Mining


Mining – was steckt dahinter

Mining ist ein Prozess, bei dem Recheneinleistung eines globalen, dezentralen Netzwerks aus Minern zur Transaktionsverarbeitung, Absicherung und Synchronisierung aller Nutzer im Netzwerk zur Verfügung gestellt wird. Keine Einzelperson hat Kontrolle über das Netzwerk. Die Auszahlung der jeweiligen Anteile einer Kryptowährung richtet sich nach der zur Verfügung gestellten Rechenkapazität ( Hashrate ).

In traditionellen Fiat-Währungssystemen drucken Regierungen bzw. Zentralbanken, wenn Bedarf besteht, mehr und mehr Geld. Bei den Kryptowährungen hingegen wird gar kein Geld gedruckt- der Wert an sich wird selbst oder in der Cloud (Cloudmining)  “geschürft”. Rund um den Globus minen (errechnen) Computer Bitcoins und konkurrieren dabei miteinander.


Technischer Hintergrund

Während dem Mining führt der Computer eine kryptographische Hashfunktion (zwei Runden SHA256) aus. Den sogenannten Block Header. Für jeden neuen Hash benutzt die Mining-Software eine andere zufällig generierte Zahl für den Block-Header. Diese Nummer wird Nonce genannt. Abhängig von der Nonce und allem anderem, das im Block enthalten ist, erstellt die Hashfunktion einen Hash wie dieser:

93ef6f358fbb998c60802496863052290d4c63735b7fe5bdaac821de96a53a9a

Sie sehen dieser Hash ist eine ziemlich lange Nummer. (Es ist eine Hexadezimalzahl. Das heisst die Buchstaben A-F sind die Nummern 10-15). Um das Mining schwierig zu machen gibt es noch die Ziel-Schwierigkeit. Um einen gültigen Block zu erstellen muss der Miner einen Hash finden, der kleiner als die Ziel-Schwierigkeit ist. Sagen wir zum Beispiel die Ziel-Schwierigkeit beträgt

1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Jede Nummer, die mit einer 0 beginnt, wäre somit kleiner als die Ziel-Schwierigkeit. z.B.:
0787a6fd6e0782f7f8058fbef45f5c17fe89086ad4e78a1520d06505acb4522f

Wenn wir nun die Ziel-Schwierigkeit auf

0100000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

reduzieren, brauchen wir nun zwei Nullen am Anfang, um kleiner als sie zu sein:

00db27957bd0ba06a5af9e6c81226d74312a7028cf9a08fa125e49f15cae4979

Weil die Ziel-Schwierigkeit eine so lange Zahl ist, benutzt man üblicherweise eine kleinere Nummer um die Ziel-Schwierigkeit anzugeben. Diese Nummer wird Mining-Schwierigkeit genannt. Die Mining-Schwierigkeit stellt dar, wie viel schwieriger es ist, den aktuellen Block gegenüber dem Ersten zu erstellen. Eine Schwierigkeit von 70000 bedeutet, dass der aktuelle Block 70000 Mal mehr Arbeit benötigt, als Satoshi Nakamoto benötigte, um den ersten Block zu erstellen. Um Fair zu bleiben muss gesagt werden, dass damals das Mining viel langsamer und weniger optimiert war.

Die Schwierigkeit wird alle 2016 Blöcke angepasst. Das Netzwerk versucht, die Schwierigkeit so anzupassen, dass es das mit der Leistung des gesamten Netzwerks ungefähr 14 Tage dauert um 2016 Blöcke herzustellen. Deshalb steigt wenn die Leistung des Netzwerks zunimmt, die Schwierigkeit ebenfalls.

Die Gesamtheit der berechneten Blöcke wird als Blockchain bezeichnet und bildet die Basis aller Kryptowährungen.


Hardware

Es gibt verschiedene Varianten Kryptowährungen zu minen. Die Unterschiede betreffen Hard,- und Software. Anfangs war das “Mining” mit einer CPU der einzige Weg Kryptowährungen zu minen. Der Umstand, dass Grafikkarten die Arbeit parallel berechnen können führte zu einer Erhöhung der Mining-Leistung um das 50 bis 100-fache, während der Stromverbrauch für ein MHash gegenüber der CPU sank.

Nach dem Übergang von der CPU zur GPU wurde schon bald die Verwendung von Field Programmable Gate Arrays (FPGA) als Haupt-Mining-Plattform eingeläutet. FPGAs bewirkten keine 50 bis 100-fache Erhöhuung der Hashrate wie bei Wechsel von CPU zur GPU, stellte aber einen grossen Schritt in der Verbesserung der Energieeffizienz dar.

Eine typische 600 MH/s Grafikkarte hat einen Verbrauch von etwa 400 Watt, während ein FPGA mit einer Hashrate von 826 MH/s nur 80 Watt benötigt. Dies stellt eine fünffache Erhöhung der Energieeffizienz dar. Die Energieeffizient ist ein wichtiger Bestandteil des Gewinns, was viele Personen dazu bewog, FPGA’s anstatt GPU’s zu verwenden.

Mit dem Aufkommen von Anwendungsspezifisch integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuit ASIC), wurde die Energieeffizienz und Rechenkapazität enorm gesteigert. Die Tatsache, dass ein ASIC nur spezifische Aufgaben erledigen kann, führte zu einer 100-fachen Erhöhung der Hashrate während der Stromverbrauch im Verhältnis zu früheren Generation stark sank. Das Gerät von Butterfly Labs zum Beispiel, hat eine Hashrate von 60 GH/s (1 Gigahash sind 1000 Megahash. 1 GH/s = 1000 MH/s) bei einem Stromverbrauch von 60 Watt. Verglichen zur GPU Era ist das eine 100-fache Erhöhung der Hashrate, während der Stromverbrauch um das siebenfache sank.

Anders als FPGA’s können ASIC’s keine anderen Arbeiten ausführen. Ein ASIC, das für das Minen gebaut wurde, kann und wird immer nur minen.

Anders als die frühere Mining-Hardware ist ASIC die letzte Generation, welche fortan weiterentwickelt wird. CPU’s wurden durch GPU’s ersetzt, welche durch FPGA’s ersetzt wurden, die nun von ASIC’s ersetzt werden. Es gibt zurzeit keine Anzeichen, dass ASIC’s in der näheren Zukunft ersetzen werden. Es wird eine schrittweise Weiterentwicklung der Effizienz der ASIC Produkte geben. Niemand wird aber die Leistung um das 50 bis 100-fache erhöhen oder den Stromverbrauch gegenüber der vorgängigen Version drastisch reduzieren.

Der Stromverbrauch ist im Verhältnis zur Hashrate der wichtigste Faktor eines ASIC-Produktes. Ausserdem ist die Lebenszeit länger als die gesamte Geschichte des Minings. Es ist sehr wahrscheinlich, dass ein ASIC-Gerät, das heute gekauft wird in zwei Jahren noch genügend energieeffizient ist und sein Ertrag die Stromkosten übertrifft. Der Ertrag wird auch von den Währungskursen bestimmt. Man kann aber in der Regel sagen: “Je höher die Energieeffizienz, desto höher der Ertrag”.


Software

Wie auch bei der Hardware gibt es in der Art des Minings ebenfalls unterschiedliche Ansätze :  Alleine oder als Mitglied eines Pools. Bei einem Pool wird der Gewinn aus jedem Block, der ein Mitglied generiert durch alle Mitglieder des Pools geteilt. Der Vorteil den Sie durch den Beitritt eines Pools erhalten sind regelmäßigere und gleichmäßigere Auszahlungen. Diese fallen jedoch kleiner aus. Wenn Sie alleine minen erhalten Sie größere und unregelmäßigere Auszahlungen, müssen allerdings viel Hardware investieren um mit den Minigfarmen oder Mininspools mithalten zu können.