Was ist Mining?

Wir erklären dir in diesem Beitrag, für was es Miner gibt und wieso man in einem dezentralen Netzwerk Mining betreiben muss.

Viele Neulinge in der Welt der Kryptowährungen denken, dass man mit Mining Kryptowährungen erschaffen bzw. schürfen kann. Allerdings ist das nur teilweise richtig. Das Mining wurde nämlich dafür entwickelt, damit eine Übereinstimmung in der Blockchain herrscht.

Mining – Definition und Erklärung


Miner kontrollieren das Netzwerk, halten es stabil und verifizieren neue Transaktionen im Netzwerk. Sie überprüfen also kurzgefasst, ob die neuen Transaktionen in Ordnung sind und dem Protokoll entsprechen. Wenn alles okay ist, haben sie die Fähigkeit, einen neuen Block, der die bestätigten Transkationen beinhaltet, bis in alle Ewigkeit an die Blockchain anzuhängen.

Da der Gesamtzustand in einer dezentralen Blockchain nicht mehr von zentralen Stellen verwaltet wird, werden Miner benötigt, die das für uns erledigen. Damit bleibt das Ganze dezentral. Je mehr Miner es gibt, desto stabiler ist ein Blockchain Netzwerk und desto weniger anfällig ist es für eine 51% Attacke bzw. Übernahme der Blockchain.

Der Gesamtzustand in einer Blockchain kann beispielsweise sein, wer wie viele Kryptowährungen, an wem gesendet hat.

Aufgabe der Miner

Wie wir bereits wissen, halten Miner das Blockchain Netzwerk in einem identischen „Gesamtzustand“. Dank den Miner kann gewährleistet werden, dass überall auf der Welt, am selben dezentralen offenen Kassenbuch, Blöcke angehängt werden können.

Sogenannte Full Nodes nehmen zuallererst unbestätigte Transaktionen an, filtern diese und leiten sie im Anschluss an die Miner weiter. Die Miner überprüfen die Transaktionen nochmals und fangen anschließend mit ihrer „Arbeit“ an. Diese besteht darin, mit einen bestimmten Prozess, neue und bestätigte Transaktionen in einem Block zusammenzufassen und an die Blockchain, als letztes Glied einer Kette, anzuhängen. Für diese Aufgabe bekommen die Miner einen Block Reward, auf den wir später im Beitrag noch näher eingehen werden. Die Aufgabe des Anhängens können ausschließlich Miner erledigen.

So entsteht Block für Block, aus bestätigten Transaktionen, die in Blöcken zusammengefasst sind, eine Kette von Blöcken. Deswegen auch der Begriff Blockchain (Blockkette).

Miner übernehmen die Rolle des „Netzwerk-Polizisten“

Vor der Schaffung einer Blockchain, werden immer bestimmte Regeln festgelegt. Die Miner sind dafür verantwortlich, dass niemand im Netzwerk gegen diese verstößt, indem beispielsweise eine doppelte Transaktion getätigt wird. Alle Transaktionen müssen immer dem zuvor festgelegten Protokoll entsprechen.

Miner müssen kontrollieren, ob alle Transaktionen korrekt sind und niemand gegen das Protokoll verstößt. Als Entlohnung gibt es den Block Reward.

Mining Vorgang erklärt in 13 Schritten

  1. Transaktionen werden von Usern, wie dir und mir, getätigt.
  2. Transaktionen sind unbestätigt & nicht verifiziert, sind also noch eine schwebende Überweisung.
  3. Richtige Transaktionen, die dem Protokoll entsprechen, werden in einem Block zusammengefasst.
  4. Es werden Faktoren wie Previous Hash, Timestamp, Merkle Root usw. zusammengetan.
  5. Jetzt suchen die Miner nach einer zufälligen Zahl, der sogenannten Nonce.
  6. Ein Miner findet die zufällige Zahl.
  7. Dank der Nonce entsteht ein neuer Hash, der mit einigen Nullen am Anfang beginnt.
  8. Alle Faktoren sind nun in einem Block zusammengefasst, es entsteht ein einziger neuer Hash mit allen wichtigen Faktoren.
  9. Der Miner gibt den neuen Hash den anderen Minern.
  10. Diese überprüfen in sehr kurzer Zeit, ob der neue Hash und damit der neue Block gültig ist.
  11. Ist der Block genehmigt, wird der neue Block von allen an die Blockchain hinzugefügt.
  12. Der erfolgreiche Miner, der die Nonce gefunden und damit die Arbeit geleistet hat, bekommt den Blockreward und die Transaktionsgebühren aus dem Block.
  13. Die anderen Miner suchen bereits nach einer neuen Nonce für einen neuen Block. Es bringt sich nämlich nichts mehr, noch immer nach der alten Nonce zu suchen, da es für diese keinen Blockreward mehr gibt.

Dieser Vorgang wird alle 10 Minuten wiederholt, so entsteht Block für Block eine Aneinanderreihung von Blöcken – Die Geburt einer Blockchain. Alle 10 Minuten wächst ihre Größe.

Wieso sind Transaktionen mit höher eingestellten Transaktionsgebühren schneller?

Miner bevorzugen Transaktionen, bei denen eine höhere Gebühr eingestellt ist, da sie daran mehr verdienen. Aus diesem Grund werden solche Transaktionen schneller verarbeitet.

Consensus Algorithmus – Erklärung


Was sind Consensus Algorithmen (Konsens Algorithmen)? Man benötigt einen Konsensus, um den Gesamtzustand einer Blockchain, ohne einer zentralen dritten Partei, netzwerkweit verifizieren und synchronisieren zu können. Solche Algorithmen können als Koordinator im dezentralen Netzwerk angesehen werden. Sie halten den Status des gesamten Netzwerks gleich. Somit kann von den Netzwerkteilnehmern im Blockchain Netzwerk ermittelt werden, dass der Zustand einer Blockchain überall auf der Welt identisch ist.

PoW – Proof of Work

Bei diesem Algorithmus, der beispielsweise in der Bitcoin Blockchain Verwendung findet, müssen Miner im Netzwerk eine hohe Rechenleistung aufbringen, um die Blockchain auf einer identischen Version zu halten.

Da der Proof of Work Algorithmus viel Rechenaufwand benötigt, ist es für einen Miner äußerst schwierig zu beweisen, dass ein Block korrekt ist und den Regeln des Blockchain Netzwerkes entspricht. Ist der Beweis aber einmal erbracht, so können andere Miner diesen ohne großen Aufwand bestätigen und verifizieren.

Beispiel für Proof of Work

Miner müssen bei diesem Algorithmus als Arbeitsnachweis eine zufällige Zahl (Nonce) finden, um daraus einen gültigen Hashwert zu bekommen. Dieser Hash beweist den anderen Netzwerkteilnehmern einer Blockchain, dass der Miner, der die Nonce gefunden hat, tatsächlich einen Arbeitsaufwand getätigt hat. Mit diesem Arbeitsaufwand, kann ein Miner bestätigen, dass sein erstellter Block den Regeln der Blockchain entspricht.

Der Block mit dem richtigen Hashwert wird nun von allen anderen Teilnehmern im Netzwerk übernommen. Der Miner der den richtigen Hashwert generiert hat, bekommt den Blockreward inklusive Transaktionsgebühren des Blocks (Block-Vergütung).

Beim Proof of Work Algorithmus wird Rechen kraft benötigt. Starke Computer, Server oder Mining Rigs berechnen komplizierte Rechenaufgaben.

PoS – Proof of Stake

Mit dem Proof of Stake Algorithmus müssen Miner keine Rechenleistung mehr im Netzwerk aufbringen, wie es beim PoW Algorithmus der Fall ist. Stattdessen kommt es bei PoS darauf an, wie hoch die Summe an Kryptowährungen bzw. Token ist, die man wegsperrt (staked).

Die Wahrscheinlichkeit einen Block zu finden steigt mit dem Faktor, wie viele Coins man von dem Blockchain Netzwerk besitzt. Je mehr Coins oder Token man also hat, desto wahrscheinlicher ist es, einen Block zu finden und die dazugehörige Transaktionsgebühr zu erhalten.

Um zu Staken, muss man eine gewisse Anzahl des jeweiligen Coins „wegsperren“. Diese sind natürlich nicht verloren und können jederzeit entnommen werden. Die gestakten Coins oder Token müssen in einer entsprechenden Software durchgehend online sein, damit du Blockrewards bzw. Transaktionsgebühren erhalten kannst.

Beim Proof of Stake Algorithmus wird keine Rechenkraft mehr benötigt. Alles was man tun muss, um zu "minen" ist es, seine Kryptowährungen wegzusperren, um sie damit zu Staken.

Weitere Konsens Algorithmen

  • DPOS – Delegated Proof of Stake
  • PoA – Proof of Activity
  • PoC – Proof of Capacity
  • PoB – Proof of Burn
  • PoET – Proof of Elapsed Time

Was ist die Mining Difficulty?


Die Difficulty ist der Schwierigkeitsgrad in einem Blockchain Netzwerk, um einen neuen Block zu finden. Sie passt sich der Gesamtrechenleistung eines Netzwerkes an und stellt damit sicher, dass ein Block immer in einer konstanten Zeit gefunden wird.

Je mehr Miner in einem Blockchain Netzwerk minen, desto höher ist die Gesamtrechenleistung. Damit nun durch den Anstieg der Rechenleistung, nicht mehr Blöcke in kürzerer Zeit gefunden werden können, wird die Difficulty im Blockchain Protokoll regelmäßig angepasst. Das Zeitintervall der Anpassung hängt dabei von der jeweiligen Kryptowährung ab.

Beispiel:

Beim Bitcoin wird die Difficulty nach 2016 Blöcken (ca. zwei Wochen) so angepasst, dass für das Lösen eines Blocks ungefähr 10 Minuten benötigt werden. Wenn die Gesamtrechenleisung des Bitcoin Netzwerkes nach zwei Wochen gestiegen ist, wird der Schwierigkeitsgrad erhöht, damit ein Block weiterhin in 10 Minuten gefunden wird. Sinkt die Rechenleistung hingegen, so wird die Mining Difficulty einfacher, damit die Miner für das Finden eines Blocks nicht zu lange brauchen.

Was ist ein Blockreward?


Ein Blockreward (Block Vergütung) ist eine Belohnung für die erbrachte Rechenleistung. Ein Miner erhält diesen, wenn er einen gültigen Block findet und diesen an die bereits vorhandene Blockchain anhängt. Beim Bitcoin wären das 12.5 BTC alle 10 Minuten. Zum Blockreward erhält man zusätzlich noch die Transaktionsgebühren der jeweiligen Transaktionen, die im neuen Block verifiziert und bestätigt wurden.

Wir brauchen die Miner, um ein Blockchain Netzwerk dezentral zu halten. Sie leisten die Arbeit, und werden dafür mit einem Reward belohnt.

Was passiert, wenn es keine Blockrewards mehr gibt?

Viele stellen sich die Frage, was denn genau passieren würde, wenn zum Beispiel alle Bitcoins, die es gibt, durch die Blockrewards schon ausgeschüttet worden sind. Dann gäbe es ja keine weiteren Block Belohnungen mehr, was dazu führen würde, dass die Miner keinen Anreiz mehr zum Minen hätten. Keiner hätte mehr Lust, seine Rechenleistung dem Netzwerk zur Verfügung zu stellen.

Hier erklären wir dir, was passiert, wenn es keine Blockrewards mehr gibt.

Ohne Blockrewards gibt es keinen Grund mehr zu minen? Falsch gedacht!

Wenn dies eintreffen sollte, würden die neu verifizierten Blöcke, weiterhin alle Transaktionsgebühren der jeweiligen Transaktion beinhalten. Miner würden also weiterhin fleißig an den Transaktionsgebühren verdienen.

Vielleicht würden dann ein paar Miner eventuell andere Kryptowährungen minen, indem sie ihre Rechenleistung aus dem Bitcoin Netzwerk entziehen und einem anderen Blockchain Netzwerk zur Verfügung stellen. Dadurch würde aber die Gesamtrechenleistung im Netzwerk sinken und die Difficulty würde sich automatisch anpassen.

Aus was besteht ein Block?


Ein Block besteht aus folgenden Bestandteilen: TX Root, Merkle Root, Time Stamp, Vorheriger Hash etc.
  • Vollständiger Hash – Wird von Minern gesucht
  • Previous Hash – Hash des vorhergehenden Blocks
  • Timestamp – Zeitstempel
  • Merkle Root – Alle Transaktionen in einem einzigen Hash zusammengefasst
  • Nonce – Zufällige Zahl

Mining Hardware


Mit dieser Mining Hardware kann man Bitcoin und Kryptowährungen schürfen. Je nach Rechenleistung und Algorithmus einer digitalen Währung kann der Blockreward unterschiedlich ausfallen. Auch mit deinem eigenen Computer kannst du Kryptowährungen minen. Aus eigener Erfahrung wissen wir aber, dass dabei nicht viel zu verdienen ist.

  • CPU (Prozessor)
  • Laptop
  • PC
  • HDD (Festplatte)
  • Asic Miner
  • GPU (Grafikkarte)

Du möchtest Mining betreiben? Dann solltest du dich zuallererst ausreichend erkundigen, um dir anschließend eine Übersicht der, auf dich zukommenden, Kosten zu machen. Dazu zählen zum Beispiel anfallende Stromkosten und Anschaffungskosten der Hardware.

Warum betreibt man Mining?


Viele Neueinsteiger in der Welt der Kryptowährungen und der Blockchain glauben, dass man mit Mining viel Geld verdienen kann, weil damit Kryptowährungen erschaffen werden. Das stimmt aber so nicht. Miner erhalten zwar Belohnungen in Form eines Blockrewards, jedoch sind die Einnahmen so reguliert, dass man meistens nur einen kleinen Gewinn erwirtschaften kann.

Der Glaube an das Projekt

Die meisten Miner schürfen in einem Blockchain Netzwerk, weil sie entweder an die jeweilige Kryptowährung oder an das Blockchain Projekt glauben. Sie unterstützen diese mit ihrer Rechenleistung für eine dezentrale Zukunft.

Stell dir vor du hättest eigene Bitcoins in deiner Wallet. Damit der Wert des BTC steigen kann, wäre ein stabiles Blockchain Netzwerk eine Voraussetzung. Weil du an die Technologie glaubst und möchtest, dass sein Wert und die Stabilität des Netzwerkes zunehmen, steckst du Rechenleistung hinein.

Der Gewinnorientierte

Es gibt Experten, die die Grunlagen des Mining verstehen und sich durch die Schwankungen der Difficulty einen Gewinn erhoffen. Da die Difficulty nach einer gewissen Periode angepasst wird, ist es möglich kurzzeitig hohe Gewinne zu erzielen.

Der Ahnungslose

Einige ahnungslose Einsteiger werden mit dem Vorwand gelockt, jeden Tag eine Menge an Kryptowährungen zu verdienen, wenn sie dafür Rechenleistung kaufen. Das klingt natürlich sehr verlockend, weshalb viele Unerfahrene zuerst in Mining Anlagen investieren, anstatt sich ein Portfolio mit stabilen und bewährten Coins zu erstellen.

Wenn du neu in der Kryptowelt bist, solltest du dich anfangs vorzugsweise mit anderen Themen beschäftigen, als den besten Mining Pools hinterher zu rennen. Beherrscht du einmal die Grundlagen, hast du einen viel besseren Überblick über das Kryptoversum. Mit den Basics verschaffst du dir einen größeren Weitblick und hast im Endeffekt mehr davon, als täglich mickrige Mengen an täglichen Mining Profit zu erwirtschaften.


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