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Was ist Mining?
Im Zusammenhang mit der Blockchain-Technologie bezeichnet Mining den Prozess der Suche nach neuen Blöcken zur Speicherung von Transaktionsdaten in einem Blockchain-Netzwerk.
Der Begriff ist vor allem in Verbindung mit Bitcoin bekannt, wenngleich es auch in vielen anderen bekannten Blockchain-Netzwerken verwendet wird, darunter Litecoin, Dogecoin und Kaspa.
Der Mining-Prozess ist ein belohnungsbasiertes System, bei dem Mining-Knoten (spezialisierte Computer im Netzwerk) miteinander um die Lösung eines algorithmischen Puzzles wetteifern.
Der Knoten, der das Rätsel zuerst löst, setzt den nächsten Block zusammen und erhält eine Blockbelohnung, die in der von der Blockchain verwendeten Kryptowährung ausgezahlt wird.
So würde z. B. ein Bitcoin-Miner für das Mining eines neuen Blocks Bitcoins verdienen, während ein Litecoin-Miner für das Mining eines neuen Blocks Litecoins erhalten würde.
Mining einfach erklärt
Bei der Definition des Blockchain-Minings geht es um den von Bitcoin und vielen anderen Blockchains verwendeten Konsensmechanismus, das sogenannte Proof-of-Work-Mining.
Blöcke sind Gruppen von Transaktionen und Daten. Bei Proof-of-Work-Blockchains konkurrieren die Miner um einen Block, indem sie einen algorithmischen Hash-Wert finden, der mit dem Inhalt des Blocks übereinstimmt, sowie eine Nonce, eine nur einmal verwendete Zahl.
Sobald der korrekte Hash-Wert durch Mining ermittelt wurde, nimmt der Miner ausstehende Transaktionen in den Block auf und erhält eine Blockbelohnung, die in Kryptowährung ausgezahlt wird.
Mining ist ein energieintensiver Prozess, bei dem Miner auf der Grundlage eines Algorithmus so lange Hashes erzeugen müssen, bis einer der Miner den richtigen Hash findet.
Im gesamten Bitcoin-Netzwerk können die Hash-Raten 700 Millionen Terahashes pro Sekunde übersteigen. Diese Hashing-Aktivität ist die Arbeit beim Proof-of-Work-Mining.
Wie Mining funktioniert
Zum besseren Verständnis des Minings ist es hilfreich, zunächst die grundlegende Struktur von Blockchains zu verstehen. In Blöcken werden Transaktionen und Daten gespeichert.
Jeder Block enthält außerdem einen Hash-Wert des Headers des vorherigen Blocks, der die Blöcke in der Blockchain miteinander verbindet.
Ein Hash ist eine Dateneingabe, die als hexadezimaler Wert dargestellt wird, wie er vom Hash-Algorithmus vorgegeben wird.
So wird beim Bitcoin-Netzwerk zum Beispiel SHA-256 zur Generierung von Hash-Werten verwendet.
| Dateneingabe (Transaktionen) | SHA-256-Hash-Ausgabe (Transaktionshashes) |
| Alice hat Bob 1 Bitcoin geschickt | 7d1838090ffe4310b9e1688f88ace3299803434b5055906db80c430a4a1371cd |
| Bob hat Carol 2 Bitcoins geschickt | c9f5b245a5e40fda604f49202fd9061c8f96c4e4ba254ab3036218d5ccc1dab3 |
| Alice hat Bob 1 Bitcoin geschickt, Bob hat Carol 2 Bitcoins geschickt | eb98beea33f2acbe868cab0373c1cfc98dcb26d3ecf3bfe487b5b5ecfa0705bc |
Bei jeder Transaktion wird ein eindeutiger Transaktionshash verwendet. Später im Mining-Prozess werden Transaktionen gepaart und zusammen gehasht.
Hashing kommt im gesamten Protokoll zum Einsatz, von Wallet-Adressen bis hin zum Mining neuer Blöcke.
Hash-Werte scheinen zufällig zu sein, aber derselbe Input generiert mithilfe eines bestimmten Algorithmus immer denselben Output mit fester Länge.
In Proof-of-Work-Netzwerken werden Transaktionsblöcke zusammengestellt und von dem Miner, der den korrekten Hash für den Block generiert, zur Blockchain hinzugefügt.
Genauer gesagt muss der Miner einen qualifizierten Hash mit der erforderlichen Schwierigkeit für die Lösung des Blocks finden. Man kann sich jeden Hash als eine Vermutung vorstellen, die jedoch den Regeln des Protokolls folgen muss.
Die Gesamthash-Rate von Bitcoin, d. h. die Anzahl der Hashes, die das Netzwerk-Mining pro Sekunde generiert, ist seit 2021 stetig gestiegen.
Die Mining-Schwierigkeit ändert sich basierend auf der kombinierten Hash-Rate für das Netzwerk. Die niedrigstmögliche Schwierigkeit ist 1.
Die Schwierigkeit für den unten gezeigten Bitcoin-Block betrug fast 84 Billionen. Zum Mining dieses Blocks musste der Miner einen Hash finden, der mit den Blockdaten und der Nonce übereinstimmte, aber auch 19 führende Nullen aufwies.
Der erfolgreiche Hash war 00000000000000000002ff6d98c9f7a961db78b13c67429d18fdee6506c19e21.
Die Nonce, auf die weiter unten ebenfalls eingegangen wird, erhöht sich bei jedem erfolglosen Versuch, einen Block abzubauen, um eins, beginnend bei null.
Der Miner verdiente 6,35265978 BTC. Dabei handelte es sich zum Teil um neue Bitcoins, die durch das Protokoll geprägt wurden, und zum Teil um Netzwerkgebühren, die von Nutzern des Bitcoin-Netzwerks gezahlt wurden.
Merkle-Root: a7acdabb6325bc562125a1e22388f76826affffd085afc96776eb621dea752d6
Der Merkle-Root für den obigen Block ist ein Hash aller 1.720 Transaktionshashes im Block.
Transaktionshashes werden paarweise gehasht, wobei die resultierenden Hashes erneut gepaart werden und die Paare dann immer wieder gepaart werden, bis sie einen Hash ergeben: den Merkle-Root.
In dieser Hinsicht bietet das Hashing auch eine Möglichkeit, einzelne Transaktionen mit einer eindeutigen Kennung zu identifizieren und einen gesamten Block abzugleichen, um sicherzustellen, dass die Daten unverändert sind.
Der Merkle-Root wird zusammen mit dem Hash des vorherigen Blocks Teil des Block-Headers, wodurch die Blöcke in der Kette miteinander verknüpft werden, wenn Miner neue Blöcke hinzufügen.
Mining-Typen
Es gibt verschiedene Formen des Mining in Bezug auf die Hardware, die zur Erzeugung von Hashes verwendet wird.
Für einige Mining-Algorithmen, wie z. B. RandomX oder CryptoNight, ist CPU-Mining jedoch immer noch rentabel. Die Rentabilität hängt vom Wert der zu minenden Kryptowährung und den Stromkosten für den Betrieb des Miners ab.
Blockchain-Mining: Anwendungsmöglichkeiten
Das Mining von Blockchains erfüllt mehrere Funktionen, die alle zur Sicherheit und zum Wohlstand des Blockchain-Ökosystems beitragen.
Ist Mining legal?
Blockchain-Mining ist in den meisten Ländern der Welt legal. Allerdings gibt es laut Library of Congress mehrere Länder, die Kryptowährungen ganz oder teilweise verboten haben, einschließlich des Minings.
Der Iran, Pakistan, Ägypten, China und andere Staaten beschränken oder verbieten die Nutzung oder das Mining von Kryptowährungen.
Die Kommunalverwaltungen können auch Zonen oder Strombeschränkungen festlegen, die sich auf die Möglichkeit auswirken können, Kryptowährungen zu minen.
Mining: Vor- und Nachteile
Im Vergleich zu Proof-of-Stake oder anderen Konsensmechanismen bietet das Proof-of-Work-Mining Vorteile. Der Energieverbrauch und die hohen Gerätekosten zeigen jedoch einige Nachteile auf.
Vorteile
- Krypto-Mining wird im Vergleich zu anderen Konsensmechanismen oft als sicherer angesehen, da die Kosten für das erneute Mining von Blöcken zur Änderung einer früheren Transaktion unerschwinglich sind.
- Mining stellt eine stärker dezentralisierte Methode zur Konsensfindung dar.
- Mit dem Mining-Mechanismus kann jeder an der Konsensfindung teilnehmen und Kryptowährung verdienen, indem er zur Sicherung des Netzwerks beiträgt.
Nachteile
- Mining mit Proof-of-Work ist im Vergleich zu anderen Konsensmechanismen, wie z. B. Proof-of-Stake, wesentlich energieintensiver.
- Einige Proof-of-Work-Mining-Netzwerke, wie z. B. Bitcoin, bieten viel langsamere Transaktionsgeschwindigkeiten.
- Teure Ausrüstungsanforderungen können das Mining verteuern, wodurch sich die Mining-Hashraten häufig auf gut finanzierte Miner oder Mining-Pools
konzentrieren.
Fazit
Häufig wird Mining als sicherste Methode zum Schutz von Kryptowährungstransaktionen und der Integrität der Blockchain betrachtet.
Der Prozess dreht sich um die Generierung kryptografischer Hashes, um einen qualifizierten Hash zu finden, der einen neuen Block für Transaktionen öffnet.
Zwar hat das Mining seine Vorteile, wie Sicherheit und verstärkte Dezentralisierung, doch kann der Prozess auch kostspielig sein, sowohl in Bezug auf die Stromkosten als auch auf die Ausrüstung.
