Leere Blöcke, Proof of Nothing: Wieso Bitcoin Miner leere Blöcke propagieren

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Proof of Nothing: Wieso Bitcoin Miner leere Blöcke propagieren

Die Anzahl leerer Blöcke im Bitcoin-Netzwerk ist rückläufig. Vielen ist das Schürfen leerer Blöcke aber nach wie vor ein Dorn im Auge. Zu unrecht: Leere Blöcke mögen zwar negative Auswirkungen auf den Mempool haben, sie sorgen aber auf der anderen Seite für mehr Dezentralität im Bitcoin Mining. Eine Analyse.

Die Anreizstruktur des Bitcoin Minings als Balanceakt im Spannungsfeld zwischen Angebot, Nachfrage, Bitcoin-Kurs, Hash Rate und Difficulty ist komplex. Das Verhältnis zwischen Kosten und Ertrag einer Bereitstellung von Rechenleistung für das Netzwerk ist eng, das Mining somit nicht immer profitabel. Dies war von Nakamoto so auch gewollt: Bitcoin Mining hat die Sicherung des Netzwerks zum Zweck – nicht die Bereicherung der Miner.

Allen Unkenrufen zum Trotz führen sinkende Kurse aber nicht zu einer Todesspirale, wie sie etwa der Professor Atulya Sarin beschwört. Denn die Anreizstruktur des Bitcoin Minings ist ebenso komplex wie genial: Bei sinkendem Kurs sinkt logischerweise der reale Ertrag aus dem Mining. Schließlich ist die Inflationsrate im Netzwerk festgelegt, sinkende Kurse können nicht einfach mit mehr „Aufwand“, sprich einem Hochfahren der ASICS, ausgeglichen werden, indem mehr Miner mehr Bitcoin schürfen. Alle zehn Minuten kommen (aktuell) 12,5 BTC ins Netzwerk. Daran können auch die Miner nicht rütteln. Der reale Erlös aus dem Mining sinkt also im Bärenmarkt. Die Betonung liegt auf Erlös – nicht Profit. Profit ist schlicht die Differenz aus Umsatz und Kosten. Sinkt der Umsatz durch eben beschriebenen Zusammenhang können Miner trotzdem profitabel wirtschaften.

Hash Rate und Difficulty Retargeting

Und das geht so: Sinkt der Umsatz, haben Miner die Möglichkeit, einzelne Geräte vom Netz zu nehmen, sie müssen nicht gleich die ganze Farm schließen. In der Regel gehen zunächst ineffiziente Miner älterer Generationen vom Netz. Das senkt die (Strom-)Kosten und sollte in der Regel den Weg in die Profitabilität ebnen.


Leere Blöcke, Proof of Nothing: Wieso Bitcoin Miner leere Blöcke propagieren
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Man mag hier einwenden, dass weniger ASICs am Netz, sprich Hash Rate, eine geringere Chance implizieren, Blöcke erfolgreich propagieren zu können. Das ist korrekt. Abhilfe schafft allerdings der sogenannte difficulty retargeting algorithm. Schließlich kalkulieren die Netzwerkteilnehmer alle 2.016 Blöcke (etwa alle zwei Wochen) das Difficulty Level neu.

Bitcoin Difficulty Target seit August 2018. Die sprunghafte Anpassung alle zwei Wochen ist gut zu beobachten.

Eine geringe Hash Rate – wir erinnern uns: Eine Reihe von Minern haben ihre Geräte vom Netz genommen – impliziert eine geringere Target Difficulty. Das heißt, im neuen Zyklus sollte das Netzwerk nun auch mit der geringeren Hash Rate in der Lage sein, alle zehn Minuten einen Block zu propagieren.

Die Sache mit den leeren Blöcken

Doch der Coinbase Reward (12,5 BTC) ist nicht die einzige Einkommensquelle für die Miner. Schließlich dürfen sie auch alle Gebühren für Transaktionen einsammeln, die sie in den Block aufnehmen. Wieso also propagieren Miner immer noch leere Blöcke?

Schauen wir uns dazu an, welche Informationen in einem solchen Block stecken. Die Blöcke sind nämlich mitnichten leer, sie enthalten Daten wie die Coinbase-Transaktion, den Block Header und alle anderen Datensätze, die Blöcke ohnehin enthalten. Einen „leeren“ Block zu schürfen, erfordert also auch Proof of Work. Obgleich solche Blöcke keine Transaktionen enthalten, sind sie nicht nutzlos. Sie erhöhen die akkumulierte Energie, die ins Netzwerk geflossen ist, und machen die Blockchain damit sicherer.

Für das Schürfen leerer Blöcke verzichten Miner indes auf einen Teil ihres Umsatzes. Wieso? Entgegen der landläufigen Meinung erfordert das Finden leerer Blöcke fast genauso viel „work“ wie das Propagieren randvoller Blöcke. Ein Geschwindigkeitsvorteil ergibt sich also kaum.

Der Grund ist sehr viel profaner: Sobald Miner einen gültigen Block gefunden haben, können sie sogleich damit beginnen, den Proof of Work für den nächsten Block in der Kette zu erbringen. Sie wissen schließlich bereits, welche Transaktionen in den Block aufgenommen wurden. Währenddessen muss die Konkurrenz den neuen Block noch herunterladen und verifizieren – ein minimaler zeitlicher Nachteil.

Gleichzeitig beginnen aber alle Miner mit dem Arbeitsnachweis für den neuen Block. Bis der Verifikationsprozess des vorherigen Blocks abgeschlossen ist, ist darin zunächst nur die Coinbase-Transaktion eingebunden. Ein leerer Block entsteht genau dann, wenn Miner einen Block finden, bevor sie den vorherigen Validieren konnten. Folglich entstehen leere Blöcke zeitlich sehr kurz nach dem vorausgehenden Block.

Empty Blocks sind nicht per se schlecht

Das Schürfen leerer Blöcke ist nicht per se schädlich für das Netzwerk. Man könnte es auch als Ausgleich gegen das Zentralisierungsproblem sehen. Wie erwähnt haben diejenigen Miner einen Geschwindigkeitsvorteil, die den vorherigen Block propagieren konnten. Das Finden leerer Blöcke gleicht diesen Vorteil wieder aus.

Trotzdem gilt es natürlich als wünschenswert, dass Miner Transaktionen in Blöcke aufnehmen. Ein Übermaß an leeren Blöcken könnte man daher als problematisch betrachten, denn damit wächst auch der Mempool an.

Die Empirie gibt hier aber Entwarnung: Wie Diar in seinem neuesten Newsletter feststellt, geht die Zahl leerer Blöcke im Bitcoin-Netzwerk seit 2015 kontinuierlich zurück.

Anzahl der leeren Bitcoin-Blöcke im Zeitraum 2012 bis 2019.

2018 waren es nur noch 438 Stück.

Dieser Trend dürfte sich mit dem anstehenden Reward Halving noch weiter verstärken. Es besteht also kein Grund zur Panik.

Tutorial zum Bitcoin Mining gefällig? Hier entlang.

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