert von Blockchain zu Blockchain. Beispielsweise erhielten Miner auf der Bitcoin-Blockchain bis März 2023 eine Blockbelohnung von 6,25 BTC. Angesichts des Bitcoin-Halbierungsmechanismus halbiert sich die Menge an BTC in der Blockbelohnung alle 210.000 Blöcke (ungefähr alle vier Jahre).
Ist Kryptowährungs-Mining im Jahr 2023 profitabel?
Obwohl das Potenzial besteht, mit dem Mining von Kryptowährungen Geld zu verdienen, bedarf es sorgfältiger Überlegung, Risikomanagement und Recherche. Dieser Prozess beinhaltet auch einige Investitionen und Risiken, wie etwa Hardwarekosten, Preisschwankungen bei Kryptowährungen und sich ändernde Kryptowährungsprotokolle. Um diese Risiken zu reduzieren, nehmen Bergleute an Risikomanagementaktivitäten teil und bewerten die potenziellen Kosten sowie die Vorteile des Bergbaus, bevor sie mit dem Prozess beginnen.
Die Rentabilität des Kryptowährungs-Minings hängt von vielen Faktoren ab. Einer dieser Faktoren sind die Änderungen der Kryptowährungspreise. Wenn die Preise für Kryptowährungen steigen, steigt auch der Wert der lokalen Währung, die für Mining-Belohnungen zugelassen ist. Im Gegensatz dazu kann die Rentabilität sinken, wenn die Preise fallen.
Auch die Effizienz der Mining-Hardware ist ein wichtiger Faktor für die Rentabilität eines Mining-Betriebs. Mining-Rigs können teuer sein, daher sollten Miner die Kosten des Rigs mit den erzielbaren Erträgen in Einklang bringen. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sind die Stromkosten. Wenn diese Kosten zu hoch werden, übersteigen sie möglicherweise das Gewinnniveau und machen den Bergbau unrentabel.
Darüber hinaus muss die Mining-Hardware zeitweise relativ wenig verbessert werden, da sie dazu neigt, sehr schnell zu veralteten. Neue Modelle könnten ältere Hardware übertreffen. Wenn Bergleuten das Budget für die Entwicklung eigener Hardware fehlt, werden sie oft Schwierigkeiten haben, wettbewerbsfähig zu bleiben.
Zu guter Letzt gibt es einige Änderungen auf Protokollebene. Beispielsweise kann sich eine Bitcoin-Halbierung auf die Rentabilität des Minings auswirken, da dadurch die Belohnungen für Mining-Blöcke halbiert werden. Darüber hinaus hat das gesamte Ethereum-Netzwerk im September 2022 von einem Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus auf einen Proof of Stake (PoS) umgestellt, wodurch das Mining überflüssig wurde.
Abschließende Gedanken
Das Kryptowährungs-Mining ist ein wichtiger Bestandteil des Bitcoin-Netzwerks und anderer Blockchains, die den Proof-of-Work-Mechanismus verwenden, da es dazu beiträgt, die Sicherheit des Netzwerks aufrechtzuerhalten und auf stabiler Basis neue Münzen zu generieren. Darüber hinaus können Bergleute durch den Bergbau passives Einkommen erzielen. Weitere Schritt-für-Schritt-Anleitungen finden Sie in unserem Artikel „So schürfen Sie eine digitale Währung“.
Mining hat spezifische Vor- und Nachteile, von denen der wichtigste die potenzielle Monetarisierung von Blockbelohnungen ist. Allerdings werden die Bergbaugewinne von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, darunter Stromkosten und Marktpreise. Deshalb sollten Sie, bevor Sie sich in das Kryptowährungs-Mining stürzen, Ihre eigenen Nachforschungen anstellen und alle potenziellen Risiken bewerten.
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