Wie funktioniert Bitcoin Mining?

Bitcoin mining

Bitcoin-Mining ist ein Prozess, bei dem Rechenenleistung zur Transaktionsverarbeitung, Absicherung und Synchronisierung aller Nutzer im Netzwerk zur Verfügung gestellt wird. Das Mining ist eine Art dezentrales Bitcoin-Rechenzentrum mit Minern aus allen möglichen Ländern. Keine Einzelperson hat Kontrolle über das Netzwerk. 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 gar kein Geld gedruckt- er wird selbst oder in der Cloud (Cloudmining)  "geschürft". Rund um den Globus minen (errechnen) Computer Bitcoins und konkurrieren dabei miteinander.

Wie funktioniert Bitcoin-Mining?

Menschen transferieren rund um die Uhr Bitcoins über das Bitcoin-Netzwerk. Das Bitcoin-Netzwerk macht das, indem es alle Transaktionen eines bestimmten Zeitraums sammelt und in einer Liste zusammenfügt - der sogenannte Block. Es ist des Schürfers (Miner) Job diese Transaktionen zu bestätigen und in einem "Kontenbuch" einzutragen. Entlohnt wird er dafür in Bitcoin (die Bitcoin-Transaktionsgebühr).

Einen Hash erzeugen

Das "Kontenbuch" ist ein lange Liste von allen Blocks, die auch Blockchain genannt wird.

Die Blockchain wird beim Bitcoin-Mining benutzt, um alle Transaktionen zu jedem Zeitpunkt nachvollziehen zu können. Wann auch immer ein neuer Block erzeugt wird, wird dieser zur Blockchain hinzugefügt, was in einer endlos langen Liste von allen Transaktionen resultiert. Die Blockchain ist für Jedermann ersichtlich, somit kann jeder Nutzer gerade sehen, welche Transaktion durchgeführt wird. Man weiß jedoch nicht wer diese Transaktion durchführt. Somit ist Bitcoin transparent und (pseudo-) anonym zugleich.

Wie können wir sicherstellen, dass die Blockchain intakt bleibt und nie manipuliert wird? Da kommen die "Miner" ins Spiel.

Wenn ein Block von Transaktionen generiert wurde, lassen sie die Miner einen Prozess durchlaufen. Sie entnehmen die Informationen und wenden eine mathematische Formel an, die die Transaktion umwandelt. Danach ist die Transaktion etwas viel Kürzeres, eigentlich nur einen Aneinanderreihung von Buchstaben und Zahlen, 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, aber nahezu unmöglich zu sehen, was es zuvor war. Da es ziemlich einfach ist einen Hash von einer großen Datensatzzahl zu erzeugen, ist jeder Hash einzigartig. 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 der Hash im letzten Block der Blockchain.

Da jeder Hash eines Blocks den Hash des vorherigen Blocks benutzt, entsteht eine Art Wachs-Siegel. Er bestätigt, dass der jetzige Block und der davor  gültig ist, denn wenn er manipuliert wird, würde es jeder bemerken.

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 erkannt werden.

Da jeder Hash eines Block dazu genutzt wird auch den Hash des nächsten Blocks in der Blockchain zu generieren, würde eine Manipulation auch die folgenden Hashes manipulieren.

Der Wettkampf um die Bitcoins

So funktioniert die Suche der Miner nach Blocks im Netzwerk: Alle Miner konkurrieren miteinander indem sie alle eine spezielle Software nutzen, um neue Blocks zu finden.

Jedes mal, wenn jemand erfolgreich einen Hash erzeugt, erhalten sie derzeit noch 12,5 Bitcoins, die Blockchain bekommt ein Update und jeder erfährt davon. Das ist der Anreiz für das Mining, was das die Transaktionen aufrecht hält.

Das Problem ist, dass es sehr einfach ist aus einer Datensammlung einen Hash  zu erzeugen. Computer sind darin ziemlich gut. 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 aber durch die Einführung von einem so genannten "Arbeitsnachweis" absichtlich schwieriger. Die Mining-Schwierigkeit steigt also mit der Zeit.

Das Bitcoin-Netzwerk würde nicht einfach jeden alten Hash akzeptieren. Der Block Hash muss ein bestimmtes Aussehen haben; er muss eine bestimmte Anzahl von Nullen am Anfang haben. Es gibt keine Möglichkeit zu wissen, wie ein Hash aussieht bevor er nicht produziert ist und sobald ein Stück Datensatz hinzugefügt wird sieht er wieder komplett anders aus.

Miner sollen sich natürlich nicht in die im Block befindlichen Transaktionen einmischen, sie müssen jedoch die Daten, die sie verwenden verändern, um einen neuen Hash zu erzeugen. Das machen sie indem sie wieder ein anderes Stück Datensatz benutzen, einen Datensatz der auch "Nonce" genannt wird. Der wird zusammen mit der Transaktion verwendet, um einen Hash zu erzeugen. Wenn der Hash nicht das gewünschte Format findet, wird die None geändert und der ganze Hash ändert sich wieder. Meist sind viele Versuche nötig, um die passende None zu finden. Deshalb machen das die Miner meist zur gleichen Zeit im gleichen Netzwerk. Ist die None gefunden, so werden die Bitcoins auf alle Miner gerecht (je nach Leistung) aufgeteilt. So verdienen Miner ihre Bitcoins.

Was benötige ich zum Minen von Bitcoin?

Es gibt verschiedene Wege Bitcoins zu Minen. Zum einen kann man mit sogenannten ASIC-Minern selbst Bitcoins von zu Hause aus schürfen und zum Anderen kann man Cloud-Mining betreiben.

Cloud-Mining

Beim Cloud-Mining werden die Software und benötigten Hardware Komponenten (Miner) von einem externen Unternehmen gegen ein Entgelt in einer "Cloud" angemietet und die geschürften Bitcoins oder Altcoins (Monero, Zcash, Ether etc.) werden euch direkt auf dem Wallet gutgeschrieben.

Cloud-Mining in 3 Schritten:

  1. Wallet einrichten (sofern noch nicht vorhanden)
  2. Cloud-Miner mieten
  3. Bitcoins schürfen

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

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Cloud-Mining von: Bitcoin, Ethereum, Dash, Monero uvm.

Bitcoins selber minen

Solltet ihr selbst und von zu Hause aus Bitcoin minen wollen benötigt ihr 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 richtigen Bitcoin-Minern möglich. Diese haben spezielle ASIC-Chips verbaut, welche nur für das minen von Bitcoins geeignet sind.

Der effizienteste Bitcoin-Miner ist im Moment der AntMiner S9 von Bitmain. Den S9 musst du einfach nur via LAN-Kabel an deinen Router anschließen und kannst den Miner dann ganz einfach über deinen Webbrowser konfigurieren. Es ist kein weiteres Gerät oder weitere Software nötig, da es sich um einen Standalone-Miner handelt. Du kannst den Miner mit handelsüblichen Computer-Netzteilen betreiben, günstiger ist es aber, dir direkt ein passendes Netzteil von Bitmain dazu zu bestellen.

Ein große Auswahl an Bitcoin-Miner findest du im  deutschen Online-Shop von ProTact.

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

 

Mining-Pool

Gemeinsam sind wir stärker: Genau das ist die Devise der Mining-Pools. Denn wer alleine schürft, braucht wesentlich länger neue Blocks zu finden. Es ist nahezu aussichtslos, da die benötigte Rechenkapazität viel zu groß wäre.

Abhilfe verschaffen hier die sogenannten Mining-Pools. Hier wird die benötigte Rechenkapazität aller Nutzer gebündelt und man schürft in einer Gemeinschaft. Somit findet man viel schneller neue Blocks und die Entlohnung in Bitcoin wird entsprechend der geleisteten Rechenkapazität auf die einzelnen Nutzer aufgeteilt.

Bekannte Mining Pools sind u.a.:

Nachdem ihr euch die benötigte Hardware zugelegt habt und euch bei einem seriösen Mining-Pool angemeldet habt, kann das Minen von Bitcoins 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, empfehlen wir das Koppeln von mehreren eigens für das Bitcoin-Mining entwickelten ASIC USB-Miner.

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Basierend auf einem Broadcom BCM2837 System besitzt das 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/Fernseher angeschlossen und per Maus und Tastatur (USB) bedient werden. Das Raspberry Pi 2 läuft sowohl auf Windows als auch auf Linux (Ubuntu).

BTC-ECHO

Bildquellen

  • Bitcoin mining: © arinahabich - Fotolia.com