TL;DR
Im Rahmen des Krypto-Mining-Prozesses werden Blockchain-Transaktionen verifiziert und validiert und gleichzeitig neue Einheiten einer Kryptowährung erzeugt.
Die von Minern geleistete Arbeit, die enorme Rechenkapazitäten erfordert, trägt dazu bei, das Blockchain-Netzwerk sicher zu halten.
Was ist Krypto-Mining?
Krypto-Mining gewährleistet die Sicherheit und dezentrale Natur von Kryptowährungen 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 hinzugefügt werden. Mining ist ein entscheidendes Element, das es Bitcoin ermöglicht, ohne eine zentrale Instanz zu funktionieren.
Darüber hinaus kann mittels Krypto-Mining das bestehende Angebot einer Kryptowährung erhöht werden. Das Mining folgt einer Reihe von fest vorgegebenen Regeln, die den Prozess steuern und verhindern, dass jemand willkürlich neue Coins erzeugt. Diese Regeln sind in die zugrundeliegenden Kryptowährungsprotokolle integriert und werden von dem gesamten Netzwerk aus Tausenden 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 Crypto-Mining?
Nachdem neue Blockchain-Transaktionen aufgegeben wurden, werden sie an den sogenannten Memory-Pool gesendet. Die Aufgabe eines Miners ist es, die Gültigkeit dieser ausstehenden Transaktionen zu überprüfen und sie in Blöcken 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 dafür verantwortlich, unbestätigte Transaktionen aus dem Memory-Pool zu erfassen und sie zu einem Blockkandidaten zusammenzuführen.
Der Miner versucht dann, diesen Kandidatenblock in einen gültigen, 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 Belohnung in Form von neu geschaffenen Einheiten der entsprechenden Kryptowährung zuzüglich der von den Nutzern gezahlten Transaktionsgebühren. 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 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 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 übrig bleibt. Dieser letzte Hash wird auch 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 validieren 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 – dies 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 das so lange, bis ein Miner einen gültigen Block-Hash findet. Derjenige, der ihn gefunden hat, verbreitet nun seinen Block im Netzwerk. Alle anderen Knoten prüfen, ob der Block und sein Hash-Wert gültig sind. Ist dies der Fall, fügen sie den neuen Block ihrer Kopie der Blockchain hinzu.
So wird der Blockkandidat 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 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, erhöht 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 schürfen. Durch diese Anpassungen bleibt die 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 angewendeten 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 PoW-Modell erforderlichen Hash-Funktionen auszuführen. In den Anfängen von Bitcoin waren die Kosten und Eintrittsbarrieren für das Mining niedrig, und 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 alle 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 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 für 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 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 und regelmäßig ersetzt werden müssen. Selbst ohne Berücksichtigung der Stromkosten ist ASIC-Mining eine der teuersten Mining-Methoden.
Mining-Pools
Da nur der Miner eine Blockbelohnung erhält, der zuerst den richtigen Hash findet, ist die Wahrscheinlichkeit, in einer Mining-Runde 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 eines 51%-Angriffs auf die Netzwerke.
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 Rechenleistung erfordert, werden böswillige Akteure abgeschreckt.
Wie wir gesehen haben, werden Transaktionen in einem PoW-Netzwerk von Minern verifiziert, die miteinander konkurrieren, um komplexe kryptografische Rätsel mit spezieller Mining-Hardware zu lösen. Der erste Miner, der eine gültige Lösung findet, kann seinen Block an die Blockchain anhängen 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 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 Minings genau ab, bevor sie damit beginnen.
Die Rentabilität von Krypto-Mining hängt von mehreren Faktoren ab. Einer davon ist die Entwicklung der Kryptowährungspreise. Steigen diese gegenüber Fiatwährungen wie EUR oder USD, wird das Mining lukrativer. Umgekehrt sinkt die Rentabilität bei sinkenden Kryptowährungspreisen.
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 den neuesten Stand zu bringen, werden sie wahrscheinlich Schwierigkeiten haben, wettbewerbsfähig zu bleiben.
Zu guter Letzt sind da noch die Änderungen auf Protokollebene. Beispielsweise wirkt sich das Bitcoin-Halving auf die Rentabilität des Minings aus, da die Blockbelohnung ungefähr alle vier Jahre halbiert wird. Außerdem besteht das Risiko, dass die Kryptowährung ihren Konsensmechanismus ändert, 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. Gleichzeitig bietet es Minern die Möglichkeit, ein passives Einkommen zu generieren. Wenn du daran interessiert bist, selbst Krypto-Mining zu betreiben, dann lies bitte die Schritt-für-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
Weiterführende Lektüre
Disclaimer und Risikohinweis: Dieser Inhalt wird dir zu allgemeinen Informations- und Bildungszwecken präsentiert, ohne jegliche Zusicherung oder Garantie. Er ist weder als finanzielle, rechtliche oder sonstige professionelle Beratung noch als Empfehlung für den Kauf bestimmter Produkte oder Dienstleistungen zu verstehen. Du solltest dich von einem angemessenen professionellen Berater beraten lassen. Wenn der Artikel von einer Drittpartei verfasst wurde, beachte bitte, dass die zum Ausdruck gebrachen Ansichten diejenigen der Drittpartei sind und nicht unbedingt die der Binance Academy widerspiegeln.Bitte lies hier unseren vollständigen Disclaimer für weiterführende Informationen. Die Preise von Kryptowährungen sind volatil. Der Wert deiner Anlage kann steigen oder fallen. Es kann sein, dass du den investierten Betrag nicht zurückerhältst. Die Verantwortung für deine Anlageentscheidungen liegt allein bei dir. Die Binance Academy haftet nicht für etwaige Verluste, die du erleidest. Die hier bereitgestellten Informationen stellen keine finanzielle, rechtliche oder sonstige Beratung dar. Weitere Informationen findest du in unseren Nutzungsbedingungen und unserem Risikohinweis.