Warum Bitcoin Energie verbraucht

Alex Roos

von Alex Roos

Am · Lesezeit: 5 Minuten

Alex Roos

Alex Roos absolvierte einen B.Sc. in "Management, Philosophy & Economics" an der Frankfurt School of Finance & Management und schrieb seine Bachelorarbeit über die "Anwendungsfelder und Adaption der Blockchain Technologie". Ihn begeistern vor allem "pure" Kryptowährungen wie Bitcoin und Monero.

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Quelle: Bitcoin and video card, close-up. Cryptocurrency mining concept with golden bitcoins. Bitcoin mining farm device via Shuttersto

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Das Argument, dass Bitcoin einen sehr hohen Energiebedarf hat und deswegen schädlich für die Umwelt ist, macht seit geraumer Zeit im Krypto-Space die Runde. So sei der Energieverbrauch für die Kryptowährung höher als der Verbrauch kleinerer Nationen wie Dänemark oder Irland. Umweltschützer schlagen entgeistert die Hände über dem Kopf zusammen. Doch ist die Realität so grimm, wie man uns glauben lassen möchte?
Der Proof of Work als Mechanismus zum Konsens

Der Artikel wurde zuletzt aktualisiert am 30. Juni 2019 05:06 Uhr von Tanja Giese

Der Proof of Work als Mechanismus zum Konsens

Der Proof Of Work (POW) steht im Mittelpunkt des von Satoshi Nakamoto vorgeschlagenen Systems. Er sorgt für die Integrität und Unverändlichkeit des Netzwerks. Die Aufgabe des Miners ist, Transaktionen aus dem Netzwerk (dem sogenannten Mem-Pool) auszuwählen, daraus einen sogenannten Canditate Block zu erstellen und dann durch das Hochzählen einer sogenannten Nonce einen Root Hash zu erstellen, der mit einer gewissen Anzahl an 0-bits beginnt.

Schlüsseln wir auf, was in dem obigen Absatz beschrieben wird: Damit ein Block, der Transaktionen enthält, vom Bitcoin-Netzwerk als valide oder wahr angesehen wird, muss er gewisse Kriterien erfüllen. Auf der einen Seite muss er den Root-Hash des vorangegangenen Blocks enthalten. Auf der anderen Seite muss sein eigener Root-Hash mit einer gewissen Anzahl an 0-bits beginnen.

Root Hashes, Difficulty und Energieverbrauch

Der Root Hash ist das Ergebnis, wenn man alle im Block enthaltenen Daten (also die Transaktionen, die Blocknummer, den Root Hash des Vorgängers, Nonce etc.) mit einer SHA-256-Funktion hasht. Dabei entsteht eine völlig zufällige Zeichenfolge aus Buchstaben und Zahlen. Das Besondere bei einer Hash-Funktion ist, dass sich für jede Änderung des Inputs ein vollständig neuer Output ergibt. Deswegen gibt es die Nonce als Variable in einem Candiate Block. Durch das Hochzählen der Nonce erstellt man immer einen komplett neuen Root-Hash, der vielleicht die Anforderungen des Netzwerks erfüllt.


Die Difficulty (also Schwierigkeit) verändert sich je nach Rechenleistung aller Teilnehmern des Netzwerks. Alle 2016 Blöcke passt sich die Schwierigkeit an diese Leistung an, sodass das Netzwerk im Schnitt alle 10 Minuten einen neuen Block findet. Die Difficulty gibt an, wie viele 0-bits am Anfang eines Root Hashs erscheinen müssen. Je mehr 0-bits gefordert sind, desto schwieriger ist es, einen passenden Root Hash zu finden.

Der Root Hash für einen Block sieht beispielsweise so aus:

0000000000000000001fc7ec89c5e0b6a9a499a0a8a41397bd180be508b937ed

Erfüllt der Root Hash das Kriterium der 0-bits, welches durch die Schwierigkeit des Netzwerks definiert ist, erkennen alle Miner diesen Block als valide an, fügen ihn in ihre lokal gespeicherte Version der Blockchain ein und nutzen ihn als Basis zum Errechnen des nächsten Root Hashs. Finden kann man einen solchen Hash nur durch Raten – und dieses Raten kostet Rechenleistung und folglich Energie. Die Kette (Blockchain) mit den meisten akkumulierten POW wird vom Netzwerk als die wahre Kette angesehen.

Kurz: Der POW repräsentiert nachweislich ausgegebene Energie.

51-%-Attacken und Unveränderlichkeit

Der POW spielt die zentrale Rolle in der Konsensfindung des dezentralen Bitcoin-Netzwerk. Die Miner müssen nur minimal miteinander kommunizieren und stehen sogar im Wettbewerb miteinander. Allerdings halten sich alle an die Protokoll Regeln, da Blöcke, die nicht die richtigen Kriterien erhalten, vom Netzwerk abgewiesen werden. So spielen alle nach den gleichen Regeln ohne von einer zentralen Autorität dazu gezwungen zu werden.

Generell kann ein Angreifer, dank der Private-Key/Public-Key-Kryptographie, nur seine eigenen Transaktionen manipulieren (d. h. Double-Spending). Möchte er dies tun, muss er mehr Rechenleistung aufbringen als der Rest des Netzwerks. Das nennt man dann auch eine 51-%-Attacke. Je mehr Rechenleistung das Netzwerk hat, umso teurer wird dieser Angriff. Je weiter die zu manipulierende Transaktion zurückliegt, desto unwahrscheinlicher ist es für den Angreifer, die Transaktion in dem Block zu ändern und schnell genug neue Blöcke zu kreieren, um die längste Kette zu erhalten.

Darüber hinaus ist es ab einer gewissen Anzahl an Blöcken physisch unmöglich, so viel Energie aufzuwenden, um die Bitcoin-Blockchain zu verändern. Eine Transaktion, die „nur“ sechs Blöcke zurückliegt, gilt daher als unveränderlich.

Energieverbrauch und Umweltschutz

Das Bitcoin-Netzwerk benötigt also Energie, um einen Konsens über die Realität des aktuellen Stands aller Transaktionen zu finden. Eben dieser Umstand sichert das Netzwerk.

Das Argument der Umweltschützer ist oft, dass Bitcoin so viel Energie verbrauche wie ein kleiner Nationalstaat, daher unsere Umwelt zerstöre und insgesamt schlecht für die Menschheit sei. Doch dabei verfehlt diese Betrachtungsweise die fundamentale Eigenschaft von Bitcoin: Denn die Bitcoin-Blockchain ist ein unveränderliches Bestandsbuch eines dezentralen Netzwerks.

Diese Errungenschaft, von Satoshi Nakamoto erstmalig 2008 beschrieben, stellt einen revolutionären Schritt dar. Die Energie muss aufgebraucht werden, damit sich das Netzwerk einigen kann, ohne eine zentrale Autorität zu benötigen, die über den aktuellen Stand des Bestandsbuch entscheidet.

Darüber hinaus liegt es im ökonomischen Interesse der Miner, die Energiekosten für ihre Rechner so gering wie möglich zu halten. Man könnte also genauso argumentieren, dass der Energieverbrauch in Bitcoin einen ökonomischen Anreiz für die Entwicklung von günstigen (und nachhaltigen) Energiequellen gibt.

Bitcoin ermöglicht vorher Unmögliches

Ein unveränderliches, dezentrales Bestandsbuch wie die Bitcoin-Blockchain ist ein Novum für unsere Welt und bietet etliche Vorteile für die gesamte Menschheit (man denke an den Slogan: Banking the Unbanked). Der Verbrauch von Energie ist kein Design-Fehler, sondern ein essentieller Bestandteil. Er ermöglicht den Nutzern, ohne Vertrauen miteinander zu interagieren. Die Sicherheit des Bitcoin-Netzwerks steht an oberster Stelle und wird durch den POW-Mechanismus herbeigeführt.

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