Zusammenfassung:
Mining ist ein wichtiger Teil des Prozesses der Durchführung und Validierung von Blockchain-Transaktionen. Im Rahmen des Mining werden neue Einheiten einer Kryptowährung erzeugt.
Die von Minern geleistete Arbeit, die enorme Rechenkapazitäten erfordert, trägt dazu bei, das Blockchain-Netzwerk sicher zu halten.
Miner erfassen ausstehende Transaktionen und bündeln sie zu einem Block, der dann im Blockchain-Netzwerk verbreitet wird. Wird der Block von den Validierungsknoten genehmigt, erhält der Miner die Blockbelohnung.
Die Rentabilität des Krypto-Mining hängt von Faktoren wie der Effizienz der Hardware, den Stromkosten, der Marktvolatilität und eventuellen Änderungen der Blockchain-Protokolle ab.
Was ist Krypto-Mining?
Stell dir ein weltweit verteiltes, digitales Hauptbuch (Ledger) vor, in dem jede Kryptowährungstransaktion aufgezeichnet wird. Durch Mining wird sichergestellt, dass dieses Ledger fehlerfrei und sicher bleibt. Miner verwenden spezielle Computer, um ein schwieriges Rätsel zu lösen (im Wesentlichen müssen sie eine große Zahl erraten). Wer dieses Rätsel zuerst löst, darf Transaktionen organisieren und bestätigen und erhält als Belohnung Kryptowährungen.
Krypto-Mining spielt eine entscheidende Rolle für die Sicherheit von Kryptowährungen wie Bitcoin (BTC). Es ist der Prozess, durch den Transaktionen der Nutzer verifiziert und zum offenen Ledger der Blockchain hinzugefügt werden. Das Mining ist eines der zentralen Elemente, die die dezentrale Funktionsweise des Bitcoin-Netzwerks ohne zentrale Autorität gewährleisten.
Darüber hinaus kann mittels Krypto-Mining das bestehende Angebot einer Kryptowährung erhöht werden. Das mag zwar wie Gelddrucken klingen, aber Mining folgt einer Reihe von fest vorgegebenen Regeln, die den Prozess steuern und verhindern, dass jemand willkürlich neue Coins erzeugt. Diese Regeln sind in das zugrundeliegende Protokoll integriert und werden durch das verteilte Netzwerk von Knoten durchgesetzt.
Um neue Kryptowährungseinheiten zu erzeugen, setzen Miner ihre Rechenleistung zur Lösung komplexer kryptografischer Rätsel ein. Der erste Miner, der das Rätsel löst, hat das Recht, einen neuen Block von Transaktionen zur Blockchain hinzuzufügen und ihn an das Netzwerk zu senden.
Wie funktioniert das Krypto-Mining?
Die kurze Antwort
1. Transaktionen werden zu einem Block zusammengefasst. Wenn jemand Kryptowährungen sendet oder empfängt, werden die ausstehenden Transaktionen zu einem „Block“ gebündelt, der bestätigt werden muss.
2. Miner lösen ein Rätsel. Miner verwenden spezielle Computer, um eine bestimmte Zahl, die sogenannte Nonce, zu erraten, die in Kombination mit den Blockdaten ein Ergebnis unterhalb eines bestimmten Zielwerts ergibt. Mining ist wie eine Lotterie, bei der die Miner einen bestimmten Wert finden müssen, um das mathematische Rätsel zu lösen.
3. Der Block wird zu Blockchain hinzugefügt. Der Miner, der das Rätsel zuerst löst, darf seinen Block zur Blockchain hinzufügen. Die anderen Miner überprüfen diesen Block, um sicherzustellen, dass er gültig ist.
4. Der erfolgreiche Miner erhält die Blockbelohnung. Der siegreiche Miner erhält eine Belohnung, die aus neu geschaffenen Einheiten der Kryptowährung sowie Transaktionsgebühren aus dem von ihm erstellten Block besteht.
Die lange Antwort
Nachdem neue Blockchain-Transaktionen aufgegeben wurden, werden sie an den sogenannten Memory-Pool (oder Mempool) gesendet. Validierungsknoten sind für die Überprüfung der Gültigkeit von Transaktionen zuständig. Die Aufgabe eines Miners ist es, diese ausstehenden Transaktionen zu sammeln und in Blöcken zu organisieren. Bitte beachte, dass einige Miner auch Validierungsknoten betreiben, aber Mining-Knoten und Validierungsknoten sind aus technischer Sicht unterschiedlich.
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 dafür verantwortlich, unbestätigte Transaktionen aus dem Memory-Pool zu erfassen und sie zu einem Kandidatenblock zu bündeln.
Der Miner versucht dann, diesen Kandidatenblock in einen bestätigten Block zu überführen. Dazu muss er ein komplexes mathematisches Problem lösen, das eine extrem hohe Rechenkapazität erfordert. Für jeden erfolgreich geschürften Block erhält der Miner eine Blockbelohnung in Form von neu geschaffenen Einheiten der entsprechenden Kryptowährung zuzüglich der von den Nutzern gezahlten Transaktionsgebühren. Schauen wir uns das genauer 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 fügt 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 löst die Erzeugung neuer Coins aus. In den meisten Fällen ist diese Transaktion die erste, die in einen neuen Block aufgenommen wird, gefolgt von einer Gruppe ausstehender Transaktionen, die auf ihre Validierung warten.
Schritt 2: Erstellung eines Merkle-Baums
Nachdem jede Transaktion gehasht wurde, werden die Hashes zu 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 übrig bleibt. Dieser letzte Hash wird als Root-Hash (oder Merkle-Root) bezeichnet und ist der Hash, der alle vorhergehenden Hashes repräsentiert, die zu seiner Erzeugung verwendet wurden.
Schritt 3: Suche nach einem gültigen Block-Header (Block-Hash)
Ein Block-Header dient als Kennung für 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. Außerdem müssen sie eine zufällige Zahl hinzufügen, die sogenannte Nonce.
Wenn ein Miner also seinen Kandidatenblock bestätigen möchte, 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 gültiger Hash erzeugt wird.
Der Root-Hash und der Hash des vorherigen Blocks können nicht geändert werden, also müssen die Miner die Nonce mehrmals ändern, bis ein gültiger Hash gefunden wird. Um gültig 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 – dieser Zielwert wird als Mining-Schwierigkeit bezeichnet.
Schritt 4: Verbreitung des erstellten Blocks
Wie gesehen, müssen die Miner den Block-Header wiederholt mit verschiedenen Nonce-Werten hashen. Sie tun dies, bis sie einen gültigen Block-Hash finden. Wenn ein Miner einen gültigen Block-Hash findet, verbreitet er den Block im Netzwerk. Dann prüfen alle anderen Validierungsknoten, ob der Block gültig ist. Ist dies der Fall, fügen sie den neuen Block ihrer Kopie der Blockchain hinzu.
So wird der Kandidatenblock zu einem bestätigten Block. Die Miner, die keinen gültigen 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 gültigen Block verbreiten, sodass im Netzwerk zwei konkurrierende Blöcke bestehen. Die Miner beginnen dann mit der Erstellung des nächsten Blocks auf der Grundlage des Blocks, den sie zuerst erhalten haben, was dazu führt, dass sich das Netzwerk vorübergehend in zwei verschiedene Versionen der Blockchain aufteilt.
Der Wettbewerb zwischen diesen Blöcken geht weiter, bis der nächste Block auf einen der zwei konkurrierenden Stränge der Blockchain gesetzt wird. Der Strang, der als erster den nachfolgenden Block hinzugefügt bekommt, gilt als der Gewinner. Der Block, der verworfen werden muss, wird als „Orphan Block“ oder „Stale Block“ bezeichnet. Alle Miner, die diesen Block zu ihrer Blockchain-Kopie hinzugefügt haben, müssen ihn durch den Gewinner-Block ersetzen.
Welche Faktoren beeinflussen die Mining-Schwierigkeit?
Die Mining-Schwierigkeit wird regelmäßig vom Protokoll geändert, um eine konstante Rate für die Erzeugung neuer Blöcke und damit eine gleichmäßige und vorhersehbare Ausgabe neuer Coins zu gewährleisten. Die Schwierigkeit wird proportional zur Rechenleistung (Hashrate) angepasst, die dem Netzwerk zur Verfügung steht.
Wenn dem Netzwerk neue Miner beitreten und der Wettbewerb zunimmt, wird die Mining-Schwierigkeit erhöht, um zu verhindern, dass die durchschnittliche Blockzeit kürzer wird. Verlassen dagegen viele Miner das Netzwerk, sinkt die Mining-Schwierigkeit, sodass es einfacher wird, einen neuen Block zu erstellen. Durch diese Anpassungen bleibt die durchschnittliche Blockzeit konstant, unabhängig von der Gesamt-Hashing-Kapazität des Netzwerks.
Welche Arten von Krypto-Mining gibt es?
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Kryptowährungen zu schürfen. Die erforderliche Ausrüstung und die angewandten Methoden ändern sich mit dem Aufkommen neuer Hardware und Konsensalgorithmen. In der Regel verwenden Miner spezielle Computer, um komplizierte kryptografische Gleichungen zu lösen. Werfen wir einen Blick auf einige der gängigsten Mining-Methoden.
CPU-Mining
Beim CPU-Mining wird die Central Processing Unit (CPU) eines Computers verwendet, um die für das Proof of Work (PoW)-Modell erforderlichen Hash-Funktionen auszuführen. In den Anfängen von Bitcoin waren die Kosten und Eintrittsbarrieren für das Mining niedrig. Die Mining-Schwierigkeit konnte von einer normalen CPU bewältigt werden, sodass jeder versuchen konnte, Bitcoin (und andere Kryptowährungen) zu schürfen.
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 die meisten Miner spezielle Hardware verwenden.
GPU-Mining
Grafikprozessoren (GPUs) sind darauf ausgelegt, eine Vielzahl von Anwendungen gleichzeitig zu verarbeiten. Sie werden in der Regel für Videospiele oder Grafik-Rendering verwendet, können aber auch für das Mining genutzt werden.
GPUs sind relativ preiswert und flexibler einsetzbar als hochspezialisierte 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 für einen einzigen spezifischen Zweck konzipiert. Im Kryptobereich bezieht sich der Begriff auf spezielle Hardware, die ausschließlich für das Mining entwickelt wurde. ASIC-Mining ist hocheffizient, aber vergleichsweise teuer.
Da es sich um die Mining-Spitzentechnologie handelt, sind die Kosten für eine Einheit viel höher als die einer CPU oder GPU. Hinzu kommt, dass die ständige Weiterentwicklung der ASIC-Technologie dazu führen kann, dass ältere ASIC-Modelle schnell unrentabel werden. Dies macht ASIC-Mining zu einer der teuersten Mining-Methoden, aber es ist die effizienteste und kann bei entsprechender Skalierung profitabel sein.
Mining-Pools
Da die Blockbelohnung nur an den ersten erfolgreichen Miner vergeben wird, ist die Wahrscheinlichkeit, einen Ertrag zu erzielen, äußerst gering. Miner mit einem geringen Anteil an der Mining-Rechenleistung haben nur eine sehr kleine Chance, den nächsten Block aus eigener Kraft zu finden. Mining-Pools bieten eine Lösung für 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.
Während jedoch Mining-Pools für einzelne Miner hinsichtlich der Hardware- und Stromkosten vorteilhaft sein können, erhöht sich durch ihre Dominanz im Krypto-Mining das Risiko der Zentralisierung des Netzwerks und eines 51 %-Angriffs.
Cloud-Mining
Anstatt Ausrüstung zu kaufen, mieten Cloud-Miner Rechenleistung von einem Cloud-Mining-Anbieter. Dies ist eine einfachere Möglichkeit, mit dem Mining zu beginnen, birgt aber auch gewisse Risiken wie Betrug oder geringere Rentabilität. Wenn du Cloud-Mining ausprobieren möchtest, dann wähle einen seriösen Anbieter wie Binance.
Was ist Bitcoin-Mining und wie funktioniert es?
Bitcoin ist das bekannteste und populärste Beispiel für eine schürfbare Kryptowährung. Das Mining von Bitcoin basiert auf dem PoW-Konsensalgorithmus.
PoW ist der ursprüngliche 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 Mengen an Strom und Rechenleistung erfordert und daher sehr teuer ist, werden böswillige Akteure abgeschreckt.
Wie wir gesehen haben, werden ausstehende Transaktionen in einem PoW-Netzwerk von Minern organisiert und zu Blöcken gebündelt. Die Miner wetteifern darum, mit spezieller Mining-Hardware komplexe Rätsel zu lösen. Der erste Miner, der eine gültige Lösung findet, kann seinen Block im Blockchain-Netzwerk verbreiten. Wenn die Validierungsknoten seinen Block akzeptieren, erhält der Miner die Blockbelohnung.
Die Höhe der Blockbelohnung variiert von einer Blockchain zur anderen. Diejenige der Bitcoin-Blockchain betrug im Dezember 2024 zum Beispiel 3,125 BTC. Aufgrund des Bitcoin Halving 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 rentabel?
Es ist zwar weiterhin möglich, mit dem Mining von Kryptowährungen Geld zu verdienen, aber es erfordert eine sorgfältige Analyse, Planung und Risikosteuerung. Krypto-Mining ist mit hohen Investitionen verbunden, z. B. für Hardware, und birgt Risiken wie Preisschwankungen der entsprechenden Kryptowährungen und Änderungen des zugrundeliegenden Protokolls. Um diese Risiken zu mindern, setzen Miner häufig eine Risikosteuerung um und wägen die potenziellen Erträge und Kosten des Mining genau ab.
Die Rentabilität von Krypto-Mining hängt von mehreren Faktoren ab. Einer davon ist die Entwicklung der Kryptopreise. Steigen diese gegenüber Fiatwährungen wie EUR oder USD, wird das Mining lukrativer. Umgekehrt sinkt die Rentabilität bei sinkenden Kryptopreisen.
Die Effizienz der Mining-Hardware ist ebenfalls ein entscheidender Faktor für die Rentabilität von Krypto-Mining. Mining-Hardware kann teuer sein, weshalb Miner deren Kosten mit dem potenziellen Ertrag aus Blockbelohnungen abwägen müssen. Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sind die Stromkosten. Wenn diese zu hoch sind, könnten sie die Erträge übersteigen und das Mining unrentabel machen.
Mining-Hardware muss auch relativ häufig aufgerüstet werden, da sie in der Regel recht schnell veraltet. Neue Modelle übertreffen schnell die alten, und wenn Miner nicht über das nötige Budget verfügen, um ihre Computer auf dem neuesten Stand zu halten, werden sie wahrscheinlich Schwierigkeiten haben, wettbewerbsfähig zu bleiben.
Schließlich kann es auf Protokollebene zu erheblichen Änderungen kommen. Beispielsweise wirkt sich das Bitcoin Halving auf die Rentabilität des Mining aus, da die Blockbelohnung ungefähr alle vier Jahre halbiert wird. Es besteht auch das Risiko, dass der Mining-Prozess durch eine andere Validierungsmethode ersetzt wird. So könnte die Kryptowährung ihren Konsensmechanismus ändern, wie es bei Ethereum im September 2022 mit dem vollständigen Wechsel von PoW zu PoS (Proof of Stake) geschah.
Fazit
Krypto-Mining ist ein Grundpfeiler von Bitcoin und anderen PoW-Blockchains, da es dazu beiträgt, das Netzwerk sicher zu halten und eine gleichmäßige Ausgabe neuer Coins zu gewährleisten.
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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