Hash Rate

Die Hash Rate misst die gesamte Rechenleistung in Proof-of-Work-Netzwerken wie Bitcoin.

Die Hash Rate ist eine wichtige Metrik für das Mining von Kryptowährungen. Sie lässt sich auf der einen Seite auf einzelne Computer anwenden. Auf der anderen Seite lässt sich auch die gesamte Hash Rate einer Kryptowährung aufzeigen.

Betrachten wir zuerst die Hash Rate eines einzelnen Computers. Hier ist maßgeblich die Hardware des Computers für die Hash Rate verantwortlich. Wenn der Computer einen qulitativ hochwertigen CPU (Prozessor) und GPU (Grafikkarte) hat, wird auch die Hash Rate entsprechend gut ausfallen. Der Computer versucht hier jeweils immer, das Proof-of-Work-Puzzle zu lösen und vergleicht seine Lösung mit dem erforderlichen Ziel.

Ein Hash pro Sekunde ist eine Hash Rate von 1 H/s. Hochgezählt wird die Hash Rate wie die Byte beim Computer. Das heißt 1000 Hashes sind 1 Kilo Hash, 1000 Kilo Hash sind 1 Mega Hash und so weiter.

Was ist ein ASIC?

Bitcoin existiert bereits seit über 10 Jahren. In dieser Zeit hat sich auch die Hardware rund um das Mining drastisch verbessert. Mittlerweile gibt es Unternehmen, die sich auf die Produktion von Bitcoin Mining Hardware spezialisiert haben. Eine Erfindung im Bitcoin Mining sind die sogenannten ASICs.

ASIC ist die Abkürzung für Application Specific Integrated Circuit. Anders gesagt ist ein ASIC ein Stück Hardware, das darauf optimiert ist, nur eine Aufgabe zu erledigen. Im Fall der Bitcoin Mining Hardware ist diese Aufgabe das Hashen.

Weil ein ASIC wirklich nur diese eine Funktion hat, kann alles weitere entsprechend optimiert werden. ASICs haben so einen relativ niedrigen Energieverbrauch für eine vergleichsweise hohe Hash Rate. Mit einem handelsüblichen ASIC lässt sich eine Hash Rate von bis zu 14 TH/s erzielen. Ausgeschrieben entspricht das: 14000000000000 Hashes in der Sekunde. Und das ist nur ein einzelner ASIC.

Mining Pools und die Wahrscheinlichkeit, den nächsten Block zu finden

Die Hash Rate des gesamten Bitcoin-Netzwerks ist gigantisch. Deswegen minen die wenigsten für sich alleine. Statdessen schließen sich Miner häufig zu sogenannten Mining Pools zusammen.

Der Vorteil des gemeinschaftlichen Minings besteht darin, dass man zusammen über eine höhere Hash Rate verfügt als alleine. Die Wahrscheinlichkeit, den nächsten Block in Bitcoin zu finden, lässt sich mit der dieser Formel errechnen:

Eigene Hash Rate / gesamte Hash Rate des Netzwerks = Wahrscheinlichkeit den nächsten Block zu finden

Wenden wir diese Formel zur Illustration auf ein fiktives Beispiel an. Angenommen, wir besitzen einen ASIC mit einer Hash Rate von 1 TH/s und die Hash Rate des Netzwerks ingesamt beträgt 1 Exa-Hash pro Sekunde. Dann lautet die Rechnung: 1 TH/s / 1000000 TH/s = 0,0000001

Die Chance, auf eigene Faust einen Block zu finden ist also sehr gering. Sie beträgt 0,00001 Prozent. Statistisch gesprochen bedeutet dies, dass bei einer Millionen Blöcken einer von mir gefunden wird. Nicht sehr gute Aussichten.

Erweitern wir unser Gedankenbeispiel ein wenig: Für eine höhere Erfolgschance schließen wir uns einem Mining Pool an. Mit unserem Terra-Hash hat der Mining Pool jetzt 1000 TH/s. Die Rechnung lautet dann: 1000 TH/s / 1000000 TH/s = 0,0001

Mit anderen Worten ist unsere Chance auf den nächsten Block ist plötzlich auf 0,01 Prozent gestiegen. Von 1000 Blöcken wird unser Pool voraussichtlich einen finden. Allerdings wird die Belohnung des Blocks unter allen Minern entsprechend ihrer beigesteuerten Hash Rate aufgeteilt. So ist das Pool Mining nicht per se profitabler, sondern nur verlässlicher, da man öfter einen Block findet. Die Auszahlungen finden regelmäßiger statt, fallen allerdings auch kleiner aus.

Die Hash Rate des Bitcoin-Netzwerks

Das Bitcoin-Netzwerk gilt bisweilen als eines der sichersten Systeme der Welt. Das liegt zum einen an der verwendeten Kryptographie, zum anderen an der gesamten Hash Rate im Netzwerk.

Im Januar 2019 lag die Hash Rate des Bitcoin-Netzwerks bei 43 Exa-Hash pro Sekunde. Der Graph zeigt die Entwicklung über die Monate und Jahre ab Anfang 2018.

Die Ökonomie des Minings

Die Hash Rate des Netzwerks steht nicht direkt mit dem Preis im Verhältnis, allerdings besteht eine indirekte Verbindung. Je wertvoller die Belohnung für das Finden eines Blockes ist, desto mehr kann ein Miner für die Suche investieren. Anders gesagt: je höher der Bitcoin-Kurs, desto höher die Netzwerk-Hash Rate. Jedoch reagiert die Hash Rate meist verzögert auf die Kursschwankungen.

Hier spielen auch die Energiekosten des Minings eine große Rolle. Denn die Energie ist die reale Ressource, die aufgewendet wird für den Mining-Prozess. Wenn ein Miner günstigen Strom bekommt, kann er für dasselbe Geld mehr Hash Rate im Netzwerk kommandieren. So setzt sich das Mining zum einen aus der Effizienz der Hardware (der ASICs) zum anderen aus den Energiekosten zusammen.

Ein weiteres, fiktives Beispiel hilft der Illustration:

Ein Miner hat einen ASIC mit 10 TH/s, der 1000 Watt oder 1 kW in der Stunde verbraucht. Jetzt ist es für den Miner vonnöten, seinen Strom so günstig wie möglich einzukaufen. Wenn die Kilowattstunde 1 Cent kostet, dann bezahlt der Miner vereinfacht gesprochen 7,2 € pro Monat für seinen ASIC.

Wenn die Kilowattstunde hingegen 10 Cent kostet, bezahlt der Miner für die gleiche Leistung 72 € pro Monat.

Daran können wir erkennen, warum ein Miner auf günstigen Strom angewiesen ist. Mehr noch, je nach Land ist das Mining profitabel oder nicht. In Deutschland kostet die Kilowattstunde ungefähr 25 Cent. Daher hat ein Miner in China bspw. einen Vorteil, denn er kann für dasselbe Geld mehr ASIC-Miner betreiben.

Angenommen der Block Reward beträgt 100.000 €. Wenn ein Miner 25 Prozent der Hash Rate im Netzwerk hat, findet er durchschnittlich jeden vierten Block. Das heißt, im Schnitt verdient der Miner 25.000 € pro Block und kann so im Monat ungefähr 108.000.000 € für Strom ausgeben (6 Blöcke pro Stunde x 24 Stunden am Tag x 30 Tage im Monat x 25.000 € = 108.000.000€ pro Monat). Hat der Miner nun einen Strompreis von einem 1 Cent, kann er 15 Millionen ASICs betreiben und erzielt damit eine insgesamte Hash Rate von 150 Millionen TH/s (oder 15 Exa-Hashes pro Sekunde). Bei einem Strompreis von 10 Cent kann er nur 1,5 Millionen ASICs betreiben und hat folglich auch nur eine Hash Rate von 15 Millionen TH/s (oder 1,5 Exa-Hashes pro Sekunde) für das gleiche Geld.

Natürlich ist die obige Rechnung stark vereinfacht und geht von einer statischen Mining-Landschaft aus. In der Realität schwankt jedoch die Hash Rate im Netzwerk (wie sich auch aus der Figur oben entnehmen lässt). Allerdings stellt sie dennoch die grundlegende Überlegung eines Miners dar. Es zeigt auf, dass das Mining von der Effizienz der ASICs abhängt (wie hoch wären die Energiekosten, wenn der ASIC nur 100 Watt für 10 TH/s braucht) und von den Strompreisen (wie im Beispiel oben). Je besser diese beiden Faktoren sind, desto wettbewerbsfähiger ist ein Miner.

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