Was ist Bitcoin Mining und wie funktioniert es?

Was ist Bitcoin-Mining?

Bitcoin-Transaktionen und die Schaffung neuer Bitcoins werden durch einen Prozess validiert, der sich Mining nennt. Mining basiert auf Softwareanwendungen, die auf speziell entwickelter Hardware laufen, und Miner auf der ganzen Welt verbinden ihre Mining-Geräte zu einem Peer-to-Peer-Netzwerk. Gemeinsam sind sie für die Aufrechterhaltung des Bitcoin-Ledgers "verantwortlich", indem sie überprüfen, dass nur legitime Transaktionen genehmigt werden, d.h. dass jede Transaktion einzigartig ist und dass niemand versucht, einen Bitcoin durch Kopieren des gleichen digitalen Bitcoin-Codes "doppelt auszugeben". 

Wie funktioniert das Bitcoin-Mining?

Ähnlich wie Goldgräber, die mit Spitzhacke und Schaufel Gold schürfen, braucht ein Bitcoin-Miner zwei Dinge: Mining-Hardware und Energie. Miner sind Eigentümer von Computern, die ihre Rechenleistung und Energie in das Netzwerk einer Proof-of-Work-basierten Kryptowährung wie Bitcoin einbringen. 

Beim Mining geht es darum, komplexe mathematische Rätsel zu lösen. Die Computer der Miner (Nodes genannt) sammeln und bündeln einzelne Transaktionen der letzten zehn Minuten (die feste "Blockzeit" von Bitcoin) zu Blöcken. Die Computer konkurrieren dann um die Lösung eines komplexen kryptographischen Puzzles, um den neuen Block für die Blockchain als Erster zu validieren. 

So funktioniert das im Detail: Transaktionen lösen die Eröffnung eines Blocks aus. Die Transaktionsinformationen werden eingegeben, dann wird der Block geschlossen und eine Hash-Nummer mit allen verschlüsselten Details der Transaktion erstellt. Jeder neue Block enthält die Informationen des vorhergehenden Blocks, um eine Kette zu schaffen, die nicht manipuliert oder verändert werden kann, wodurch sichergestellt wird, dass niemand dieselbe Währungseinheit zweimal ausgeben kann. Beim Proof-of-Work (PoW)-System von Bitcoin müssen die Mining-Computer den Nachweis für den Energieverbrauch des Mining-Prozesses erbringen, wodurch sie beweisen, dass alles korrekt ist.

Nur ein Miner kann als Erster die richtige Lösung des mathematischen Rätsels finden. Die Lösung wird dann an das gesamte Netzwerk gesendet, und die anderen Nodes überprüfen die Lösung auf ihre Richtigkeit. Wenn alles stimmt, wird der neue Block in die Blockchain aufgenommen. Anschließend beginnt der Prozess wieder von vorne.

Block Rewards

Je mehr Bitcoins geschürft werden, desto schwieriger werden diese kryptographischen Rätsel. Das bedeutet, dass die Miner ihre Rechenleistung erhöhen müssen, um weiterhin die gleiche Menge an Bitcoin für das Lösen von Rätseln zu verdienen.

Das Ziel eines jeden Miners im Netzwerk ist es, dieses Rätsel als Erster zu lösen. Als Belohnung für seine Bemühungen erhält der Miner, der als Erster die Lösung findet, eine bestimmte Menge neu geprägter Bitcoins, den sogenannten Block Reward. Solche Blockbelohnungen geben jedem im Netzwerk den Anreiz, sich an dem Prozess zu beteiligen und ihn am Laufen zu halten. Ohne eine Form der Verifizierung und Belohnung würde die Blockchain-Technologie, so wie wir sie kennen, nicht funktionieren.

Mining und Sicherheit

Der Mechanismus zum Lösen von Rätseln ist notwendig, um das Bitcoin-Netzwerk vor Angreifern zu schützen. Wenn zum Beispiel jemand Transaktionen in der Bitcoin-Blockchain rückgängig machen wollte, würde dies mindestens 51% der Rechenleistung des gesamten Netzwerks erfordern, auch bekannt als 51%-Angriff. 

Ein solcher Raub wäre jedoch ein ziemlich teures und erfolgloses Unterfangen, da es sehr schwierig wäre, die vor dem Angriff validierten Transaktionen zu ändern – je älter eine Transaktion, desto schwieriger wäre es.  

Mining Difficulty

Die Mining Difficulty bezieht sich auf den Grad der Komplexität des mathematischen Rätsels, das zur Erstellung neuer Blöcke verwendet wird. Je nach Anzahl der Miner im Netzwerk kann die Schwierigkeit des Minings neuer Blöcke steigen oder sinken. Eine höhere Mining-Schwierigkeit ist erforderlich, um die vorgeschriebene Blockerstellungszeit eines Netzwerks einzuhalten, die bei Bitcoin etwa zehn Minuten beträgt.

Wie viele Bitcoins können geschürft werden?

Das Bitcoin-Protokoll sieht vor, dass es nie mehr als 21.000.000 Bitcoins geben wird. Das bedeutet, dass das Bitcoin-Angebot begrenzt ist und der gesamte Vorrat feststeht, was den Wert des Bitcoins aufgrund der Knappheit erhöhen kann. Sobald alle Bitcoins geschürft wurden, werden die Miner nicht mehr mit neu geprägten Einheiten belohnt, sondern mit einem Teil der von den anderen Netzwerknutzern gezahlten Transaktionskosten. 

Bis heute (April 2023) wurden etwa 19 Millionen Bitcoins geschürft. Schätzungen zufolge wird der letzte Bitcoin um das Jahr 2140 herum geschürft werden.

Was ist eine vorgeschürfte Kryptowährung?

Während Bitcoin neue Coins durch Mining in Umlauf bringt, werden einige Kryptowährungen wie Ripple, Cardano und Stellar pre-mined, d.h. ein Teil der Coins wird vor dem offiziellen Startdatum des Projekts erstellt und verteilt. In den meisten Fällen wird ein Teil der vorgeschürften Coins an ICO-Investoren, Entwickler und Teammitglieder verteilt. Im letzteren Fall kann die Verteilung von vorgeschürften Coins als Anreiz für Mitarbeiter und Early Adopters dienen. 

Was sind Mining-Pools?
Um ihre Chancen auf einen Block Reward zu verbessern, schließen sich einige Krypto-Miner zu einem so genannten Mining-Pool zusammen und nutzen ihre kombinierten Rechenressourcen, um Bitcoin oder andere Kryptowährungen zu schürfen. Block Rewards werden danach ausgezahlt, wie viel Rechenleistung jemand in den Pool einbringt. Je mehr Rechenleistung also zur Verfügung steht, desto höher sind die Chancen auf Rewards.