Was ist Kryptowährungs-Mining?
Kryptowährungs-Mining ist der Einsatz von Computerhardware für Hashberechnungen in einem Blockchain-Netzwerk mit Proof of Work (PoW), um Transaktionen aufzuzeichnen, neue Blöcke zu erzeugen und die Netzwerksicherheit zu unterstützen. Teilnehmer heißen Miner. Bei Bitcoin können sie beispielsweise neu ausgegebene Bitcoins und Gebühren der Transaktionen eines Blocks erhalten, sobald der eingereichte Block den Regeln entspricht und vom Netzwerk übernommen wird.
Die grundlegenden Aufgaben des Minings
Mining betrifft nicht nur die Ausgabe neuer Coins, sondern auch die Aufzeichnung von Transaktionen und die Netzwerksicherheit.
Transaktionen in das Register schreiben. Miner sammeln und prüfen ausstehende Transaktionen und ordnen sie zu einem Block. Ein Block ist ein Paket aus Transaktionen und zugehörigen Daten. Neue Blöcke schließen sich an bestehende an und bilden eine laufend aktualisierte Blockchain.
Das Umschreiben von Aufzeichnungen verteuern. Ein regelkonformer Block erfordert Rechenarbeit. Um eine bereits übernommene Historie umzuschreiben, muss ein Angreifer die entsprechende Arbeit wiederholen und die weiterhin hinzukommenden Blöcke des Netzwerks einholen. Dafür ist erhebliche Rechenleistung nötig, was Manipulationen der Transaktionshistorie erschwert. Andere Netzwerkcomputer, die Nodes, validieren Blöcke weiterhin unabhängig: Rechenaufwand macht eine regelwidrige Transaktion nicht gültig.
Neue Coins nach Regeln ausgeben und Anreize bieten. Bei Bitcoin werden neue Coins über die Blocksubvention ausgegeben; Gebühren entstehen durch die Übertragung bereits existierender Bitcoins. Gemeinsam bilden sie die Blockbelohnung, die einen wirtschaftlichen Anreiz für den Einsatz von Geräten und Strom bietet. Andere Netzwerke können abweichende Verteilungsregeln haben.
Wie funktioniert Mining?
Am Beispiel von Bitcoin lässt sich Mining in fünf Schritte aufteilen:
Transaktionen sammeln und prüfen. Das Mining-System erhält noch nicht in Blöcken enthaltene Transaktionen und prüft unter anderem Signaturen, Beträge und ob die Mittel bereits ausgegeben wurden.
Einen Kandidatenblock erstellen. Ausgewählte Transaktionen werden zu einem neuen, einzureichenden Block zusammengefasst. Eine spezielle Transaktion beansprucht die regelkonforme Belohnung.
Wiederholt rechnen. Mining-Geräte verändern laufend die Kandidatendaten und berechnen den Hash des Blockheaders. Der Header enthält zusammenfassende Blockinformationen; die Hashberechnung wandelt diese in ein numerisches Ergebnis um. Gesucht wird ein Ergebnis, das höchstens dem Zielwert des Netzwerks entspricht, was üblicherweise viele Versuche erfordert.
Das Ergebnis verbreiten. Sobald ein passendes Ergebnis gefunden wurde, sendet das System den Block an andere Nodes. Diese Computer führen die Netzwerksoftware aus und prüfen unabhängig, ob Transaktionen, Belohnungen und Rechenergebnis gültig sind.
Der Block wird übernommen, das Mining geht weiter. Nach Aufnahme eines gültigen Blocks in die aktuelle Kette können Miner die Belohnung nach den Regeln erhalten und um den nächsten Block konkurrieren. Entstehen gleichzeitig mehrere gültige Zweige, bestimmen die Netzwerkregeln, welcher übernommen wird.
Die Gültigkeitsprüfung von Transaktionen und wiederholte Hashberechnungen sind unterschiedliche Aufgaben. Hashberechnungen dienen dem Wettbewerb um die Blockerzeugung. Mehr zum Mechanismus erklärt Proof of Work.
Die Hashrate bezeichnet die Anzahl der Hashberechnungen pro Zeiteinheit. Miner können allein arbeiten oder einem Mining-Pool beitreten. Ein Pool organisiert die Hashrate mehrerer Miner und verteilt Einnahmen nach Beiträgen und Abrechnungsverfahren. Beiträge werden üblicherweise anhand eingereichter Arbeitsanteile (Shares) gemessen: Diese Ergebnisse erfüllen eine niedrigere Schwierigkeitsschwelle des Pools, reichen aber meist nicht für einen vom gesamten Netzwerk akzeptierten Block. Pools können die Einnahmenschwankungen des Solo-Minings verringern, erhöhen aber nicht aus sich heraus die theoretische Blockchance bei gleicher Hashrate.
Welche Geräte werden benötigt?
Die Hardware hängt vom Algorithmus des Netzwerks ab. Beim Bitcoin-Mining werden üblicherweise ASIC-Miner eingesetzt. Ein ASIC ist ein für bestimmte Berechnungen entwickelter Spezialchip, der die passenden Hashoperationen effizient ausführt. Einige andere Proof-of-Work-Netzwerke können Grafikkarten und andere Hardware nutzen; ein Gerät eignet sich nicht für jedes Netzwerk.
Neben dem Mining-Gerät sind passende Betriebsbedingungen erforderlich:
Stromversorgung und zuverlässiger Strom: Die Geräte müssen dauerhaft bedarfsgerecht versorgt werden; Netzteile und Leitungen müssen die Last tragen.
Kühlung und Standort: Geräte erzeugen Wärme und benötigen Belüftung oder andere Kühlung. Auch Lärm und Platz beeinflussen die Standortwahl.
Netzwerkverbindung: Sie ermöglicht den Empfang von Transaktionen und neuen Blöcken sowie die rechtzeitige Abgabe von Ergebnissen. Bei instabiler Verbindung arbeitet ein Gerät möglicherweise weiter an einer veralteten Aufgabe.
Mining-Software: Sie verbindet sich mit einem Node oder Pool, empfängt Rechenaufgaben, verteilt Arbeit auf Geräte und übermittelt Ergebnisse. Eine zugehörige Wallet oder Empfangsadresse dient zum Empfang der Einnahmen.
Beim Gerätevergleich sind Hashrate und Leistungsaufnahme gemeinsam zu betrachten, also Rechengeschwindigkeit und Stromverbrauch im Betrieb. Geräte mit gleicher Hashrate können sich bei Verbrauch, Stabilität und Wartungskosten unterscheiden.
Wichtigste Risiken und Herausforderungen
Strom-, Geräte- und Wartungskosten
Mining-Einnahmen müssen Strom, Kühlung, Reparaturen, Poolgebühren und Geräteabschreibung decken. Der Kauf eines Geräts garantiert selbst bei normalem Betrieb nicht, dass die Kosten wieder eingespielt werden. Höherer Stromverbrauch und höhere Strompreise erhöhen gewöhnlich die laufenden Betriebskosten.
Preis- und Belohnungsänderungen
Dieselbe Belohnungsmenge lässt sich bei fallendem Coin-Preis in weniger Geld umtauschen. Die Bitcoin-Blocksubvention sinkt zudem nach den Halving-Regeln, während Gebühreneinnahmen mit der Transaktionsnachfrage schwanken. Eine Subvention von null schaltet Mining auf Protokollebene nicht ab. Der Ausgabeplan allein bestimmt aber nicht, wie viel Hashrate künftige Gebühren tragen können.
Hashrate-Wettbewerb und Einnahmenschwankungen
Bleibt die Hashrate eines Geräts gleich, verringert zusätzliche Leistung anderer Miner seinen relativen Anteil. Bitcoin passt außerdem regelmäßig die Schwierigkeit anhand vergangener Blockzeiten an, um den durchschnittlichen Blockabstand dem Ziel anzunähern. Ein gültiges Ergebnis zu finden ist zufallsabhängig: Längerer Betrieb bedeutet nicht, dass der nächste Block sicher diesem Gerät zufällt.
Geräteausfälle und Betriebsrisiken
Hohe Temperaturen, Stromausfälle, Gerätefehler und Netzwerkunterbrechungen verkürzen die produktive Betriebszeit und können Reparatur- und Sicherheitskosten verursachen. Neue Gerätegenerationen können außerdem den Kostenvorteil älterer Geräte aufheben.
Beim Poolbeitritt sind Gebühren, Abrechnungsregeln und Zahlungsfähigkeit des Betreibers zu berücksichtigen. Cloud-Mining bedeutet gewöhnlich, für von Dritten betriebene Hashrate zu bezahlen. Käufer hängen davon ab, dass der Anbieter diese tatsächlich bereitstellt und seinen Vertrag erfüllt. Beworbene Erträge ersetzen keine Überprüfung des tatsächlichen Betriebs.
Energie- und regulatorische Anforderungen
Ob Mining an einem Ort betrieben werden kann, hängt auch von lokalen Anforderungen an Stromnutzung, Standort, Lärm, Steuern und die betreffenden Tätigkeiten ab. Diese unterscheiden sich regional und können sich ändern. Die Teilnahmeerlaubnis des Protokolls bedeutet nicht, dass Geräte überall ohne Weiteres aufgestellt werden dürfen.
Mining zu verstehen erfordert daher eine gemeinsame Betrachtung von Netzwerkmechanismus, Geräteinvestition und realen Betriebsbedingungen, nicht nur der möglichen Tokenbelohnung.
Verwandte Begriffe
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Quellen
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