Bitcoin Mining verstehen

Infos und Hintergründe zum Bitcoin-Mining

Was ist eigentlich Bitcoin-Mining?

Das Mining von Bitcoin ist ein rein mathematischer Computer-Prozess, zur Sicherung des Bitcoin-Netzwerkes welcher Energie benötigt. Er wird oft als kostspielig und nur sporadisch lohnend betitelt, doch das stimmt so meist nicht. Das Bitcoin Mining löst eine große Anziehungskraft auf viele Investoren aus, die an Bitcoin interessiert sind, da Miner für ihre Arbeit mit Bitcoin belohnt werden.

Der Weg einer Bitcoin-Transaktion - Kurz und knapp:

Wallet sendet eine Transaktion an eine andere Wallet, diese Info geht zum Node, (von da aus ins Nodes-Netzwerk), Node lädt diese Transaktion in den Mempool, Miner holt sich Transaktionen aus dem Mempool, schreibt diese in den Block. Wenn Block fertig - Miner sendet Block ans Netzwerk raus, Nodes prüfen Block.

Wichtig: Die längste Kette (mit der höchsten Schwierigkeit) ist immer Bitcoin.

Was macht Bitcoin Mining eigentlich?

Was ist der Sinn von Bitcoin-Mining?

Es gibt viele Aspekte und Funktionen des Bitcoin-Mining und wir gehen hier auf sie ein. Diese sind:

• Ausgabe von neuen Bitcoins (Coinbase)

• Bestätigung von Transaktionen

• Sicherheit

Mining um neue Bitcoins freizulegen

Traditionelle Währungen - wie der Dollar oder der Euro - werden von Zentralbanken ausgegeben. Die Zentralbank kann jederzeit neue Geldeinheiten ausgeben, je nachdem, was ihrer Meinung nach die Wirtschaftslage verbessert.

Einzelgruppen/Personen haben hier die ganze Macht und verfallen dabei immer Korruption und Unehrlichkeit. Daneben zeigt der Cantillon Effekt wie unfair das System insgesamt aufgebaut ist.

Bitcoin ist anders. Bitcoin basiert auf vorurteilslosem Code.

Bei Bitcoin werden die Miner mit jedem neuen Block, also alle 10 Minuten, mit Bitcoin belohnt.

Die Ausgabemenge, welche sich alle 210.000 Blocks halbiert, ist im Code festgelegt, sodass die Miner das System nicht betrügen oder Bitcoins aus dem Nichts erschaffen können. Sie müssen ihre eigene Rechenleistung und den eigenen Strom einsetzen, um einen Block zu minen und somit die neuen Bitcoin zu erzeugen.

Wie betreibt man BTC Mining?

Bitcoin-Mining wird von spezialisierten Computern durchgeführt, welche natürlich Strom benötigen.

Die Rolle der Miner ist es, jede Bitcoin-Transaktion zu verarbeiten und nach den Regeln des Bitcoin-Netzwerkes in einen Block zu schreiben.

Miner erreichen dies, indem sie ein rechenintensives Problem lösen, das es ihnen erlaubt, Blöcke von Transaktionen via einem Hash miteinander zu verketten (daher Bitcoins berühmte "Blockchain"). Somit ergibt sich eine Kette verschlüsselter Daten (Blockchain), die zurück bis zum ersten Block reicht. Ändert jemand irgendwo darin auch nur ein Byte, bricht die ganze Kette.

Für diesen Dienst werden die Miner pro Block mit neu erzeugten Bitcoins und Transaktionsgebühren belohnt.

Miner sammeln, schreiben und verpacken Transaktionen in einen Block

Miner nehmen Transaktionen, die via Nodes über das Bitcoin-Netzwerk gesendet werden, in ihre Blöcke auf.

Eine Transaktion kann nur dann als sicher und vollständig angesehen werden, wenn sie in einem Block enthalten ist.

Warum?

Weil eine Transaktion erst dann offiziell in die Blockchain von Bitcoin eingebettet ist, wenn sie in einen Block aufgenommen wurde.

Mehr Bestätigungen sind besser/sicherer für größere Zahlungen.

Bei 0 Bestätigungen (Transaktion ist noch nicht in einem Block der BTC Blockchain)

Zahlungen mit 0 Bestätigungen können noch rückgängig gemacht werden! Warten Sie auf mindestens eine.

1 Bestätigung (Ein Block wurde erschaffen/angehängt und die Transaktion befindet sich nun im aktuellsten/neuesten Block der Blockchain):

Eine Bestätigung reicht für kleine Bitcoin-Zahlungen unter $1.000.

3 Bestätigungen (2 Blöcke wurden danach noch erschaffen und angehängt, angehängt und die Transaktion befindet sich nun im drittletzten Block der Blockchain):

Genügt für Zahlungen von $1.000 - $10.000. Die meisten Börsen verlangen 3 Bestätigungen für Einzahlungen.

6 Bestätigungen (5 Blöcke wurden nach unserer Transaktion noch erschaffen und angehängt und die Transaktion befindet sich nun 6 Blöcke tief in der Blockchain):

Genügt für große Zahlungen zwischen $10.000 - $1.000.000. Sechs ist Standard für die meisten Transaktionen, um als sicher zu gelten.

Warum braucht Bitcoin Miner?

Kurz gesagt, Miner sichern das Bitcoin-Netzwerk mit Proof of Work (POW).

Sie tun dies, indem sie es schwierig machen, das Netzwerk anzugreifen, zu verändern oder zu stoppen.

Es ist prinzipiell sehr einfach, dem Netzwerk Schaden zuzufügen, sobald man 51 % Hash-Power besitzt; denn dann baut man einfach eigenen Blöcke, also eine eigene Kette, die sich schneller aufbaut als das restliche Netzwerk (wir erinnern uns: die längste Kette ist Bitcoin). Wenn man nun einige seiner BTC an eine neue Adresse in der eigenen Kette senden, werden alle Transaktionen, die im Live-Netzwerk durch das Ausgeben der gleichen BTC getrackt wurden, in dem Moment rückgängig gemacht, in dem die längere Kette übertragen wird.

Direkt aus dem Bitcoin-Wiki:

Ein Angreifer, der mehr als 50 % der Rechenleistung des Netzwerks kontrolliert, kann für die Zeit, in der er die Kontrolle hat, die Reihenfolge der Transaktionen ändern oder ausschließen. Dies erlaubt ihm,:

• Transaktionen rückgängig zu machen, die er sendet, während er die Kontrolle hat

• Einige oder alle Transaktionen daran hindern, Bestätigungen zu erhalten

Der Angreifer kann nicht:

• Transaktionen anderer Leute rückgängig machen

• Verhindern, dass Transaktionen überhaupt gesendet werden (sie werden als 0/unbestätigt angezeigt)

• die Anzahl der pro Block erzeugten Münzen ändern

• Münzen aus dem Nichts erschaffen

• Münzen senden, die ihm nie gehörten

Es ist viel schwieriger (teurer), historische Blöcke zu ändern, und es wird exponentiell schwieriger und teurer, je weiter man zurückgeht. Wie oben beschrieben, kann man historische Blöcke ausschließen und die Reihenfolge der Transaktionen ändern. Es ist unmöglich, Blöcke zu ändern, die vor dem letzten Prüfpunkt erstellt wurden.

Da dieser Angriff eigentlich nicht allzu viel Macht über das Netzwerk erlaubt, ist es unwahrscheinlich, dass jemand die Kosten auf sich nimmt dies tatsächlich zu versuchen. Eine Person, die auf Gewinn aus ist, wird immer mehr Profit machen, wenn sie einfach die Regeln des Bitcoin-Netzwerkes befolgt. 

Der Client akzeptiert stets die 'längste' Kette von Blöcken als gültig. Die 'Länge' der gesamten Blockchain bezieht sich auf die Kette mit der höchsten kombinierten Schwierigkeit, nicht auf die mit den meisten Blöcken. Dies verhindert, dass jemand die Kette fälscht und eine große Anzahl von Blöcken mit niedriger Schwierigkeit erstellt und diese vom Netzwerk als "längste" akzeptiert wird.

Je mehr Miner minen, desto sicherer ist das Netzwerk.

Die einzige Möglichkeit, Bitcoin-Transaktionen rückgängig zu machen, besteht darin, mehr als 51 % der Hash-Power des Netzwerks zu besitzen. Verteilte Hash-Power, verteilt auf viele verschiedene Miner, hält Bitcoin sicher und geschützt.

Transaktionen auf der Bitcoin-Blockchain bleiben also "unbestätigt", bis die Transaktion sechs Blöcke tief in der Blockchain liegt. Benutzer im Bitcoin Netzwerk halten sechs Bestätigungen für sicher genug, damit die Transaktion gültig und dauerhaft ist.

Sechs Blöcke wurden als Standardanzahl von Bestätigungen gewählt, da davon ausgegangen wird, dass ein Angreifer des Bitcoin-Netzwerks mit geringerer Wahrscheinlichkeit mehr als 10 % der Hash-Rate des Netzwerks anhäufen kann. Außerdem ist ein Risiko von 0,1 % vernachlässigbar und akzeptabel. Sechs Blöcke sind auch recht nützlich, um Gelegenheitsangreifer und große Angriffe mit mehr als 10 % Hash-Rate recht gut zu unterdrücken.

Daher sollten Benutzer warten, bis fünf weitere Blöcke zum ersten Block hinzugefügt werden, der normalerweise die erste Bitcoin-Bestätigung darstellt. Auf diese Weise ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine Transaktion für ungültig erklärt wird, geringer als 0,1 %.

Bitcoin Blockchain Infos

Man kann dies auch so verdeutlichen: Bitcoin ist eigentlich nur Text, in den Blöcken stehen Buchstaben und Zahlen. Eine Menge Transaktionen, also Adresse YXZ sendet zu Adresse ABC diese Menge an Bitcoin, als reiner Text. Da es sich hier um verschlüsselte Adressen handelt ist die Anzahl an Zeichen im Block immer sehr hoch und komplex.

Der Header jeden neuen Blocks hat den Datensatz des vorherigen Blocks in seiner Verschlüsselung. Somit bilden alle Blöcke und deren Inhalt bis zum allerersten Block eine durch jeden zu prüfenden verknüpfte Hash-Funktionen. Siehe https://nertrade.com/sha256-in-bitcoin/.

Ändert jemand auch nur ein Byte in einem Block irgendwo der Kette, schlagen alle Nodes sofort Alarm, da die Bitcoin-Nodes ständig alle Transaktionen bis zurück zu Ihrer Coinbase prüfen.

Niemand kann also z. B. einfach eine Wallet programmieren und sich selbst dort 100 Bitcoin reinschreiben und diese dann transferieren. Zu diesen Bitcoin gäbe es keine Einträge in der Blockchain und keine funktionelle Zurückverfolgung bis zu ihrer Coinbase.

Das Bitcoin-Netzwerk, alle Bitcoin und der Ort aller Bitcoin im Netzwerk ist durch jeden Node immer zu bestätigen. Daher sollte man selbst einen Full-Node nutzen. “Dont trust! -> Verify” (Vertraue nicht, prüfe selbst!).

Bitcoin Mining Fakten & lohnt sich das?

Durch Mining (Proof Of Work Mechanismus = Energie-Aufwand) kann man Bitcoin verdienen, ohne dafür Geld hinlegen zu müssen.

Bitcoin-Miner erhalten Bitcoin als Belohnung für das Erstellen/Finden von "Blöcken" verifizierter Transaktionen, die der Blockchain hinzugefügt werden.

Die Geburt aller Bitcoin ist der Moment in dem ein Miner sie in den von ihm geminten Block schreibt, genannt Coinbase.

Mining-Belohnungen werden an den Miner gezahlt, der als erster die Lösung eines, durch die aktuelle Schwierigkeit vorgegebene, Hashing-Puzzles entdeckt. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Teilnehmer derjenige ist, der die Lösung entdeckt, hängt mit dem Anteil an der gesamten Mining-Leistung im Netzwerk zusammen.

Sie benötigen entweder einen Grafikprozessor (GPU) oder einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), um ein Mining-Rig einzurichten.

Der primäre Anreiz für viele Miner ist also die Aussicht, mit Bitcoin belohnt zu werden.

Die Bitcoin-Belohnung, die Miner erhalten, ist ein Antrieb, der die Leute motiviert, bei dem Hauptzweck des Minings zu helfen: Bitcoin-Transaktionen zu legitimieren und zu überwachen, um ihre Gültigkeit sicherzustellen. Da diese Verantwortlichkeiten auf viele Nutzer auf der ganzen Welt verteilt sind, ist Bitcoin eine "dezentralisierte" Kryptowährung, oder eine, die sich nicht auf eine zentrale Autorität wie eine Zentralbank oder Regierung verlässt, um ihre Regulierung zu überwachen.

Ob sich Mining bei Euch zuhause, also mit Euren Stromkosten, lohnt, könnt Ihr z. B. hier berechnen lassen: https://www.nicehash.com/

Schadet Mining der Umwelt?

Nein, denn Bitcoin-Mining bezieht Energie primär aus erneuerbaren Quellen und zudem verbraucht es weit weniger Energie als der derzeitige Finanz-/Bankensektor, ungefähr ein 10tel davon.

Bedenkt man nun, welche positiven Eigenschaften Bitcoin mit sich bringt, (fälschungssicher, korruptionssicher, deflationär und fair) und dass für Bitcoin auch keine Bankenmitarbeiter mit Jets durch die Welt fliegen müssen, spart Bitcoin also gegenüber den bisherigen Währungen Unmengen von Energie ein und die Energie die es benötigt, werden dazu noch zu 80 % aus erneuerbaren Quellen gewonnen.

Statt, wie es so oft von Bitcoin-Kritikern formuliert wird, zu sagen: “Bitcoin verbraucht soviel Energie wie die ganze Schweiz” - wäre es angebrachter die Formulierung so umzuändern: “Um das Bitcoin Netzwerk anzugreifen, würde man die Energie der ganzen Schweiz benötigen.” Das trifft es eher. POW sichert das Netzwerk, ohne, dass wir Menschen, Services oder gar Polizei/Militär benötigen, welche Extra dafür engagiert werden es zu beschützen.

Empfehlenswerter weiterführende Artikel zum Thema von Gigi in Englisch: https://dergigi.com/2018/06/10/bitcoin-s-energy-consumption/