Difficulty: Warum ist Bitcoin-Mining so kompliziert?

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Difficulty: Warum ist Bitcoin-Mining so kompliziert?

Die Hauptaufgabe beim Bitcoin-Mining ist es, Transaktionen zu überprüfen und zu validieren. Dass es dabei zu Schwierigkeiten mit der Größenordnung kommen kann, haben wir bereits erklärt. Wie es bei diesem Prozess kompliziert wird, erfahrt ihr heute – in der Erklärung der Difficulty.

Die Aufgabe der Blockchain ist es – ganz grob ausgedrückt – Datenpakete zu versenden. Dabei muss sie sicherstellen, dass beim Versenden dieser Transaktionen alles mit rechten Dingen vor sich geht. Dafür hat sich Satoshi Nakamoto in seinem Bitcoin-White-Paper unter anderem eine Möglichkeit ausgedacht, die sich „Difficulty” nennt – die Schwierigkeit, Transaktionen zu prüfen.

Die Merkle-Root

Die Bitcoin-Blockchain verwendet den Proof-of-Work-Mechanismus, um Transaktionen zu überprüfen. Bei diesem Konsensmechanismus werden alle in jüngster Zeit zusammengekommenen Transaktionen zusammengefasst und über einen Verschlüsselungsmechanismus in eine Zeichenkette umgewandelt. Diese Zeichenkette ist die Merkle-Root. Die Merkle-Root kann man sich dann als Seriennummer vorstellen, die die Informationen über die entsprechenden Daten enthält. Sobald sie jemand bestätigt hat, wird sie in der Blockchain gespeichert, ein neuer Block hängt sich an die Kette.

So weit so gut – eine Kette von Blöcken, die eine Seriennummer enthält. Außer der Merkle-Root enthält jeder Block eine Beschreibung des vorigen Blocks. Auch hier hat man es mit einer Zeichenkette, dem Hash zu tun. Zusätzlich enthalten die Blöcke noch einen Zeitstempel, der wiederum dabei hilft, die Transaktionen und Blöcke auf ihre Richtigkeit hin zu überprüfen. Hinzu kommen letztlich noch weitere Informationen wie die Versionsnummer des jeweiligen Bitcoin-Protokolls und eine Zählervariante.

Difficulty – komplizierte Rechenschritte

Nun spricht man beim Bitcoin-Mining immer von „komplizierten Rechenschritten“, die die Rechner lösen müssen, um Bitcoin zu schürfen. Dies rührt letztlich daher, dass die beschriebenen Hashs bestimmte Eigenschaften haben müssen. So haben sie ein Target: Der Hash muss mit einer bestimmten Menge Nullen beginnen. Um das zu sichern, enthält die Hash einen Zähler, der so lange variiert wird, bis die Anzahl der Nullen zu Beginn des Hashs dem Ziel entspricht. Dieser Zähler, man stelle ihn sich wie einen Stromzähler vor, nennt man Nonce.

Die Funktion des Nonce ist es, bestimmte Berechnungen auszuschließen. Die Größe, die die Schwierigkeit bemisst, einen neuen Block zu erzeugen, ist letztlich die Difficulty. Derzeit liegt die Difficulty bei ungefähr 3 Milliarden. Die (Un)Wahrscheinlichkeit, den „komplizierten Rechenschnitt“ auf Anhieb zu lösen, liegt entsprechend bei 1:3 Milliarden. Da das Errechnen neuer Blocks zeitlich festgesetzt ist – alle 10 Minuten soll ein Block erzeugt werden –, wird diese Difficulty mit der Zeit angepasst.

Der Wettbewerb um die richtige Lösung

Bitcoin-Miner stehen letztlich im Wettbewerb, den richtigen Block zu finden. Schaffen sie das, bekommen sie eine Belohnung – und zwar Bitcoin. Auch diese Zahl ist festgesetzt: Für den richtigen Block bekommen Miner momentan 12,5 Bitcoin – eine Zahl, die alle 210.000 Blocks halbiert wird. Da die maximale Bitcoin-Menge auf 21 Millionen begrenzt ist, ist Bitcoin kein inflationäres System wie die Fiatwährungen. Eine weitere Belohnung für die Miner liegt übrigens in den Transaktionsgebühren, Näheres dazu im Artikel zur Skalierbarkeit.

Das war ein kleiner Einblick in die technische Seite von Bitcoin. Wer es noch genauer wissen will, sei vor allem auf unsere Tutorials und die Artikel verwiesen, auf die diese Kolumne aufbaut. Viel Spaß beim Lesen!

BTC-ECHO

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