Wie funktioniert Bitcoin-Mining?

Proof-of-Work einfach erklärt

Beim Bitcoin-Mining lösen Miner im Netzwerk komplexe mathematische Probleme, um neue Blöcke zur Blockchain hinzuzufügen. Diese Probleme erfordern enorme Rechenkraft. Die Miner sammeln Transaktionen und versuchen, ein »Proof-of-Work« Puzzle zu lösen. Das Problem besteht darin, einen Hash-Wert zu erzeugen, der bestimmte Bedingungen erfüllt.

Als Hashing wird eine kryptografische Operation bezeichnet, die eine Eingabe in eine eindeutige Zeichenfolge umwandelt. Hier ist ein Beispiel für einen gültigen Bitcoin-Hash, der während des Minings gefunden werden muss:

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Wenn ein Miner die Aufgabe löst, teilt er seine Lösung in Form eines gültigen Hash-Werts anderen Minern im Netzwerk mit. Diese können die Lösung überprüfen, indem sie dieselben Berechnungen durchführen und sicherstellen, dass der vorgeschlagene Hash den Bedingungen entspricht. Der Miner, der die Aufgabe als Erster löst und damit den gültigen Block erstellt, erhält eine Belohnung in Form neuer Bitcoin und Transaktionsgebühren. Proof-of-Work bietet dem Netzwerk Sicherheit, da es schwierig ist, einen gültigen Block zu finden. Es fördert auch die Dezentralisierung, weil jeder Miner die gleiche Chance hat, die Aufgabe zu lösen, und Belohnungen zu erhalten, wodurch die Kontrolle gleichmäßig auf alle Beteiligten verteilt wird.

Schwierigkeitsanpassung

Um eine gleichbleibende Geschwindigkeit bei der Blockerstellung zu gewährleisten, passt das Bitcoin-Netzwerk automatisch die Schwierigkeit des Netzwerkes an. Ziel ist es, etwa 10 Minuten für die Erstellung eines neuen Blocks aufzuwenden. Diese Anpassung, die als Schwierigkeitsanpassung bezeichnet wird, findet alle 2016 Blöcke (etwa zweiwöchentlich) statt. Wenn mehr Miner dem Netzwerk beitreten, steigt der Schwierigkeitsgrad und sinkt wieder, wenn Miner das Netzwerk verlassen.

Mining Hardware

Anfangs nutzten Miner gewöhnliche CPUs und GPUs zum Schürfen.
Mit zunehmender Komplexität der Berechnungen und der Reife des Netzwerks wurden jedoch »ASICs« (Anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise) für das Mining entwickelt. Diese maßgeschneiderten Maschinen, speziell für Bitcoin-Mining konzipiert, bieten im Vergleich zu CPUs oder GPUs eine deutlich höhere Hash-Rate (Rechenleistung). Daher sind sie für professionelle Miner die bevorzugte Wahl.

Mining-Pools

Beim Bitcoin-Mining müssen große Mengen an Rechenleistung aufgewendet werden, was zu einem intensiven Wettbewerb führen kann. Um diesen Wettbewerb zu verringern, bilden einzelne Miner häufig Mining-Pools. Durch das Zusammenlegen ihrer Rechenleistung erhöhen sie die Wahrscheinlichkeit, Blockbelohnungen zu erhalten. Diese Belohnungen werden dann proportional zum Beitrag jedes Miners zur gesamten Hash-Rate des Pools verteilt.

Solo-Mining

Beim Solo-Mining von Bitcoin versucht ein einzelner Schürfer, ohne Beitritt zu einem Mining-Pool, neue Bitcoin zu gewinnen. Der Schürfer benötigt spezielle Geräte, wie Grafikkarten oder ASICs, um einen Block zu finden. Findet der Schürfer einen Block, erhält er die gesamte Belohnung inklusive Transaktionsgebühren. Solo-Mining kann höhere Erträge bringen, da der Schürfer die gesamte Belohnung erhält. Allerdings ist die Wahrscheinlichkeit, einen Block zu finden, sehr gering, besonders bei hohem Schwierigkeitsgrad. Solo-Mining birgt daher ein höheres Risiko.

Cloud-Mining

Cloud-Mining ermöglicht das Mieten von Mining-Geräten von einem externen Anbieter. Es erspart die Anfangsinvestition für den Kauf und die Wartung von Equipment. Üblicherweise schließt man Verträge für eine bestimmte Anzahl von Hash-Funktionen und einen festgelegten Zeitraum ab. Der Cloud-Mining-Anbieter stellt dann die Hardware bereit und zahlt die Gewinne aus.

Heizen mit Bitcoin

Beim Bitcoin-Mining entstehen durch komplexe Berechnungen hohe Temperaturen. Diese überschüssige Wärme kann nun verwendet werden, um Gebäude zu heizen.

Spezielle Systeme sammeln diese Abwärme ein und leiten sie in ein Heizsystem. Die Wärme wird dann durch Heizkörper, Fußbodenheizungen oder ähnliche Systeme im Gebäude verteilt.

Bitcoin-Mining kann eine günstige Heizoption in Gebieten mit niedrigen Stromkosten sein. Die Nutzung der Abwärme reduziert den Energieverbrauch und damit den CO2-Ausstoß.

Ein Bitmain Antminer S21 erreicht bis zu 330 TH/s, das sind 330 Billion Hash-Berechnungen pro Sekunde.