Bitcoin-Mining: Wie funktioniert es und warum ist es umstritten? Bitcoin ist eine digitale Währung, die einen Prozess namens Mining erfordert. Bitcoin-Mining ist ein netzwerkweiter Wettbewerb, um eine kryptografische Lösung zu generieren, die spezifischen Kriterien entspricht. Wenn eine korrekte Lösung gefunden wird, wird dem oder den Minern, die die Lösung als Erste erreicht haben, eine Belohnung in Form von Bitcoin und Gebühren für die geleistete Arbeit gegeben. Dieser Belohnungsprozess geht weiter, bis 21 Millionen Bitcoins im Umlauf sind. Sobald diese Zahl erreicht ist, wird erwartet, dass die Belohnung für Bitcoin aufhört, und Bitcoin-Miner werden durch Gebühren belohnt, die für die geleistete Arbeit bezahlt werden.
Die Validierung von Transaktionsinformationen, die Aufrechterhaltung der Integrität der Blockchain und das Öffnen neuer Blöcke sind die Zwecke des Minings, während die Bitcoin-Belohnung der Anreiz für das Mining ist. Bitcoin-Mining ist notwendig, um das Transaktionsbuch zu pflegen, auf dem Bitcoin basiert. Die Bergleute sind in den letzten Jahren sehr fortschrittlich geworden und nutzen komplexe Maschinen und Gruppenbildung, um den Mining-Betrieb zu beschleunigen. Bitcoin-Mining hat Kontroversen ausgelöst, weil es nicht als umweltfreundlich gilt. Hier ist ein vereinfachtes Beispiel, um den Prozess zu erklären.
Angenommen, Sie bitten Freunde, eine Zahl zwischen 1 und 100 zu erraten. Ihre Freunde müssen nicht die genaue Zahl erraten; sie müssen nur die Ersten sein, die eine Zahl erraten, die kleiner oder gleich Ihrer Zahl ist. Wenn Sie sich die Zahl 19 überlegen und ein Freund 21, ein anderer 55 und ein weiterer 83 vorschlägt, verlieren sie, weil sie alle mehr als 19 geraten haben. Aber sie dürfen erneut raten, und die nächsten Vorschläge sind 16, 41 und 67. Derjenige, der 16 vorgeschlagen hat, gewinnt, weil er als Erster eine Zahl kleiner oder gleich 19 erraten hat.
In diesem Fall repräsentiert die von Ihnen gewählte Zahl 19 den Ziel-Hash, den das Bitcoin-Netzwerk für einen Block erstellt, und die zufälligen Vorschläge Ihrer Freunde sind die Vorschläge der Bergleute. Das Bitcoin-Mining ist das Gleiche, allerdings in einem viel größeren Maßstab. Es nutzt Kryptografie, Verschlüsselung, verteiltes Rechnen und Technologie, um Transaktionen zu überprüfen und zu sichern. Die Hauptgedanken hinter dem Mining, die es funktionieren lassen, sind hier aufgeführt. Der Hash ist das Herzstück des Bitcoin-Minings.
Der Hash ist eine 64-stellige hexadezimale Zahl, die das Ergebnis der Übermittlung der Informationen eines Blocks durch den SHA256-Hashing-Algorithmus ist. Dieser Teil des Prozesses dauert wenig Zeit - tatsächlich kann man in weniger als einer Sekunde einen Hash generieren, indem man einen Inhalt in einen Online-SHA256-Hashgenerator einfügt. Dies ist die Verschlüsselungsmethode, die Bitcoin verwendet, um einen Blockhash zu erstellen. Aber den Hash zurück in den Inhalt zu entschlüsseln, den Sie eingefügt haben, ist der schwierige Teil: Ein 64-stelliger Hash kann mit moderner Hardware Jahrhunderte dauern, um entschlüsselt zu werden. Ein Hash könnte so aussehen (dies ist der vorherige Absatz, der durch einen Hashgenerator läuft): a54f83a5db7371eeefa2287a0ede750ac623e49a8ba29f248eb785fe0a678559 Wenn Sie einen Wert in diesem Inhalt ändern, z.
B. von einem "t" auf ein "a" umschalten, ändert sich der Hash. Hier ist derselbe Absatz, aber das erste Wort ist falsch geschrieben als "Aa" anstelle von "At": fbfa33ff980d1492b3a9275a1eb945d89bd6b699ca19c3c470021b8f253654af Dies ist die Zahl, die Blockhash genannt wird, und die im Kopf des nächsten Blocks als Teil der durch Verschlüsselung durchgeführten Informationen verwendet wird. Jeter Block verwendet den Blockhash des vorherigen Blocks, der dazu dient, sie miteinander zu verknüpfen und somit den Begriff "Blockchain" zu schaffen. Der Zielhash, der zur Bestimmung des Mining-Schwierigkeitsgrads verwendet wird, ist die Zahl, die die Bergleute zu lösen versuchen, wenn sie minen.
Diese Nummer ist ein Hash, der vom Netzwerk generiert wird. So könnte beispielsweise ein Blockhash so aussehen (Block 786.729): 00000000000000000005a849c28eb24b8a5e04fcecc1ccb3eb2998e4730a456e Der Zielhash sah so aus: 0x175c739 Diese Nummer ist eine verdichtete Darstellung des Schwierigkeitsziels: 0...
000005c73900000...0 Deshalb mussten die Bergleute eine Zahl erzeugen, die dieser Zahl entspricht oder kleiner ist. Bitcoin-Mining erfordert, dass das Mining-Programm einen Hash generiert und eine weitere Zahl hinzufügt, die Nonce oder "einmalig verwendete Zahl" genannt wird.
Wenn ein Bergmann beginnt, beginnt er immer mit dieser Zahl bei Null. Die Nonce ändert sich bei jedem Versuch um eins - zuerst ist sie 0, dann 1, 2, 3 usw. Wenn der vom Bergmann generierte Hash und die Nonce größer sind als der vom Netzwerk festgelegte Zielhash, schlägt der Versuch fehl, und der Bergmann versucht es erneut. Jeder Bergmann im Netzwerk macht dies, bis eine Kombination aus Hash und Nonce erstellt wird, die kleiner oder gleich dem Zielhash ist. Derjenige, der als Erster dieses Ziels erreicht, hat seinen vorgeschlagenen Block der Kette hinzugefügt, erhält die Belohnung und die Gebühren, und ein neuer Block wird geöffnet.
Sobald dieser Block mit Informationen gefüllt ist (etwa ein Megabyte), wird er geschlossen, verschlüsselt und geminet. Das Bitcoin-Netzwerk besteht aus Tausenden von Geräten, die 24 Stunden am Tag minen. Da die Mining-Belohnung an den ersten geht, der das Problem löst, konkurrieren sie alle. Dieser Wettbewerb führte dazu, dass Bergleute Pools bildeten, um einen Vorteil gegenüber anderen Bergleuten zu erlangen, da sie mehr Rechenleistung benötigten, um ihre Gewinnchancen zu erhöhen. Die Bitcoin-Netzwerkmining-Rate schwankt, betrug aber durchschnittlich etwas mehr als 611 Exahashes pro Sekunde am 1.
Mai 2024 - das sind 611 gefolgt von 18 Nullen. Wenn es ungefähr 10 Minuten dauert, einen Block zu minen, sind das etwa 3,6 x 10^23 Hashes, um einen neuen Block zu öffnen. Der Bergbauprozess wird als Proof-of-Work (PoW) bezeichnet - die Arbeit, die geleistet wird, um den Gewinn-Hash zu generieren, wird als der Beweis betrachtet, dass der Bergmann die Transaktionen im Block validiert hat, daher wird es als Proof-of-Work bezeichnet. PoW wird manchmal auch als Konsensmechanismus bezeichnet, aber Proof-of-Work ist nur ein Teil des Konsenses. Konsens wird erreicht, nachdem der Bergmann den Block zur Blockchain hinzugefügt hat und der Rest des Netzwerks ihn mit den Hashes validiert (Konsensbildung).
Dies erfordert nicht viel Energie oder Rechenleistung, da jeder Mining-Node dies auch beim Mining des neuesten Blocks tut. Wenn neue Blöcke hinzugefügt werden, bestätigt das Netzwerk sie. Jeder Block enthält den Hash des vorherigen Blocks - also wenn der Hash des nächsten Blocks generiert wird, wird der Hash des vorherigen Blocks einbezogen. Denken sie daran, dass sich der Hash ändert, wenn auch nur ein Zeichen geändert wird, also wird sich der Hash jedes folgenden Blocks ändern. Wenn Sie einen Block minen und schließen, ist er noch nicht bestätigt.
Der Block gilt erst als bestätigt, wenn fünf Blöcke später, d.h. wenn er insgesamt sechs Validierungen durchlaufen hat. Es ist jedoch möglich, Informationen in einem Block zu ändern, bevor sechs Validierungen erreicht sind, aber es ist sehr unwahrscheinlich, da das Netzwerk von jemandem kontrolliert werden muss, der versucht, Informationen zu ändern, damit es funktioniert. Die Belohnung für die erfolgreiche Validierung eines Blocks ist Bitcoin.
Im Jahr 2009 erhielten Sie für das Minen eines Blocks 50 Bitcoin. Aber die Blockbelohnung wird alle 210.000 Blöcke halbiert (oder ungefähr alle vier Jahre), also sank die Belohnungsmenge 2013 auf 25, dann 12,5, dann 6,25. Bei der letzten Halbierungsveranstaltung von Bitcoin im April 2024 änderte sich die Belohnung auf 3,125. Der erste Block der Bitcoin-Blockchain wird Genesis-Block genannt.
Er hält die ersten 50 Bitcoins, die jemals belohnt wurden. Ein weiterer Anreiz für Bitcoin-Miner, am Prozess teilzunehmen, sind Transaktionsgebühren. Die Bergleute erhalten neben Belohnungen auch Gebühren für Transaktionen, die in diesem Block enthalten sind. Wenn Bitcoin sein geplantes Limit von 21 Millionen erreicht (voraussichtlich um 2140), werden Bergleute mit Gebühren für die Bearbeitung von Transaktionen belohnt, die die Netzwerkbenutzer zahlen werden. Diese Gebühren stellen sicher, dass Bergleute weiterhin Anreize haben zu minen und das Blockchain-Netzwerk am Laufen zu halten.
Die Idee ist, dass der Wettbewerb um diese Gebühren dazu führen wird, dass sie nach Abschluss von Halbierungsvorgängen niedrig bleiben. Die Schwierigkeit des Minings ist der Aufwand, der erforderlich ist, um eine Zahl unter dem Zielhash zu generieren. Die Mining-Schwierigkeit ändert sich alle 2.016 Blöcke oder ungefähr alle zwei Wochen. Das nächste Schwierigkeitsniveau hängt davon ab, wie effizient die Bergleute im vorherigen Zyklus waren und wie viele Bergleute teilnehmen.
Das Netzwerk von Bitcoin erhöht und verringert die Hash-Rate (die Menge an Rechenleistung), die benötigt wird, um die Kryptowährung zu minen. Je mehr Bergleute um eine Lösung konkurrieren, desto schwieriger wird das Problem. Wenn die Rechenleistung vom Blockchain-Netzwerk genommen wird, passt sich die Schwierigkeit nach unten an, um das Minen zu erleichtern. Dies wird getan, um sicherzustellen, dass die Blockzeiten durchschnittlich etwa 10 Minuten betragen. Der Schwierigkeitsgrad für das Mining am 1.
Mai 2024 betrug 88,1 Billionen. Das bedeutet, dass die Chancen, dass ein Computer einen Hash unter dem Ziel generiert, 1 zu 88,1 Billionen sind. Um das in Perspektive zu setzen, Sie sind mit einem einzigen Lotterielos etwa 285.000 Mal wahrscheinlicher, den Powerball-Hauptpreis zu gewinnen, als den richtigen Hash auf Anhieb zu erraten. Bitcoin-Mining ist ein Geschäft.
Die aus seiner Produktion - Bitcoin - generierten Gewinne hängen von den Investitionen ab, die in seine Inputs getätigt wurden. Es gibt drei Hauptkosten, die mit dem Bitcoin-Mining verbunden sind: - Elektrizität: Das ist die Energie, die Ihre Mining-Systeme rund um die Uhr betreibt. Das Mining kann eine beträchtliche Rechnung verursachen. Wenn man bedenkt, dass der Prozess (netzweit) so viel Strom verbraucht wie bestimmte Länder, können die Kosten ziemlich hoch sein. Es ist auch wichtig, die Kosten für die Kühlung des Bereichs zu berücksichtigen, in dem sich Ihr Mining-System befindet.
Sie produzieren viel Wärme beim Mining - je mehr Einheiten Sie haben, desto mehr Wärme produzieren sie. Diese Rigs müssen gekühlt werden, also kann die erforderliche Klimatisierung auch zu den Kosten hinzukommen. - Mining-Systeme: Entgegen dem populären Narrativ können Desktop-Computer und normale Gaming-Systeme zum Minen verwendet werden, indem sie sich einem Mining-Pool anschließen. Die Renditen sind jedoch begrenzt, da die meisten Pools die Belohnungen basierend auf der Menge der von jedem Bergmann beigetragenen Arbeit aufteilen. Diese Systeme können nicht mit den ASIC-Mining-Maschinen konkurrieren, aber es ist möglich, ein paar hundert Dollar zu gewinnen, nachdem die Energie berücksichtigt wurde.
Wenn Sie wettbewerbsfähig sein wollen, müssen Sie mehrere ASICS-Miner kaufen und einem Pool beitreten - was Sie zwischen 4.000 und 12.000 Dollar pro Rig kosten kann. Je schneller sie mine können, desto mehr werden Sie zahlen. - Netzwerkinfrastruktur: Netzwerkgeschwindigkeiten beeinflussen den Bitcoin-Mining-Prozess nicht signifikant, aber die Latenz tut es.
Latenz ist die Zeit, die es dauert, mit dem Rest des Netzwerks zu kommunizieren. Mining-Farmen benötigen außerdem mehrere interne Verbindungen, um jedes Mining-Rig mit einem Hauptrouter oder Server zu verbinden, der eine Verbindung zum Internet hat. Wenn Sie jedoch Ihren Gaming-Computer zum Minen verwenden und einem Pool beitreten, benötigen Sie keine zusätzliche Bandbreite - nur eine geringe Latenz zum Pool, dem Sie beigetreten sind. Die Gesamtkosten für diese drei Inputs sollten niedriger sein als der Output - in diesem Fall der Preis von Bitcoin -, damit Sie Gewinne aus Ihrem Unternehmen erzielen können. Angesichts des schwankenden - und oft steigenden - Preises von Bitcoin könnte es verlockend klingen, Ihre eigene Kryptowährung zu prägen.
Aber angesichts der wirtschaftlichen Schwierigkeiten des Bitcoin-Minings müssen Sie sich möglicherweise damit abfinden, niedrigere Gewinne und eine längere Zeit bis zum Break-even nach dem Kauf der Ausrüstung für die Teilnahme an der Lotterie zu akzeptieren, zu der Bitcoin geworden ist. FoundyUSA und AntPool sind zwei beliebte Mining-Pools, die fast 50% der weltweiten Bitcoin-Mining-Leistung halten. Entwicklungen haben zu der heutigen Evolution und Zusammensetzung des Bitcoin-Minings beigetragen. Erstens führte die kundenspezifische Herstellung von Mining-Bitcoin-Maschinen zur Zentralisierung des Netzwerks. Da das Bitcoin-Mining im Wesentlichen Rätselraten ist, hat praktisch alles damit zu tun, wie schnell Ihre Geräte Hashes erzeugen können.
In den Anfangstagen von Bitcoin dominierten Desktop-Computer mit normalen CPUs das Bitcoin-Mining. Allerdings begannen sie mit der Zeit lange zu benötigen, um die Lösung im Blockchain-Netzwerk zu entdecken, da der Schwierigkeitsgrad des Algorithmus mit der Zeit anstieg. Laut einigen Schätzungen hätte es jedoch im Frühjahr 2015 bei Verwendung von CPUs "mehrere hunderttausend Jahre im Durchschnitt" gedauert, um einen gültigen Block zu finden. Mit der Zeit erkannten die Bergleute, dass Grafikprozessoreinheiten (GPUs) oder Grafikkarten effektiver und schneller im Mining waren. Aber sie verbrauchten viel Strom und waren nicht für schweres Mining ausgelegt.
Schließlich begannen Hersteller, ihre Mining-Fähigkeiten zu begrenzen, da die steigende Nachfrage nach GPUs ihre Preise in die Höhe trieb und die Verfügbarkeit verringerte. Viele Bergleute verwenden jetzt individuelle Mining-Maschinen, sogenannte Application-Specific Integrated Circuit (ASIC)-Miner, die mit spezialisierten Chips für schnellere und effizientere Bitcoin-Mining ausgestattet sind. Sie kosten zwischen einigen hundert bis zu zehntausenden Dollar. Heute ist Bitcoin-Mining so wettbewerbsfähig, dass es nur mit den aktuellsten ASICs profitabel durchgeführt werden kann. Aber selbst mit der neuesten Einheit in Ihrer Verfügung ist eine selten genug, um mit Mining-Pools und großen Bitcoin-Mining-Operationen zu konkurrieren.
Zwischen Chancen von eins zu 88 Billionen, wachsenden Schwierigkeitsgraden und dem riesigen Netzwerk von Benutzern, die Transaktionen verifizieren, wird etwa alle 10 Minuten ein Block von Transaktionen verifiziert. Aber es ist wichtig zu bedenken, dass 10 Minuten ein Ziel sind, nicht eine Regel. Das Bitcoin-Netzwerk kann derzeit zwischen drei und sechs Transaktionen pro Sekunde verarbeiten.
