Wie funktioniert das Krypto-Mining

Zuletzt aktualisiert: 17 Februar 2025

Ein bekanntes und beliebtes Beispiel ist das Mining von Bitcoin. Wenn man das Beispiel dieser Kryptowährung betrachtet, kann man besser verstehen, wie die Münzgewinnung erfolgt, wie die Sicherheit des Netzwerks gewährleistet wird und warum Mining ein wesentlicher Teil des Funktionierens des gesamten Kryptowährungssystems ist.

Für was ist Krypto-Mining überhaupt nötig?

Mining spielt eine Schlüsselrolle beim Erreichen des Konsenses im Blockchain und sichert dessen Sicherheit durch die Bestätigung von Transaktionen und den Schutz des Systems vor Angriffen. Dies ist ein wichtiger Prozess für den sicheren Betrieb des Bitcoin-Netzwerks oder einer anderen Kryptowährung, die auf ähnliche Weise abgebaut wird. Um zu verstehen, warum Mining so notwendig ist, lassen Sie uns betrachten, wie die Blockchain selbst funktioniert.

Die Bitcoin-Blockchain ist ein öffentliches, dezentrales Register, das Informationen über Hunderte Millionen Transaktionen mit Zeitstempeln enthält. Zum Beispiel kann ein Eintrag in der Blockchain Informationen darüber enthalten, dass Teilnehmer 1 Teilnehmer 2 am Mittwoch um 21 Uhr 5 BTC gesendet hat. Dieses Register wird nicht an einem zentralen Ort gespeichert. Es wird auf Computern gespeichert, die als Nodes bezeichnet werden. Dieser Ansatz ermöglicht es jedem Teilnehmer im Netzwerk, auf die vollständige Geschichte des Eigentums an BTC und deren aktuellen Zustand zuzugreifen, was vollständige Transparenz gewährleistet.

Die Blockchain ist so gestaltet, dass es kein zentralisiertes Organ gibt, das Entscheidungen darüber trifft, welche Transaktionen in neue Blöcke aufgenommen werden sollen. Stattdessen treffen alle Knoten kollektiv die Entscheidung, welche Informationen über Transaktionen korrekt sind, indem sie den festgelegten Regeln folgen. Alle Knoten speichern die Transaktionshistorie, überprüfen deren Echtheit und übermitteln Aktualisierungen an andere Teilnehmer des Netzwerks. Wenn alle Knoten die gleichen Informationen erhalten, entsteht ein gemeinsames Verständnis darüber, wie viele Bitcoins jeder hat.

Außerdem gibt es eine Gruppe von Knoten, die als Miner bezeichnet werden, die um das Recht konkurrieren, einen neuen Transaktionsblock zu erstellen. Dieses Recht erhalten sie durch einen Prozess, der als Proof of Work bezeichnet wird, bei dem die Miner komplexe Berechnungsaufgaben lösen, um das Recht zu gewinnen, einen neuen Block zu erstellen, indem sie ihre „Rivalen“ überholen und dafür eine Belohnung in Form von neuen BTC erhalten.

Was ist „Proof of Work“ und wozu ist es gut?

Mining mit dem Proof of Work (PoW) Schutzsystem ist ein Weg, um nachzuweisen, dass die Teilnehmer der Blockchain tatsächlich aktiv an der Aufrechterhaltung ihrer Funktionsweise beteiligt sind. Dazu müssen sie komplexe Berechnungen durchführen, die erhebliche Ressourcen, einschließlich Energie, erfordern.

Warum ist dieser Nachweis notwendig? Die Sache ist die, dass solche Berechnungen Geld kosten, und um am Mining teilzunehmen, müssen echte Ressourcen aufgewendet werden. Dies macht Angriffe auf das Netzwerk sehr teuer und unrentabel für Angreifer, da sie enorme Rechenleistung erfordern. Mit anderen Worten, PoW schützt Bitcoin vor Hacking- oder Manipulationsversuchen, da ein Angriff für diejenigen, die es versuchen wollen, zu kostspielig wäre.

Der Prinzip der Kryptowährungs-Mining

Obwohl PoW ein technisch komplexer Prozess ist, wird es einfacher sein, es zu verstehen, wenn wir es schrittweise betrachten. Wir werden untersuchen, wie das Mining von Bitcoin funktioniert, obwohl dieses Prinzip auch auf andere Blockchains anwendbar ist, die auf dem Algorithmus Proof of Work basieren.

Etappe 1: Auftreten einer neuen Transaktion

Jeder Transaktion im Bitcoin-Netzwerk wird zunächst der Status unbestätigt zugewiesen. Eine neue unbestätigte Transaktion erscheint in der Blockchain in dem Moment, in dem zwei Benutzer einen Deal miteinander abschließen, zum Beispiel wenn einer Kryptowährung an den anderen sendet. Diese Transaktion enthält detaillierte Informationen zu diesem Deal, nämlich: die Adressen des Absenders und des Empfängers, die Anzahl der gesendeten Coins, die Zeit usw. Infolgedessen wird diese Transaktion im gesamten Blockchain-Netzwerk übertragen.

Ebenen 2: Hinzufügen einer neuen Transaktion in den „Wartesaal“

Jeder Miner, der an der Aufrechterhaltung des Netzwerks beteiligt ist, überwacht ständig das Auftauchen neuer Aktivitäten innerhalb dieses. Auf dem Computer, der den Mining-Prozess steuert, gibt es eine bestimmte Zeitzone — mempool. Hier wird eine unbestätigte Transaktion hinzugefügt, nachdem sie im Netzwerk erschienen ist. Jeder Miner hat seinen eigenen mempool, daher ist dies kein einheitliches „Lager“ für alle. Obwohl die Grundgröße des mempool nicht mehr als 300 MB betragen kann, wird sie bei verschiedenen Minern unterschiedlich sein. Das liegt daran, dass die Knoten unterschiedlich aufgebaut sind und unbestätigte Transaktionen nicht gleichzeitig, sondern zu unterschiedlichen Zeiten hinzugefügt werden.

Этап 3: Перевod неподтвержденных транзакций в блок-кандидат German translation: "Schritt 3: Übertragung unbestätigter Transaktionen in den Blockkandidaten"

Der Miner nimmt nicht bestätigte Transaktionen aus dem Mempool und fügt sie zu einem Blockkandidaten hinzu - einem neuen, aber noch nicht von dem Netzwerk bestätigten Block, der darauf abzielt, der Block in der Blockchain zu werden, für den eine Belohnung vorgesehen ist. Die Größe des Blockkandidaten im Bitcoin-Netzwerk beträgt etwa 2 MB: Dieses Speichervolumen umfasst etwa 2000 Transaktionen.

Etappe 4: Lösung kryptografischer Aufgaben

Hier beginnt praktisch der Mining-Prozess, der auf PoW basiert. Mit Hilfe spezieller Hardware fügt der Miner der Block-Kandidaten ein spezielles Zufallszahl (nonce) hinzu. Danach wird alle Informationen (einschließlich der Blockdaten und nonce) durch den SHA-256-Algorithmus geleitet, der einen Hash (ein einzigartiger Code-Kombination, der aus Berechnungen resultiert) generiert.

Ziel des Miners ist es, einen Hash zu finden, der bestimmten Bedingungen entspricht (zum Beispiel mit einer bestimmten Anzahl von Nullen beginnt). Dies ist eine komplexe Aufgabe, die hohe Rechenleistungen erfordert, da der Miner, wenn der Hash nicht den Bedingungen des Netzwerks entspricht, die Zahl ändert und es erneut versucht, wobei er den Prozess Millionen von Malen wiederholt.

Derjenige, der zuerst den passenden Hash findet, fügt einen Block zur Blockchain hinzu. In diesem Fall gilt der Kandidatenblock als „gelöst“ und erhält den Status als vollständig von der Blockchain überprüft. Erst danach wird der Block zur Blockchain hinzugefügt und wird zu einem vollständigen Glied der Kette, das den nächsten Eintrag im Register enthält. Der Miner, der die anderen Teilnehmer des Netzwerks überholt hat und den neuen Block gelöst hat, erhält eine Belohnung in Form eines festen Betrags an Kryptowährung. Momentan beträgt dieser 3.125 BTC.

Ausgehend davon lässt sich schließen, dass je mehr Rechenleistung die Hardware hat (Hashrate – die Anzahl der Hashes, die pro Sekunde berechnet werden), desto höher die Wahrscheinlichkeit ist, der Erste im Rennen um die Hinzufügung eines neuen Blocks zu sein. Im Bitcoin-Blockchain wird dieser Prozess alle 10 Minuten wiederholt. Nach dem Erscheinen des Gewinnerblocks hören die Miner auf, zu versuchen, ihren aktuellen Kandidatenblock zu lösen, entfernen Informationen über Transaktionen aus dem Mempool und beginnen mit der Bildung eines neuen Kandidatenblocks - alles wiederholt sich von neuem und so ununterbrochen.

**Schwierigkeitsanpassung im Mining**

Nach dem Hinzufügen von jeweils 2016 Blöcken, wofür im Durchschnitt etwa 2 Wochen benötigt werden, erfolgt eine automatische Anpassung des Schwierigkeitsgrades des PoW-Algorithmus. Dies ist notwendig, um eine konstante Geschwindigkeit zu gewährleisten, mit der neue Blöcke geschürft werden – 10 Minuten.

Bei der Anpassung der Schwierigkeit wird die gesamte Menge an Rechenleistung, die derzeit auf den Hash-Algorithmus angewendet wird – die sogenannte Hash-Power – berücksichtigt. Wenn die Leistung steigt, wird der Mining-Prozess für alle Teilnehmer schwieriger. Wenn die Leistung sinkt, wird es einfacher, Kryptowährung zu schürfen, da die Schwierigkeit abnimmt.

Im Gegensatz zur Goldmine, wo eine Zunahme der Zahl der Schatzgräber zu einer höheren Menge an gewonnenem Gold führt, funktioniert der Mining-Prozess von Bitcoin nach einem anderen Prinzip. Im Fall von Goldminen, wenn mehr Menschen an der Förderung beteiligt sind, erhöht sich das Angebot von Gold auf dem Markt. Mit der Erhöhung des Angebots sinkt der Preis des Edelmetalls.

Bei Bitcoin ist die Situation jedoch ganz anders: Das Protokoll des Netzwerks legt die genaue Menge an BTC fest, die ausgegeben werden kann – 21 Millionen. Und diese Zahl ändert sich nicht, egal wie viele Leute minen oder wie leistungsstark ihre Geräte sind. Um die Stabilität des Minings aufrechtzuerhalten, wird die Schwierigkeit automatisch angepasst. Das bedeutet, dass unabhängig davon, wie viele Miner sich mit der Blockchain verbinden, das gesamte Volumen neuer BTC, das auf dem Markt erscheint, konstant bleibt. Dies macht die Arbeit des Netzwerks stabil und hilft, eine „Inflation“ des digitalen Vermögenswerts zu vermeiden, wie es bei physischen Ressourcen der Fall ist.