Zusammenfassung

• Beim Kryptowährungs-Mining werden Blockchain-Transaktionen überprüft und validiert. Bei dieser Aktivität handelt es sich auch um den Prozess der Erstellung neuer Kryptowährungseinheiten.

• Die Arbeit der Miner erfordert intensive Rechenressourcen, aber genau das sorgt für die Sicherheit von Blockchain-Netzwerken.

Was ist Krypto-Mining?

Krypto-Mining gewährleistet die Sicherheit und Dezentralisierung von Kryptowährungen wie Bitcoin, die auf dem Konsensmechanismus Proof of Work (PoW) basieren. Bei diesem Verfahren werden Benutzertransaktionen überprüft und dem öffentlichen Hauptbuch der Blockchain hinzugefügt. Daher ist das Mining ein wichtiges Element, das es Bitcoin ermöglicht, ohne die Notwendigkeit einer zentralen Behörde zu funktionieren.

Bergbaubetriebe sind auch für die Erweiterung des bestehenden Münzangebots verantwortlich. Allerdings folgt das Krypto-Mining einem Regelwerk mit einem festen Code, der den Mining-Prozess regelt und verhindert, dass jemand willkürlich neue Coins erschafft. Diese Regeln sind in das zugrunde liegende Kryptowährungsprotokoll integriert und werden vom 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 löst, hat das Recht, einen neuen Transaktionsblock zur Blockchain hinzuzufügen und ihn an das Netzwerk zu senden.

Wie funktioniert Krypto-Mining?

Bei der Erstellung werden neue Blockchain-Transaktionen an einen Pool namens Memory Pool gesendet. Die Aufgabe eines Miners besteht darin, die Gültigkeit dieser ausstehenden Transaktionen zu überprüfen und sie dann in Blöcken zu organisieren.

Sie können sich einen Block als eine Seite des Blockchain-Hauptbuchs vorstellen. Darin werden mehrere Transaktionen (neben anderen Daten) erfasst. Genauer gesagt sind Mining-Knoten dafür verantwortlich, unbestätigte Transaktionen aus dem Speicherpool zu sammeln und sie dann in Kandidatenblöcken zusammenzusetzen.

Dann versuchen Miner, diese Kandidatenblöcke in bestätigte gültige Blöcke umzuwandeln. Dazu müssen Miner komplexe mathematische Probleme lösen, die viele Rechenressourcen erfordern. Für jeden erfolgreich geschürften Block erhält der Miner jedoch eine Blockbelohnung, die die neu erstellte Kryptowährung plus Transaktionsgebühren enthält. Lassen Sie uns lernen, wie es funktioniert.

Schritt 1: Hashing der Transaktion

Der erste Schritt beim Mining eines Blocks besteht darin, ausstehende Transaktionen aus dem Speicherpool abzurufen und sie dann einzeln über eine Hashing-Funktion zu senden. Jedes Mal, wenn ein Datenelement eine Hashing-Funktion durchläuft, erscheint eine Ausgabe fester Größe, die als Hash bezeichnet wird.

Im Mining-Kontext besteht der Hash jeder Transaktion aus einer Folge von Zahlen und Buchstaben, die als Kennung dient. Ein Transaktions-Hash repräsentiert alle in dieser Transaktion enthaltenen Informationen.

Neben dem Hashing und der separaten Auflistung jeder Transaktion fügen Miner auch benutzerdefinierte Transaktionen hinzu. Bei diesen Transaktionen senden sie Blockbelohnungen an sich selbst. Diese Transaktion wird als Coinbase-Transaktion bezeichnet, bei der eine neue Münze erstellt wird. In den meisten Fällen ist diese Transaktion die erste, die in einem neuen Block aufgezeichnet wird, gefolgt von allen ausstehenden Transaktionen, die auf ihre Validierung warten.

Schritt 2: Erstellen Sie einen Merkle-Baum

Nachdem jede Transaktion gehasht wurde, werden die Hashes in einem sogenannten Merkle-Baum (auch Hash-Baum genannt) organisiert. Merkle-Bäume werden generiert, indem Transaktions-Hashes paarweise organisiert und dann gehasht werden.

Anschließend wird die neue Hashing-Ausgabe in Paare organisiert und dann erneut gehasht. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis ein Hash gebildet ist. Dieser endgültige Hash wird auch Root-Hash (oder Merkle-Root) genannt und ist im Wesentlichen ein Hash, der alle vorherigen Hashes darstellt, die zu seiner Generierung verwendet wurden.

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

Ein Blockheader dient als Kennung für jeden einzelnen Block. Das 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 den Hash des neuen Blocks zu erzeugen. Sie müssen außerdem eine beliebige Zahl, die sogenannte Nonce, hinzufügen.

Auf diese Weise muss ein Miner beim Versuch, einen Kandidatenblock zu validieren, den Root-Hash, den Hash des vorherigen Blocks und die Nonce kombinieren und sie dann alle der Hashing-Funktion zuführen. Ihr Ziel ist es, dies immer wieder zu tun, bis sie einen gültigen Hash erstellen können.

Der Root-Hash und der vorherige Block-Hash können nicht geändert werden, daher muss der Miner den Nonce-Wert mehrmals ändern, bis ein gültiger Hash gefunden wird. Um als gültig zu gelten, muss die Ausgabe (Block-Hash) kleiner als ein bestimmter, durch das Protokoll definierter Zielwert sein. Beim Bitcoin-Mining muss dem Hash eines Blocks eine bestimmte Anzahl von Nullen vorangestellt sein – dies wird als Mining-Schwierigkeit bezeichnet.

Schritt 4: Den abgebauten Block veröffentlichen

Wie wir jetzt wissen, müssen Miner den Blockheader wiederholt mit verschiedenen Nonce-Werten hashen. Sie tun dies, bis sie einen gültigen Block-Hash finden. Danach sendet der Miner, der ihn findet, diesen Block an das Netzwerk. Alle anderen Knoten prüfen, ob der Block und sein Hash gültig sind. Wenn ja, fügen sie den neuen Block zu ihrer Kopie der Blockchain hinzu.

Zu diesem Zeitpunkt ist der Kandidatenblock zu einem bestätigten Block geworden und alle Miner fahren mit dem Mining des nächsten Blocks fort. Miner, die nicht rechtzeitig einen gültigen Hash finden, verwerfen ihre Kandidatenblöcke und das Mining-Rennen beginnt von vorne.

Was passiert, wenn zwei Blöcke gleichzeitig in den Bergbau einsteigen?

Manchmal senden zwei Miner gleichzeitig gültige Blöcke und haben am Ende zwei konkurrierende Blöcke im Netzwerk. Anschließend kann der Miner mit dem Mining des nächsten Blocks beginnen, basierend auf dem zuerst empfangenen Block, sodass das Netzwerk vorübergehend in zwei Blockchain-Versionen aufgeteilt wird.

Der Wettbewerb zwischen diesen Blöcken wird fortgesetzt, bis der nächste Block auf einem der konkurrierenden Blöcke abgebaut wird. Wenn ein neuer Block abgebaut wird, gilt der Block aus der vorherigen Sequenz als Gewinner. Der Block, der dann aufgegeben wird, wird als Orphan-Block oder Stale-Block bezeichnet, sodass alle Miner, die diesen Block übernehmen, wieder zur Mining-Kette des Gewinnerblocks wechseln.

Was ist die Bergbauschwierigkeit?

Der Mining-Schwierigkeitsgrad wird durch das Protokoll regelmäßig angepasst, um eine konstante Rate der Erstellung neuer Blöcke sicherzustellen, sodass die Ausgabe neuer Coins stabil und vorhersehbar ist. Der Schwierigkeitsgrad wird proportional zur Menge an Rechenleistung (Hash-Rate) angepasst, die dem Netzwerk zur Verfügung steht.

Auf diese Weise erhöht sich jedes Mal, wenn ein neuer Miner dem Netzwerk beitritt und der Wettbewerb zunimmt, die Hashing-Schwierigkeit, sodass die durchschnittliche Blockzeit nicht sinkt. Wenn umgekehrt viele Miner das Netzwerk verlassen, sinkt die Hashing-Schwierigkeit, sodass das Mining neuer Blöcke einfacher wird. Durch diese Anpassung bleibt die Blockzeit unabhängig von der gesamten Netzwerk-Hashing-Leistung konstant.

Arten des Kryptowährungs-Minings

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Kryptowährungen zu schürfen. Die Tools und Prozesse ändern sich, wenn neue Hardware und Konsensalgorithmen aufkommen. Typischerweise verwenden Miner spezielle Recheneinheiten, um komplexe kryptografische Gleichungen zu lösen. Nun werden wir uns einige der gängigsten Mining-Methoden ansehen.

Mining-CPU

Beim Central Processing Unit (CPU)-Mining wird die CPU des Computers verwendet, um die für PoW erforderlichen Hashing-Funktionen auszuführen. In den Anfängen von Bitcoin waren die Kosten und Eintrittsbarrieren für den Bergbau niedrig. Die Schwierigkeit kann von einer normalen CPU bewältigt werden, sodass jeder versuchen kann, BTC und andere Kryptowährungen abzubauen.

Je mehr Menschen jedoch mit dem BTC-Mining beginnen und die Netzwerk-Hash-Rate steigt, desto schwieriger wird ein profitables Mining. Darüber hinaus machte das Aufkommen dedizierter Mining-Hardware mit größerer Rechenleistung das CPU-Mining letztendlich nahezu unmöglich. Heutzutage ist CPU-Mining keine praktikable Option mehr, da alle Miner spezielle Hardware verwenden.

GPU für den Bergbau

Grafikprozessoren (GPUs) sind für die gleichzeitige Verarbeitung einer Vielzahl von Anwendungen konzipiert. Obwohl GPUs normalerweise für Videospiele oder das Rendern von Bildern verwendet werden, können sie auch für das Mining verwendet werden.

GPUs sind relativ günstig und flexibler als beliebte ASIC-Mining-Hardware. GPUs können immer noch zum Schürfen einer Reihe von Altcoins verwendet werden, ihre Effizienz hängt jedoch von der Schwierigkeit des Schürfens und dem Algorithmus ab.

ASIC abbauen

Anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) sind darauf ausgelegt, ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Im Kryptobereich bezieht sich dieser Begriff auf spezielle Hardware, die für das Mining entwickelt wurde. Mining-ASICs sind dafür bekannt, dass sie sehr effizient, aber gleichzeitig teuer sind. Da ASIC-Miner auf dem neuesten Stand der Mining-Technologie sind, sind die Kosten für eine Einheit viel höher als für eine CPU oder GPU.

Darüber hinaus können ständige Fortschritte in der ASIC-Technologie dazu führen, dass ältere ASIC-Modelle schnell unrentabel werden und regelmäßig ausgetauscht werden müssen. Auch ohne Berücksichtigung der Stromkosten ist ASIC-Mining eine der teuersten Mining-Methoden.

Pool-Mining

Da der erste erfolgreiche Miner eine Blockbelohnung erhält, sind die Chancen, den richtigen Hash zu finden, sehr gering. Miner mit einem geringen Anteil an Mining-Power haben eine sehr geringe Chance, den nächsten Block alleine zu finden. Pool-Mining bietet eine Lösung für dieses Problem.

Ein Mining-Pool ist eine Gruppe von Minern, die ihre Ressourcen (Hashing-Power) bündeln, um die Chancen auf den Gewinn einer Blockbelohnung zu erhöhen. Wenn dieser Pool erfolgreich einen Block findet, teilen sich die Miner in diesem Pool die Belohnungen entsprechend der geleisteten Arbeit.

Mining-Pools können einzelnen Minern hinsichtlich der Hardware- und Stromkosten zugute kommen, ihre Dominanz im Mining hat jedoch Bedenken hinsichtlich der Möglichkeit eines 51-prozentigen Angriffs auf das Netzwerk geweckt.

Was ist Bitcoin-Mining und wie funktioniert es?

Bitcoin ist das beliebteste und etablierteste Beispiel für eine abbaubare Kryptowährung. Das Mining von Bitcoin basiert auf dem PoW-Konsensalgorithmus.

PoW ist ein früher Blockchain-Konsensmechanismus, der von Satoshi Nakamoto entwickelt und 2008 im Bitcoin-Whitepaper vorgestellt wurde. Kurz gesagt definiert PoW, wie ein Blockchain-Netzwerk einen Konsens zwischen allen verteilten Teilnehmern ohne Zwischenhändler erreicht. Dies wird dadurch erreicht, dass erhebliche Rechenleistung erforderlich ist, um Kriminelle abzuschrecken.

Wie wir gesehen haben, werden Transaktionen in PoW-Netzwerken von Minern überprüft, die mit spezieller Mining-Hardware um die Lösung komplexer kryptografischer Rätsel konkurrieren. Der erste Miner, der eine gültige Lösung findet, kann seinen Transaktionsblock an die Blockchain senden und erhält dann eine Blockbelohnung.

Die Menge an Krypto in einer Blockbelohnung variiert von Blockchain zu Blockchain. Auf der Bitcoin-Blockchain können Miner beispielsweise ab März 2023 eine Blockbelohnung von 6,25 BTC verdienen. Aufgrund des Halbierungsmechanismus von Bitcoin halbiert sich die Menge an BTC in der Blockbelohnung alle 210.000 Blöcke (etwa alle vier Jahre).

Ist Krypto-Mining im Jahr 2023 profitabel?

Sie können mit dem Mining von Kryptowährungen Geld verdienen, aber dafür sind Urteilsvermögen, Risikomanagement und Recherche erforderlich. Zu diesen Aktivitäten gehören auch Investitionen und Risiken wie Hardwarekosten, Preisschwankungen bei Kryptowährungen und Änderungen des Kryptowährungsprotokolls. Um diese Risiken zu mindern, wenden Bergleute häufig Risikomanagementpraktiken an und bewerten die potenziellen Kosten und Vorteile des Bergbaus, bevor sie beginnen.

Die Rentabilität des Krypto-Minings hängt von mehreren Faktoren ab. Eine davon sind Änderungen der Kryptowährungspreise. Wenn der Preis der Kryptowährung steigt, steigt auch der Fiat-Wert der Mining-Belohnungen. Umgekehrt kann die Rentabilität mit Preissenkungen sinken.

Die Effizienz der Mining-Hardware ist auch ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Mining-Rentabilität. Mining-Hardware kann teuer sein, daher müssen Miner die Kosten der Hardware mit den potenziellen Erträgen abwägen, die sie generieren kann. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sind die Stromkosten. Wenn diese Kosten zu hoch sind, können sie die Einnahmen übersteigen und den Bergbau unrentabel machen.

Darüber hinaus muss die Mining-Hardware möglicherweise recht häufig aktualisiert werden, da sie dazu neigt, recht schnell veraltet zu sein. Das neue Modell wird das alte übertreffen. Wenn Bergleuten das Budget für die Aufrüstung ihrer Maschinen fehlt, werden sie Schwierigkeiten haben, im Wettbewerb zu bestehen.

Zuletzt, aber ebenso wichtig, sind die Änderungen, die auf Protokollebene stattfinden. Beispielsweise könnte eine Bitcoin-Halbierung die Rentabilität des Minings beeinträchtigen, indem die Belohnung für das Mining eines Blocks um die Hälfte gekürzt wird. Darüber hinaus stellt Ethereum im September 2022 vollständig von PoW auf einen Proof of Stake (PoS)-Konsensmechanismus um, wodurch ein Mining nicht mehr erforderlich ist.

Schließen

Das Mining von Kryptowährungen ist ein wichtiger Bestandteil von Bitcoin und anderen PoW-Blockchains, da es die Netzwerksicherheit und die Stabilität der Ausgabe neuer Münzen gewährleistet. Darüber hinaus kann das Mining passives Einkommen für Miner generieren. Weitere Schritt-für-Schritt-Anleitungen finden Sie in unserem Artikel „How to Mining Crypto“.

Bergbau hat bestimmte Vor- und Nachteile. Der offensichtlichste Vorteil sind die potenziellen Einnahmen aus Blockbelohnungen. Dieses Potenzial wird jedoch von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, darunter Stromkosten und Marktpreise. Daher sollten Sie vor dem Krypto-Mining Ihre eigene Recherche durchführen (DYOR) und alle potenziellen Risiken bewerten.

Weiterführende Literatur

• Was ist erlaubte und erlaubte Blockchain?

• Was ist das Abstecken in Kryptowährungen?

• Was sind NFTs?

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