Was ist Krypto-Mining und wie funktioniert es?
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Was ist Krypto-Mining und wie funktioniert es?

Was ist Krypto-Mining und wie funktioniert es?

Anfänger
Veröffentlicht Apr 13, 2023Aktualisiert Jun 8, 2023
11m

TL;DR

  • Im Rahmen des Krypto-Mining-Prozesses werden Blockchain-Transaktionen verifiziert und validiert und gleichzeitig neue Einheiten einer Kryptow√§hrung erzeugt.

  • Die von Minern geleistete Arbeit, die enorme Rechenkapazit√§ten erfordert, tr√§gt dazu bei, das Blockchain-Netzwerk sicher zu halten.

Was ist Krypto-Mining?

Krypto-Mining gew√§hrleistet die Sicherheit und dezentrale Natur von Kryptow√§hrungen wie Bitcoin, die auf einem Proof-of-Work (PoW)-Konsensmechanismus basieren. Es ist der Prozess, durch den Transaktionen der Nutzer verifiziert und zum offenen Ledger der Blockchain hinzugef√ľgt werden. Mining ist ein entscheidendes Element, das es Bitcoin erm√∂glicht, ohne eine zentrale Instanz zu funktionieren.

Dar√ľber hinaus kann mittels Krypto-Mining das bestehende Angebot einer Kryptow√§hrung erh√∂ht werden. Das Mining folgt einer Reihe von fest vorgegebenen Regeln, die den Prozess steuern und verhindern, dass jemand willk√ľrlich neue Coins erzeugt. Diese Regeln sind in die zugrundeliegenden Kryptow√§hrungsprotokolle integriert und werden von dem gesamten Netzwerk aus Tausenden von Knoten durchgesetzt.

Um neue Kryptow√§hrungseinheiten zu erzeugen, setzen Miner ihre Rechenleistung zur L√∂sung komplexer kryptografischer R√§tsel ein. Der erste Miner, der das R√§tsel l√∂st, hat das Recht, einen neuen Block von Transaktionen zur Blockchain hinzuzuf√ľgen und ihn an das Netzwerk zu senden.

Wie funktioniert das Crypto-Mining?

Nachdem neue Blockchain-Transaktionen aufgegeben wurden, werden sie an den sogenannten Memory-Pool gesendet. Die Aufgabe eines Miners ist es, die G√ľltigkeit dieser ausstehenden Transaktionen zu √ľberpr√ľfen und sie in Bl√∂cken zu gruppieren.

Man kann sich einen Block als eine von vielen Seiten des Blockchain-Ledgers vorstellen, auf der mehrere Transaktionen (zusammen mit anderen Daten) aufgezeichnet werden. Ein Mining-Knoten ist daf√ľr verantwortlich, unbest√§tigte Transaktionen aus dem Memory-Pool zu erfassen und sie zu einem Blockkandidaten zusammenzuf√ľhren.

Der Miner versucht dann, diesen Kandidatenblock in einen g√ľltigen, best√§tigten Block zu √ľberf√ľhren. Dazu muss er ein komplexes mathematisches Problem l√∂sen, das eine extrem hohe Rechenkapazit√§t erfordert. F√ľr jeden erfolgreich gesch√ľrften Block erh√§lt der Miner eine Belohnung in Form von neu geschaffenen Einheiten der entsprechenden Kryptow√§hrung zuz√ľglich der von den Nutzern gezahlten Transaktionsgeb√ľhren. Schauen wir uns den Mining-Prozess im Detail an.

Schritt 1: Hashing von Transaktionen

Der erste Schritt beim Mining eines Blocks besteht darin, ausstehende Transaktionen dem Memory-Pool zu entnehmen und dann nacheinander eine Hash-Funktion auf sie anzuwenden. Jedes Mal, wenn ein Datensatz eine Hash-Funktion durchläuft, wird ein fester Wert, der sogenannte Hash, erzeugt.

Beim Mining besteht der Hash jeder Transaktion aus einer Zeichenfolge aus Zahlen und Buchstaben, die als Kennung zur eindeutigen Identifizierung dient. Der Transaktions-Hash repräsentiert alle Daten, die in dieser Transaktion enthalten sind.

Neben dem Hashing und der Aneinanderreihung der einzelnen Transaktionen f√ľgt der Miner auch eine eigene Transaktion zum Block hinzu, um die Blockbelohnung an sich selbst zu senden. Diese Transaktion wird als Coinbase-Transaktion bezeichnet und l√∂st die Erzeugung neuer Coins aus. In den meisten F√§llen ist diese Transaktion die erste, die in einen neuen Block aufgenommen wird, gefolgt von allen ausstehenden Transaktionen, die auf ihre Validierung warten.

Schritt 2: Erstellung eines Merkle-Baums

Nachdem jede Transaktion gehasht wurde, werden die Hashes in einem sogenannten Merkle-Baum (auch als Hash-Baum bekannt) strukturiert. Ein Merkle-Baum wird erzeugt, indem die Hashes der Transaktionen in Paaren gruppiert und dann gehasht werden.

Die neuen Hash-Werte werden dann erneut in Paaren gruppiert und gehasht. Der Prozess wird solange wiederholt, bis ein einziger Hash √ľbrig bleibt. Dieser letzte Hash wird auch als Root-Hash (oder Merkle-Root) bezeichnet und ist der Hash, der alle vorhergehenden Hashes repr√§sentiert, die zu seiner Erzeugung verwendet wurden.

Der Merkle-Baum gruppiert die Transaktions-Hashes in Paare und hasht sie dann.

Schritt 3: Suche nach einem g√ľltigen Block-Header (Block-Hash)

Ein Block-Header dient als Kennung f√ľr jeden einzelnen Block, d.h. jeder Block hat einen eindeutigen Hash. Bei der Erstellung eines neuen Blocks kombinieren die Miner den Hash des vorherigen Blocks mit dem Root-Hash ihres Kandidatenblocks, um einen neuen Block-Hash zu erzeugen. Au√üerdem m√ľssen sie eine zuf√§llige Zahl hinzuf√ľgen, die sogenannte Nonce.

Wenn ein Miner also seinen Kandidatenblock validieren m√∂chte, muss er den Root-Hash, den Hash des vorherigen Blocks und eine Nonce kombinieren und eine Hash-Funktion darauf anwenden. Sein Ziel ist es, diesen Vorgang so lange zu wiederholen, bis ein g√ľltiger Hash erzeugt wird.

Der Root-Hash und der Hash des vorherigen Blocks k√∂nnen nicht ge√§ndert werden, also m√ľssen die Miner die Nonce mehrmals √§ndern, bis ein g√ľltiger Hash gefunden wird. Um g√ľltig zu ein, muss die Ausgabe (Block-Hash) unter einem bestimmten, vom Protokoll festgelegten Zielwert liegen. Beim Mining von Bitcoin beginnt der Block-Hash mit einer bestimmten Anzahl von Nullen ‚Äď dies wird als Mining-Schwierigkeit bezeichnet.

Schritt 4: Verbreitung des erstellten Blocks

Wie gesehen, m√ľssen die Miner den Block-Header wiederholt mit verschiedenen Nonce-Werten hashen. Sie tun das so lange, bis ein Miner einen g√ľltigen Block-Hash findet. Derjenige, der ihn gefunden hat, verbreitet nun seinen Block im Netzwerk. Alle anderen Knoten pr√ľfen, ob der Block und sein Hash-Wert g√ľltig sind. Ist dies der Fall, f√ľgen sie den neuen Block ihrer Kopie der Blockchain hinzu.

So wird der Blockkandidat zu einem best√§tigten Block. Die Miner, die keinen g√ľltigen Hash finden konnten, verwerfen ihren Kandidatenblock, und das Mining-Rennen beginnt von vorne.

Was passiert, wenn zwei Blöcke gleichzeitig erstellt werden?

Es kann vorkommen, dass zwei Miner gleichzeitig einen g√ľltigen Block verbreiten, sodass im Netzwerk zwei konkurrierende Bl√∂cke bestehen. Die Miner beginnen dann mit der Erstellung des n√§chsten Blocks auf Grundlage des Blocks, den sie zuerst erhalten haben, was dazu f√ľhrt, dass sich das Netzwerk vor√ľbergehend in zwei verschiedene Versionen der Blockchain aufteilt.

Der Wettbewerb zwischen diesen Bl√∂cken geht weiter, bis der n√§chste Block auf einen der zwei konkurrierenden Str√§nge der Blockchain gesetzt wird. Der Strang, der als erster den nachfolgenden Block hinzugef√ľgt bekommt, gilt als der Gewinner. Der Block, der verworfen werden muss, wird als ‚ÄěOrphan Block‚Äú oder ‚ÄěStale Block‚Äú bezeichnet. Alle Miner, die diesen Block zu ihrer Blockchain-Kopie hinzugef√ľgt haben, m√ľssen ihn durch den Gewinner-Block ersetzen.

Welche Faktoren beeinflussen die Mining-Schwierigkeit?

Die Mining-Schwierigkeit wird regelm√§√üig vom Protokoll ge√§ndert, um eine konstante Rate f√ľr die Erzeugung neuer Bl√∂cke und damit eine gleichm√§√üige und vorhersehbare Ausgabe neuer Coins zu gew√§hrleisten. Die Schwierigkeit wird proportional zur Rechenleistung (Hashrate) angepasst, die dem Netzwerk zur Verf√ľgung steht.

Wenn dem Netzwerk neue Miner beitreten und der Wettbewerb zunimmt, erh√∂ht sich die Mining-Schwierigkeit, was verhindert, dass die durchschnittliche Blockzeit abnimmt. Verlassen dagegen viele Miner das Netzwerk, sinkt die Mining-Schwierigkeit, sodass es einfacher wird, einen neuen Block zu sch√ľrfen. Durch diese Anpassungen bleibt die Blockzeit konstant, unabh√§ngig von der Gesamt-Hashing-Kapazit√§t des Netzwerks.

Welche Arten von Krypto-Mining gibt es?

Es gibt verschiedene M√∂glichkeiten, Kryptow√§hrungen zu sch√ľrfen. Die erforderliche Ausr√ľstung und die angewendeten Methoden √§ndern sich mit dem Aufkommen neuer Hardware und Konsensalgorithmen. In der Regel verwenden Miner spezielle Computer, um komplizierte kryptografische Gleichungen zu l√∂sen. Werfen wir einen Blick auf einige der g√§ngigsten Mining-Methoden.

CPU-Mining

Beim CPU-Mining wird die Central Processing Unit (CPU) eines Computers verwendet, um die f√ľr das PoW-Modell erforderlichen Hash-Funktionen auszuf√ľhren. In den Anf√§ngen von Bitcoin waren die Kosten und Eintrittsbarrieren f√ľr das Mining niedrig, und die Mining-Schwierigkeit konnte von einer normalen CPU bew√§ltigt werden, sodass jeder versuchen konnte, Bitcoin (und andere Kryptow√§hrungen) zu sch√ľrfen.

Als jedoch immer mehr Menschen mit dem Mining von Bitcoin begannen und die Hashrate des Netzwerks stieg, wurde es immer schwieriger, damit Gewinne zu erzielen. Das Aufkommen spezialisierter Mining-Hardware mit höherer Rechenleistung machte das CPU-Mining schließlich fast unmöglich. Heute ist CPU-Mining wahrscheinlich nicht mehr rentabel, da alle Miner spezielle Hardware verwenden.

GPU-Mining

Grafikprozessoren (GPUs) sind darauf ausgelegt, eine Vielzahl von Anwendungen gleichzeitig zu verarbeiten. Sie werden in der Regel f√ľr Videospiele oder Grafik-Rendering verwendet, k√∂nnen aber auch f√ľr das Mining genutzt werden.

GPUs sind relativ preiswert und flexibler einsetzbar als die beliebte ASIC-Mining-Hardware. Sie können zum Mining einiger Altcoins verwendet werden, aber ihre Effizienz hängt von der Mining-Schwierigkeit und dem Algorithmus ab.

ASIC-Mining

Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ist f√ľr einen einzigen spezifischen Zweck konzipiert. In der Kryptobranche bezieht sich der Begriff auf spezielle Mining-Hardware. ASIC-Mining ist hocheffizient, aber gleichzeitig auch teuer. Da es sich um die Mining-Spitzentechnologie handelt, sind die Kosten f√ľr eine Einheit viel h√∂her als die einer CPU oder GPU.

Hinzu kommt, dass die st√§ndige Weiterentwicklung der ASIC-Technologie dazu f√ľhren kann, dass √§ltere ASIC-Modelle schnell unrentabel werden und regelm√§√üig ersetzt werden m√ľssen. Selbst ohne Ber√ľcksichtigung der Stromkosten ist ASIC-Mining eine der teuersten Mining-Methoden.

Mining-Pools

Da nur der Miner eine Blockbelohnung erh√§lt, der zuerst den richtigen Hash findet, ist die Wahrscheinlichkeit, in einer Mining-Runde einen Ertrag zu erzielen, √§u√üerst gering. Miner mit einem geringen Anteil an der Mining-Rechenleistung haben nur eine sehr kleine Chance, den n√§chsten Block aus eigener Kraft zu finden. Mining-Pools bieten eine L√∂sung f√ľr dieses Problem.

Mining-Pools sind Gruppen von Minern, die ihre Ressourcen (Hashrate) zusammenlegen, um ihre Chancen auf eine Blockbelohnung zu erhöhen. Wenn der Pool einen Block erzeugen kann, teilen sich die Miner des Pools die Belohnung entsprechend der von ihnen bereitgestellten Rechenleistung.

W√§hrend jedoch Mining-Pools f√ľr einzelne Miner hinsichtlich der Hardware- und Stromkosten vorteilhaft sein k√∂nnen, erh√∂ht sich durch ihre Dominanz im Krypto-Mining das Risiko eines 51%-Angriffs auf die Netzwerke.

Was ist Bitcoin-Mining und wie funktioniert es?

Bitcoin ist das bekannteste und popul√§rste Beispiel f√ľr eine sch√ľrfbare Kryptow√§hrung. Das Mining von Bitcoin basiert auf dem PoW-Konsensalgorithmus.

PoW ist der urspr√ľngliche Blockchain-Konsensmechanismus, der von Satoshi Nakamoto entwickelt und 2008 im Bitcoin-Whitepaper vorgestellt wurde. Der PoW-Mechanismus bestimmt, wie ein Blockchain-Netzwerk einen Konsens zwischen allen verteilten Teilnehmern erreicht, ohne dass eine dritte Partei oder eine zentrale Instanz notwendig ist. Da das Mining erhebliche Rechenleistung erfordert, werden b√∂swillige Akteure abgeschreckt.

Wie wir gesehen haben, werden Transaktionen in einem PoW-Netzwerk von Minern verifiziert, die miteinander konkurrieren, um komplexe kryptografische R√§tsel mit spezieller Mining-Hardware zu l√∂sen. Der erste Miner, der eine g√ľltige L√∂sung findet, kann seinen Block an die Blockchain anh√§ngen und die Blockbelohnung erhalten.

Die Höhe der Blockbelohnung variiert von einer Blockchain zur anderen. Diejenige der Bitcoin-Blockchain betrug im März 2023 zum Beispiel 6,25 BTC. Aufgrund des Bitcoin-Halvings verringert sich die Menge an BTC in einer Blockbelohnung alle 210.000 Blöcke (d.h. etwa alle vier Jahre) um die Hälfte.

Ist Krypto-Mining im Jahr 2023 noch rentabel?

Es ist zwar weiterhin m√∂glich, mit dem Mining von Kryptow√§hrungen Geld zu verdienen, aber es erfordert eine sorgf√§ltige Analyse, Planung und Risikosteuerung. Krypto-Mining ist mit hohen Investitionen verbunden, z.B. f√ľr Hardware, und birgt Risiken wie Preisschwankungen der entsprechenden Kryptow√§hrungen und √Ąnderungen des zugrundeliegenden Protokolls. Um diese Risiken zu mindern, setzen Miner h√§ufig eine Risikosteuerung um und w√§gen die potenziellen Ertr√§ge und Kosten des Minings genau ab, bevor sie damit beginnen.

Die Rentabilit√§t von Krypto-Mining h√§ngt von mehreren Faktoren ab. Einer davon ist die Entwicklung der Kryptow√§hrungspreise. Steigen diese gegen√ľber Fiatw√§hrungen wie EUR oder USD, wird das Mining lukrativer. Umgekehrt sinkt die Rentabilit√§t bei sinkenden Kryptow√§hrungspreisen.

Die Effizienz der Mining-Hardware ist ebenfalls ein entscheidender Faktor f√ľr die Rentabilit√§t von Krypto-Mining. Mining-Hardware kann teuer sein, weshalb Miner deren Kosten mit dem potenziellen Ertrag aus Blockbelohnungen abw√§gen m√ľssen. Ein weiterer zu ber√ľcksichtigender Faktor sind die Stromkosten. Wenn diese zu hoch sind, k√∂nnten sie die Ertr√§ge √ľbersteigen und das Mining unrentabel machen.

Mining-Hardware muss auch relativ h√§ufig aufger√ľstet werden, da sie in der Regel recht schnell veraltet. Neue Modelle √ľbertreffen schnell die alten, und wenn Miner nicht √ľber das n√∂tige Budget verf√ľgen, um ihre Computer auf den neuesten Stand zu bringen, werden sie wahrscheinlich Schwierigkeiten haben, wettbewerbsf√§hig zu bleiben.

Zu guter Letzt sind da noch die √Ąnderungen auf Protokollebene. Beispielsweise wirkt sich das Bitcoin-Halving auf die Rentabilit√§t des Minings aus, da die Blockbelohnung ungef√§hr alle vier Jahre halbiert wird. Au√üerdem besteht das Risiko, dass die Kryptow√§hrung ihren Konsensmechanismus √§ndert, wie es bei Ethereum im September 2022 mit dem vollst√§ndigen Wechsel von PoW zu PoS (Proof of Stake) geschah.

Fazit

Krypto-Mining ist ein Grundpfeiler von Bitcoin und anderen PoW-Blockchains, da es dazu beitr√§gt, das Netzwerk sicher zu halten und eine gleichm√§√üige Ausgabe neuer Coins zu gew√§hrleisten. Gleichzeitig bietet es Minern die M√∂glichkeit, ein passives Einkommen zu generieren. Wenn du daran interessiert bist, selbst Krypto-Mining zu betreiben, dann lies bitte die Schritt-f√ľr-Schritt-Anleitung in unserem Artikel Wie Krypto-Mining geht.

Mining hat bestimmte Vor- und Nachteile. Der offensichtlichste Vorteil ist der potenzielle Ertrag aus den Blockbelohnungen. Der Mining-Gewinn (oder Verlust) wird jedoch von einer Reihe weiterer Faktoren beeinflusst, darunter den Stromkosten und den Marktpreisen. Bevor du mit dem Krypto-Mining beginnst, solltest du daher deine eigenen Nachforschungen anstellen (DYOR) und alle potenziellen Risiken sorgfältig abwägen

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