Wie funktioniert Bitcoin-Mining?

Bitcoin-Mining ist ein Prozess, bei dem Rechenleistung zur Transaktionsverarbeitung, Absicherung und Synchronisierung aller Nutzer im Netzwerk zur Verfügung gestellt wird. Das Mining ist eine Art dezentrales Bitcoin-Rechenzentrum mit Minern aus der ganzen Welt. Dieser Prozess wird analog zum Goldschürfen Mining genannt. Anders als beim Goldschürfen gibt es beim Bitcoin-Mining eine Belohnung für nützliche Dienste. Die Auszahlung der jeweiligen Bitcoin-Anteile richtet sich nach der zur Verfügung gestellten Rechenkapazität.

In traditionellen Fiat-Währungssystemen drucken Regierungen bzw. Zentralbanken, wenn Bedarf besteht, mehr und mehr Geld. Beim Bitcoin hingegen wird kein Geld gedruckt. Vielmehr wird Bitcoin selbst oder in der Cloud (Cloud-Mining) geschürft. Rund um den Globus minen (errechnen) Computer Bitcoins und konkurrieren dabei miteinander.

Wie funktioniert Bitcoin-Mining?

Rund um die Uhr transferieren Menschen Bitcoins über das Bitcoin-Netzwerk. Das Bitcoin-Netzwerk wickelt diese Transaktionen ab, indem es alle Transaktionen eines bestimmten Zeitraums sammelt und in einer Liste zusammenfügt – der sogenannte Block. Es ist der Job des Miners oder Schürfers, diese Transaktionen zu bestätigen und in ein Kontenbuch einzutragen. Entlohnt wird er dafür in Bitcoin (die Bitcoin-Transaktionsgebühr).

Einen Hash erzeugen

Das Kontenbuch ist ein lange Liste aller Blocks. Es wird entsprechend auch Blockchain genannt. Die Blockchain wird beim Bitcoin-Mining benutzt, um alle Transaktionen zu jedem Zeitpunkt nachvollziehen zu können. Wann immer ein neuer Block erzeugt wird, wird dieser zur Blockchain hinzugefügt. Daraus resultiert eine schier endlos lange Liste aller jemals getätigten Transaktionen. Die Blockchain ist für jedermann einsehbar. Entsprechend kann jeder Nutzer sehen, welche Transaktion durchgeführt wird. Nicht einsehbar ist hingegen, wer diese Transaktion durchführt. Somit ist Bitcoin transparent und (pseudo-) anonym zugleich.

Wie lässt sich sicherstellen, dass die Blockchain intakt bleibt und nie manipuliert wird? An dieser Stelle kommen die Miner ins Spiel. Wenn ein Block von Transaktionen generiert wurde, lassen Miner diesen Block einen Prozess durchlaufen. Sie entnehmen die Informationen und wenden eine mathematische Formel an, die die Transaktion in etwas viel Kürzeres, eigentlich nur einen Aneinanderreihung von Buchstaben und Zahlen, umwandelt. Dies wird auch Hash genannt. Dieser Hash wird im Block am Ende der Blockchain aufbewahrt.

Hashes haben einige interessante Eigenschaften. Es ist ziemlich einfach einen Hash aus den Informationen des Bitcoin-Blocks zu erzeugen, doch nahezu unmöglich zu sehen, was der Hash zuvor war. Ferner ist zu beachten, dass jeder Hash einzigartig ist: wenn auch nur ein Zeichen im Block geändert wird, verändert sich der komplette Hash.

Um einen Hash zu erzeugen, nutzen die Miner nicht nur die Daten der Transaktion im Block, sondern auch noch andere zusätzliche Daten. Ein Teil der Daten ist dabei der Hash im letzten Block der Blockchain.

Da jeder Hash eines Blocks den Hash des vorherigen Blocks benutzt, entsteht eine Art Wachssiegel. Er bestätigt, dass der jetzige Block und der davor gültig ist. Würde jemand versuchen eine Transaktion zu manipulieren, indem er den Block ändert, der sich bereits in der Blockchain befindet, so müsste derjenige auch den Hash verändern. Wenn jemand die Echtheit des Blocks mit der Hashing-Funktion überprüft, würde man direkt merken, dass der Hash nicht mit dem in der Blockchain übereinstimmt. Der Block würde sofort als Fälschung enttarnt werden.

Der Wettkampf um die Bitcoins

Die Miner konkurrieren bei der Suche nach neuen Blocks miteinander. Jedes mal, wenn jemand erfolgreich einen Hash erzeugt, erhält er derzeit noch 12,5 Bitcoins. Die Blockchain bekommt durch den Hash ein Update und jeder erfährt davon. Mit diesem Anreizsystem wird das Mining, das die Transaktionsabwicklung aufrecht erhält, belohnt.

Das Problem ist, dass es sehr einfach ist aus einer Datensammlung einen Hash zu erzeugen. Das Bitcoin-Netzwerk muss es also schwieriger machen, denn ansonsten würde jeder hunderte Blocks in der Sekunde hashen und alle Bitcoins wären in ein paar Stunden geschürft. Das Bitcoin-Protokoll macht es den Minern entsprechend durch die Einführung eines sogenannten Arbeitsnachweis absichtlich schwieriger – die Mining-Schwierigkeit steigt mit der Zeit an.

Das Bitcoin-Netzwerk würde dabei nicht einfach jeden alten Hash akzeptieren. Der Block-Hash muss vielmehr ein bestimmtes Aussehen haben, etwa eine bestimmte Anzahl von Nullen am Anfang. Es gibt keine Möglichkeit zu wissen, wie ein Hash aussieht, bevor er nicht produziert wurde, da er sein Erscheinungsbild mit jedem Stück Datensatz, das hinzugefügt wird, komplett verändert.

Miner sollen sich nicht in die im Block befindlichen Transaktionen einmischen. Allerdings müssen sie die Daten, die sie verwenden, verändern, um einen neuen Hash zu erzeugen. Dies machen sie, indem sie wieder ein anderes Stück Datensatz benutzen. Dieser Datensatz wird auch Nonce genannt. Er wird zusammen mit der Transaktion verwendet, um einen Hash zu erzeugen. Findet der Hash nicht das gewünschte Format, wird die Nonce geändert und der ganze Hash verändert sich abermals. Meist sind viele Versuche notwendig, um die passende Nonce zu finden. Daher arbeiten die Miner meist zur gleichen Zeit im gleichen Netzwerk. Ist die Nonce gefunden, werden die Bitcoins auf alle Miner entsprechend ihrer erbrachten Leistung aufgeteilt. So verdienen Miner schlussendlich Bitcoins.

Was benötigt man zum Minen von Bitcoin?

Es gibt verschiedene Wege Bitcoins zu minen. Zum einen kann man mit sogenannten ASIC-Minern Bitcoins von zu Hause aus schürfen, zum anderen kann man Cloud-Mining betreiben.

Cloud-Mining

Beim Cloud-Mining werden die Software und die benötigten Hardware-Komponenten (Miner) von einem externen Unternehmen gegen ein Entgelt in einer Cloud angemietet und die geschürften Bitcoins oder Altcoins werden direkt auf dem Wallet gutgeschrieben. So funktioniert Cloud-Mining in drei Schritten:

  • Wallet einrichten (sofern noch nicht vorhanden)
  • Cloud-Miner mieten
  • Bitcoins schürfen

Ein Anbieter für das Cloud-Mining ist Genesis-Mining (inkl. deutschem Support).

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Bitcoins selber minen

Wer Bitcoin selbst von zu Hause aus minen will, der benötigt folgende Hardware-Komponenten.

Die richtige Bitcoin-Miner-Hardware ist entscheidend. War es anfangs noch möglich mit dem eigenen Rechner und einer guten Grafikkarte Bitcoins zu minen, ist dies heute nur noch mit professionellen Bitcoin-Minern möglich. Diese haben spezielle ASIC-Chips verbaut, die nur für das minen von Bitcoins geeignet sind.

Der effizienteste Bitcoin-Miner ist im Moment der AntMiner S9 von Bitmain. Den S9 muss man via LAN-Kabel an einen Router anschließen. Anschließend kann der Miner über den Webbrowser konfiguriert werden. Es ist kein weiteres Gerät oder weitere Software nötig, da es sich um einen Standalone-Miner handelt. Der Miner kann mit handelsüblichen Computer-Netzteilen betrieben werden. Günstiger ist es jedoch, direkt ein passendes Netzteil von Bitmain mitzubestellen.

Ein große Auswahl an Bitcoin-Miner findet man im deutschsprachigen Online-Shop von ProTact.

Der AntMiner S9 (12,5 TH/s):

 


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Mining-Pool

Mining-Pools arbeiten nach der Idee kollektiven Minings. Schließlich braucht, wer alleine schürft, wesentlich länger, um neue Blöcke zu finden. Es ist beinahe aussichtslos, da die benötigte Rechenkapazität viel zu groß wäre. Abhilfe verschaffen hier die sogenannten Mining-Pools. Hier wird die benötigte Rechenkapazität aller Nutzer gebündelt. Somit findet man viel schneller neue Blöcke. Die Entlohnung in Bitcoin wird entsprechend der geleisteten Rechenkapazität auf die einzelnen Nutzer aufgeteilt.

Bekannte Mining Pools sind unter anderem folgende.:

Mit der notwendigen Hardware kann man sich nun bei einem seriösen Mining-Pool anmelden und dort im Kollektiv mit dem Bitcoin-Mining beginnen.

Bitcoins minen mit dem Raspberry Pi 3

Dank des sehr niedrigen Stromverbrauchs von nur 4 Watt eignet sich insbesondere der kleine Single Board SuperComputer Raspberry Pi 3 zum Minen von Bitcoins. Anstatt mit dem systemeigenen Grafikchip Bitcoins zu minen, empfiehlt sich das Koppeln von mehreren eigens für das Bitcoin-Mining entwickelten ASIC-USB-Minern.

Basierend auf einem Broadcom BCM2837 System besitzt der Rasberry Pi einen 1.2 GHz Quad-Core CPU, einen VideoCore IV Grafikkarten-Chip und 1 GB RAM Speicher. Zudem kann der kleine Computer per HDMI an jeden Monitor oder Fernseher angeschlossen und per Maus und Tastatur (USB) bedient werden. Das Raspberry Pi 3 läuft sowohl auf Windows als auch auf Linux (Ubuntu).

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