So funktioniert Bitcoin-Mining

Wenn Sie von Bitcoin-Mining hören, stellen Sie sich vor, dass Münzen aus dem Boden gegraben werden. Aber Bitcoin ist nicht physisch, also warum nennen wir es Mining?

Ähnlich wie beim Goldabbau existieren Bitcoins im Design des Protokolls genauso wie das Gold unter der Erde existiert, aber sie wurden noch nicht ans Licht gebracht, ebenso wie das Gold noch nicht ausgegraben wurde.

Das Bitcoin-Protokoll sieht vor, dass irgendwann maximal 21 Millionen Bitcoins existieren werden. Was Bergleute tun, ist, sie nacheinander ans Licht zu bringen. Sobald die Bergleute mit dem Abbau all dieser Münzen fertig sind, werden keine weiteren Münzen ausgegeben, es sei denn, das Bitcoin-Protokoll ändert sich, um ein größeres Angebot zu ermöglichen. Miner erhalten Transaktionsgebühren für die Erstellung von Blöcken validierter Transaktionen und deren Aufnahme in die Blockchain.
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Um zu verstehen, wie Bitcoin-Mining funktioniert, gehen wir ein wenig zurück und sprechen über Nodes. Ein Knoten ist ein leistungsstarker Computer, der die Bitcoin-Software ausführt und Transaktionen und Blöcke vollständig validiert. Da das Bitcoin-Netzwerk dezentralisiert ist, sind diese Knoten gemeinsam für die Bestätigung ausstehender Transaktionen verantwortlich.

So funktioniert Bitcoin-Mining

Jeder kann einen Knoten betreiben – Sie laden einfach die kostenlose Bitcoin-Software herunter. Der Nachteil ist, dass es Energie und Speicherplatz verbraucht – das Netzwerk benötigt zum Zeitpunkt des Schreibens Hunderte von Gigabyte an Daten. Knoten verteilen Bitcoin-Transaktionen im Netzwerk. Ein Knoten sendet Informationen an einige wenige ihm bekannte Knoten, die die Informationen an ihm bekannte Knoten weiterleiten usw. Auf diese Weise gelangt die ausstehende Transaktion ziemlich schnell im gesamten Netzwerk.

Einige Knoten sind Mining-Knoten, die normalerweise als Miner bezeichnet werden. Diese teilen ausstehende Transaktionen in Blöcke auf und fügen sie der Blockchain hinzu. Wie machen sie das? Indem Sie ein komplexes mathematisches Rätsel lösen, das Teil des Bitcoin-Programms ist, und die Antwort in den Block aufnehmen.

Das Rätsel, das gelöst werden muss, besteht darin, eine Zahl zu finden, die, wenn sie mit den Daten im Block kombiniert und durch eine Hash-Funktion (die Eingabedaten beliebiger Größe in Ausgabedaten einer festen Länge umwandelt, ein Ergebnis liefert, das innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt) Angebot.

Für Trivia-Liebhaber wird diese Nummer als “Nonce” bezeichnet, was eine Abkürzung für “einmal verwendete Nummer” ist. In der Blockchain ist die Nonce eine ganze Zahl zwischen 0 und 4.294.967.296.

Wie finden sie diese Nummer? Durch zufälliges Raten. Die Hash-Funktion macht es unmöglich, vorherzusagen, was die Ausgabe sein wird. Miner erraten also die mysteriöse Zahl und wenden die Hash-Funktion auf die Kombination dieser geschätzten Zahl und der Daten im Block an. Der resultierende Hash beginnt mit einer bestimmten Anzahl von Nullen. Es gibt keine Möglichkeit zu wissen, welche Zahl funktioniert, da zwei aufeinanderfolgende ganze Zahlen sehr unterschiedliche Ergebnisse liefern. Darüber hinaus kann es mehrere Nonces geben, die das gewünschte Ergebnis liefern, oder es gibt keine. In diesem Fall versuchen es die Miner weiter, aber mit einer anderen Blockkonfiguration.

So funktioniert Bitcoin-Mining

Der Schwierigkeitsgrad der Berechnung (die erforderliche Anzahl von Nullen am Anfang des Hash-Strings) wird häufig angepasst, so dass die Bearbeitung eines Blocks im Durchschnitt etwa 10 Minuten dauert.

Warum 10 Minuten? Das ist die Zeit, die die Bitcoin-Entwickler für notwendig halten, um einen stetigen und abnehmenden Fluss neuer Coins zu erreichen, bis die maximale Anzahl von 21 Millionen erreicht ist (voraussichtlich im Jahr 2140).

Der erste Miner, der einen resultierenden Hash innerhalb des gewünschten Bereichs erhält, verkündet seinen Sieg dem Rest des Netzwerks. Alle anderen Bergleute hören sofort mit der Arbeit an diesem Block auf und versuchen, die mysteriöse Nummer für den nächsten herauszufinden. Als Belohnung für seine Arbeit bekommt der siegreiche Miner neue Bitcoins.

Zum Zeitpunkt des Schreibens beträgt die Belohnung 6,25 Bitcoins pro Block, was im Juni 2020 rund 56.000 US-Dollar wert ist.

Es ist jedoch nicht annähernd so bequem, wie es sich anhört. Es gibt viele Mining-Knoten, die um diese Belohnung konkurrieren, und je mehr Rechenleistung Sie haben und je mehr Berechnungen Sie durchführen können, desto mehr Glück haben Sie.

Außerdem sind die Kosten als Mining-Knoten beträchtlich, nicht nur wegen der benötigten leistungsstarken Hardware, sondern auch wegen des hohen Stromverbrauchs dieser Prozessoren.

Und die Anzahl der Bitcoins, die als Belohnung für das Lösen des Rätsels vergeben werden, wird abnehmen. Es ist jetzt 6,25, aber es halbiert sich etwa alle vier Jahre (das nächste wird voraussichtlich 2024). Der Wert von Bitcoin im Verhältnis zu den Strom- und Hardwarekosten könnte in den nächsten Jahren steigen, um diesen Rückgang teilweise auszugleichen, aber es ist nicht sicher.

Wenn Sie es bis hierher geschafft haben, dann herzlichen Glückwunsch! Es gibt noch so viel mehr über das System zu erklären, aber zumindest haben Sie jetzt eine Vorstellung von der Genialität der Programmierung und des Konzepts. Wir haben erstmals ein System, das bequeme digitale Überweisungen dezentral, vertrauenswürdig und manipulationssicher ermöglicht.

So funktioniert Bitcoin-Mining

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