Bitcoin-Mining
Was ist Bitcoin-Mining?
Es besteht die Möglichkeit, dass Sie den Begriff „Bitcoin-Mining“ hören und Ihre Gedanken beginnen, in die westliche Fantasie von Spitzhacken, Schmutz und Reichtümern zu wandern. Wie sich herausstellt, ist diese Analogie nicht allzu weit entfernt.
Bitcoin-Mining wird von leistungsstarken Computern durchgeführt, die komplexe mathematische Rechenprobleme lösen. diese Probleme sind so komplex, dass sie nicht von Hand gelöst werden können und kompliziert genug sind, um selbst unglaublich leistungsstarke Computer zu belasten.
Die zentralen Thesen
- Bitcoin-Mining ist der Prozess der Schaffung neuer Bitcoins durch das Lösen eines Rechenrätsels.
- Bitcoin-Mining ist notwendig, um das Transaktionsbuch zu führen, auf dem Bitcoin basiert.
- Bergleute sind in den letzten Jahren sehr anspruchsvoll geworden und verwenden komplexe Maschinen, um den Bergbaubetrieb zu beschleunigen.
Das Ergebnis des Bitcoin-Minings ist zweifach. Erstens, wenn Computer diese komplexen mathematischen Probleme im Bitcoin-Netzwerk lösen, produzieren sie neues Bitcoin (ähnlich wie wenn ein Bergbaubetrieb Gold aus dem Boden gewinnt). Und zweitens machen Bitcoin-Miner das Bitcoin-Zahlungsnetzwerk durch die Lösung rechnerischer mathematischer Probleme vertrauenswürdig und sicher, indem sie seine Transaktionsinformationen überprüfen.
Wenn jemand Bitcoin irgendwohin sendet, wird dies als Transaktion bezeichnet. Im Geschäft oder online getätigte Transaktionen werden von Banken, Kassensystemen und physischen Quittungen dokumentiert. Bitcoin-Miner erreichen dasselbe, indem sie Transaktionen in „Blöcken“ zusammenfassen und sie zu einem öffentlichen Datensatz namens „ Blockchain “ hinzufügen. Knoten führen dann Aufzeichnungen dieser Blöcke, damit sie in Zukunft verifiziert werden können.
Wenn Bitcoin-Miner einen neuen Transaktionsblock zur Blockchain hinzufügen, besteht ein Teil ihrer Aufgabe darin, sicherzustellen, dass diese Transaktionen korrekt sind. Insbesondere stellen Bitcoin-Miner sicher, dass Bitcoin nicht dupliziert wird, eine einzigartige Eigenart digitaler Währungen, die als „ Doppelausgaben “ bezeichnet wird . ” Bei gedruckten Währungen ist Fälschung immer ein Thema. Aber im Allgemeinen, wenn Sie 20 Dollar im Geschäft ausgeben, liegt diese Rechnung in den Händen des Verkäufers. Bei der digitalen Währung sieht es jedoch anders aus.
Digitale Informationen können relativ einfach reproduziert werden. Bei Bitcoin und anderen digitalen Währungen besteht daher das Risiko, dass ein Spender eine Kopie seines Bitcoin erstellen und an eine andere Partei senden kann, während er das Original beibehält.
Besondere Überlegungen
Belohnung von Bitcoin-Minern
Bei bis zu 300.000 Käufen und Verkäufen an einem einzigen Tag kann die Überprüfung jeder dieser Transaktionen für Bergleute eine Menge Arbeit sein. Als Entschädigung für ihre Bemühungen erhalten Bergleute Bitcoin, wenn sie der Blockchain einen neuen Transaktionsblock hinzufügen.
Die Menge an neuem Bitcoin, die mit jedem abgebauten Block freigesetzt wird, wird als „Blockbelohnung“ bezeichnet. Die Blockbelohnung wird alle 210.000 Blöcke (oder ungefähr alle 4 Jahre) halbiert. 2009 waren es 50, 2013 25, 2018 12,5 und im Mai 2020 auf 6,25 halbiert.
Bitcoin hat am 11. Mai 2020 zum dritten Mal erfolgreich seine Mining-Belohnung halbiert – von 12,5 auf 6,25.
Dieses System wird bis etwa 2140 andauern. Zu diesem Zeitpunkt werden die Bergleute mit Gebühren für die Verarbeitung von Transaktionen belohnt, die Netzwerkbenutzer zahlen. Diese Gebühren stellen sicher, dass die Miner weiterhin den Anreiz haben, zu minen und das Netzwerk am Laufen zu halten. Die Idee ist, dass der Wettbewerb um diese Gebühren dazu führt, dass sie nach Abschluss der Halbierungen niedrig bleiben.
Diese Halbierungen verringern die Geschwindigkeit, mit der neue Münzen erzeugt werden, und verringern somit das verfügbare Angebot. Dies kann für Anleger einige Auswirkungen haben, da andere Vermögenswerte mit geringem Angebot – wie Gold – eine hohe Nachfrage haben und die Preise in die Höhe treiben können. Bei dieser Halbierungsrate wird die Gesamtzahl der im Umlauf befindlichen Bitcoins eine Grenze von 21 Millionen erreichen, was die Währung vollständig endlich und im Laufe der Zeit möglicherweise wertvoller macht.
Verifizieren von Bitcoin-Transaktionen
Damit Bitcoin-Miner tatsächlich Bitcoin durch die Überprüfung von Transaktionen verdienen können, müssen zwei Dinge passieren. Zunächst müssen sie Transaktionen im Wert von einem Megabyte (MB) verifizieren, die theoretisch nur eine Transaktion sein können, aber häufiger mehrere Tausend betragen, je nachdem, wie viele Daten jede Transaktion speichert.
Zweitens müssen Miner ein komplexes mathematisches Problem lösen, das auch als „Proof of Work“ bezeichnet wird, um einen Block von Transaktionen zur Blockchain hinzuzufügen. Was sie tatsächlich tun, ist, eine 64-stellige hexadezimale Zahl zu finden, die als „Hash“ bezeichnet wird und kleiner oder gleich dem Ziel-Hash ist. Grundsätzlich spuckt der Computer eines Bergmanns Hashes mit unterschiedlichen Raten aus – Megahashes pro Sekunde (MH/s), Gigahashes pro Sekunde (GH/s) oder Terahashes pro Sekunde (TH/s) – je nach Gerät, wobei alle möglichen 64- Ziffern, bis sie zu einer Lösung kommen. Mit anderen Worten, es ist ein Glücksspiel.
Der Schwierigkeitsgrad des neuesten Blocks beträgt im August 2020 mehr als 16 Billionen. Das heißt, die Wahrscheinlichkeit, dass ein Computer einen Hash unter dem Ziel erzeugt, beträgt 1 zu 16 Billionen. Um dies ins rechte Licht zu rücken, ist die Wahrscheinlichkeit, den Powerball-Jackpot mit einem einzigen Lottoschein zu gewinnen, ungefähr 44.500-mal höher, als wenn Sie den richtigen Hash bei einem einzigen Versuch auswählen. Glücklicherweise spucken Mining-Computersysteme viele Hash-Möglichkeiten aus. Nichtsdestotrotz erfordert das Mining für Bitcoin enorme Mengen an Energie und ausgefeilte Rechenoperationen.
Der Schwierigkeitsgrad wird alle 2016 Blöcke oder ungefähr alle 2 Wochen angepasst, mit dem Ziel, die Mining-Raten konstant zu halten. Das heißt, je mehr Miner um eine Lösung konkurrieren, desto schwieriger wird das Problem. Das Gegenteil ist auch der Fall. Wenn dem Netzwerk Rechenleistung entzogen wird, wird die Schwierigkeit nach unten angepasst, um das Mining zu erleichtern.
Bitcoin-Mining-Analogie
Angenommen, ich erzähle drei Freunden, dass ich an eine Zahl zwischen 1 und 100 denke, schreibe diese Zahl auf ein Blatt Papier und verschließe es in einem Umschlag. Meine Freunde müssen nicht die genaue Zahl erraten, sie müssen nur die erste Person sein, die eine Zahl errät, die kleiner oder gleich der Zahl ist, an die ich denke. Und es gibt keine Begrenzung, wie viele Vermutungen sie bekommen.
Sagen wir, ich denke an die Zahl 19. Wenn Freund A 21 errät, verliert er, weil 21>19. Wenn Freund B 16 errät und Freund C 12, dann haben beide theoretisch brauchbare Antworten gefunden, denn 16 < 19 und 12 < 19. Für Freund B gibt es keine „zusätzliche Gutschrift“, obwohl die Antwort von B näher an der Zielantwort von 19 lag.
Stellen Sie sich jetzt vor, ich stelle die Frage „Rate mal, an welche Zahl ich denke“, aber ich frage nicht nur drei Freunde und ich denke nicht an eine Zahl zwischen 1 und 100. Vielmehr frage ich Millionen von Möchtegern-Bergleute und ich denke an eine 64-stellige Hexadezimalzahl. Jetzt sehen Sie, dass es extrem schwierig sein wird, die richtige Antwort zu erraten.
Bitcoin-Miner müssen nicht nur den richtigen Hash finden, sondern auch die Ersten sein, die es tun.
Da Bitcoin-Mining im Wesentlichen nur Vermutungen ist, hat das Finden der richtigen Antwort vor einem anderen Miner fast alles damit zu tun, wie schnell Ihr Computer Hashes produzieren kann. Noch vor einem Jahrzehnt konnte Bitcoin-Mining auf normalen Desktop-Computern wettbewerbsfähig durchgeführt werden. Im Laufe der Zeit erkannten die Bergleute jedoch, dass Grafikkarten, die üblicherweise für Videospiele verwendet werden, effektiver waren und begannen, das Spiel zu dominieren. Im Jahr 2013 begannen Bitcoin-Miner, Computer zu verwenden, die speziell für das möglichst effiziente Mining von Kryptowährungen entwickelt wurden, sogenannte Application-Specific Integrated Circuits (ASIC). Diese können von mehreren hundert Dollar bis zu Zehntausenden betragen, aber ihre Effizienz beim Bitcoin-Mining ist überlegen.
Heute ist Bitcoin-Mining so wettbewerbsfähig, dass es nur mit den aktuellsten ASICs profitabel betrieben werden kann. Bei Verwendung von Desktop-Computern, GPUs oder älteren ASIC-Modellen übersteigen die Kosten für den Energieverbrauch tatsächlich die erzielten Einnahmen. Selbst mit der neuesten Einheit, die Ihnen zur Verfügung steht, reicht ein Computer selten aus, um mit den sogenannten „Mining Pools“ der Bergleute zu konkurrieren.
Ein Mining-Pool ist eine Gruppe von Minern, die ihre Rechenleistung kombinieren und die abgebauten Bitcoins auf die Teilnehmer aufteilen. Überproportional viele Blöcke werden eher von Pools als von einzelnen Minern abgebaut. Mining-Pools und Unternehmen haben einen großen Prozentsatz der Rechenleistung von Bitcoin repräsentiert.
Bitcoin vs. traditionelle Währungen
Verbraucher neigen dazu, gedruckten Währungen zu vertrauen. Das liegt daran, dass der US-Dollar von einer Zentralbank der USA, der Federal Reserve, gestützt wird. Neben einer Vielzahl anderer Aufgaben reguliert die Federal Reserve die Produktion von neuem Geld und die Bundesregierung verfolgt die Verwendung von Falschgeld.5
Auch digitale Zahlungen mit US-Dollar werden von einer zentralen Behörde unterstützt. Wenn Sie beispielsweise einen Online-Einkauf mit Ihrer Debit- oder Kreditkarte tätigen, wird diese Transaktion von einem Zahlungsabwicklungsunternehmen (wie Mastercard oder Visa) abgewickelt. Zusätzlich zur Aufzeichnung Ihres Transaktionsverlaufs überprüfen diese Unternehmen, dass Transaktionen nicht betrügerisch sind, was ein Grund dafür ist, dass Ihre Debit- oder Kreditkarte auf Reisen gesperrt werden kann.
Bitcoin hingegen wird nicht von einer zentralen Behörde reguliert. Stattdessen wird Bitcoin von Millionen von Computern auf der ganzen Welt unterstützt, die als „Knoten“ bezeichnet werden. Dieses Computernetzwerk erfüllt die gleiche Funktion wie die Federal Reserve, Visa und Mastercard, jedoch mit einigen wesentlichen Unterschieden. Knoten speichern Informationen über frühere Transaktionen und helfen, deren Authentizität zu überprüfen. Im Gegensatz zu diesen zentralen Behörden sind Bitcoin-Knoten jedoch über die ganze Welt verteilt und zeichnen Transaktionsdaten in einer öffentlichen Liste auf, auf die jeder zugreifen kann.
Geschichte des Bitcoin-Minings
Zwischen 1 zu 16 Billionen Quoten, Skalierungsschwierigkeiten und dem riesigen Netzwerk von Benutzern, die Transaktionen verifizieren, wird ein Transaktionsblock ungefähr alle 10 Minuten verifiziert. Aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass 10 Minuten ein Ziel sind, keine Regel.
Das Bitcoin-Netzwerk verarbeitet derzeit ab August 2020 knapp vier Transaktionen pro Sekunde, wobei alle 10 Minuten Transaktionen in der Blockchain protokolliert werden. Zum Vergleich: Visa kann ungefähr 65.000 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Da das Netzwerk der Bitcoin-Benutzer jedoch weiter wächst, wird die Anzahl der Transaktionen, die in 10 Minuten durchgeführt werden, schließlich die Anzahl der Transaktionen überschreiten, die in 10 Minuten verarbeitet werden können. Zu diesem Zeitpunkt beginnen die Wartezeiten für Transaktionen und werden länger, es sei denn, das Bitcoin-Protokoll wird geändert.
Dieses Problem im Herzen des Bitcoin-Protokolls wird als „Skalierung“ bezeichnet. Während Bitcoin-Miner im Allgemeinen darin übereinstimmen, dass etwas getan werden muss, um die Skalierung zu beheben, herrscht weniger Einigkeit darüber, wie dies zu tun ist. Es wurden zwei Hauptlösungen vorgeschlagen, um das Skalierungsproblem anzugehen. Entwickler haben vorgeschlagen, entweder (1) eine sekundäre „Off-Chain“ -Schicht für Bitcoin zu erstellen, die schnellere Transaktionen ermöglicht, die später von der Blockchain verifiziert werden können, oder (2) die Anzahl der Transaktionen zu erhöhen, die jeder Block speichern kann. Mit weniger zu verifizierenden Daten pro Block würde die Lösung 1 Transaktionen für Miner schneller und billiger machen. Lösung 2 würde sich mit der Skalierung befassen, indem alle 10 Minuten mehr Informationen verarbeitet werden können, indem die Blockgröße erhöht wird.
Im Miner und Mining-Unternehmen, die etwa 80 bis 90 Prozent der Rechenleistung des Netzwerks ausmachen, für die Integration eines Programms, das die zur Überprüfung jedes Blocks erforderliche Datenmenge verringern würde.
Das Programm, das die Bergleute dem Bitcoin-Protokoll hinzugefügt haben, wird als segregierter Zeuge oder SegWit bezeichnet. Dieser Begriff ist eine Verschmelzung von Segregated, was „separieren“ bedeutet, und Witness, was sich auf „Unterschriften bei einer Bitcoin-Transaktion“ bezieht. Getrennter Zeuge bedeutet also, Transaktionssignaturen von einem Block zu trennen – und sie als erweiterten Block anzuhängen. Das Hinzufügen eines einzelnen Programms zum Bitcoin-Protokoll mag zwar nicht nach einer Lösung aussehen, aber Signaturdaten machen schätzungsweise bis zu 65 % der Daten aus, die in jedem Transaktionsblock verarbeitet werden.
Weniger als einen Monat später, im August 2017, initiierte eine Gruppe von Minern und Entwicklern einen Hard Fork, der das Bitcoin-Netzwerk verließ, um eine neue Währung mit der gleichen Codebasis wie Bitcoin zu schaffen. Obwohl diese Gruppe der Notwendigkeit einer Skalierungslösung zustimmte, befürchteten sie, dass die Einführung einer segregierten Witness-Technologie das Skalierungsproblem nicht vollständig lösen würde.
Stattdessen entschied man sich für Lösung 2. Die resultierende Währung namens „Bitcoin Cash“ erhöhte die Blockgröße auf 8 MB, um den Verifizierungsprozess zu beschleunigen und eine Leistung von rund 2 Millionen Transaktionen pro Tag zu ermöglichen. Am 16. August 2020 wurde Bitcoin Cash mit etwa 302 $ bewertet, gegenüber Bitcoins etwa 11.800 $.2