Bitcoin-Mining und ASICs

Man spricht oft von „Mining×MiningProzess der Blockvalidierung über Proof of Work. Verbraucht prinzipbedingt Strom : genau das sichert das Netzwerk ab.Im Lexikon ansehen →", als ginge es darum, Gold zu fördern, und das Bild ist nicht abwegig: Bitcoin zu schürfen erfordert echten Aufwand, kostet Energie und bringt von Zeit zu Zeit eine Belohnung. Doch der Vergleich endet dort. Was Miner×MinerComputer oder Computerfarm, der das kryptografische Rätsel löst, um einen neuen Block zur Blockchain hinzuzufügen, als Gegenleistung für eine Bitcoin-Belohnung.Im Lexikon ansehen → wirklich tun, ist nicht graben, sondern ein geteiltes Hauptbuch sichern, indem sie beweisen, dass sie Arbeit aufgewendet haben.

Mining erfüllt zwei Aufgaben zugleich. Es bringt neue Bitcoin in Umlauf, nach einem festen Zeitplan, den das Halving etwa alle vier Jahre halbiert. Und es macht die Geschichte der Transaktionen praktisch unmöglich umzuschreiben, was der eigentliche Zweck dieses ganzen Aufwands ist.

Dieser Artikel geht vom Prinzip aus und steigt zum Konkreten hinab: wozu Mining dient, warum eigene Maschinen, die ASICs, erfunden werden mussten, wie sich das Netzwerk selbst reguliert, um ein gleichmäßiges Tempo zu halten, und was die Zahlen über die Ökonomie und die Kritik an dieser Industrie sagen.

Wozu Mining wirklich dient

Jede Bitcoin-Transaktion wird in Blöcken gebündelt, die etwa alle zehn Minuten nacheinander hinzugefügt werden. Die Frage, die das Netzwerk lösen muss, ist einfach zu formulieren: Wer hat das Recht, den nächsten Block hinzuzufügen, und wie verhindert man, dass jemand betrügt, indem er die Vergangenheit umschreibt? Bitcoins Antwort heißt Proof of Work×Proof of Work (Arbeitsnachweis)Konsensmechanismus von Bitcoin: Miner wenden Energie auf, um einen gültigen Hash zu finden, was die Fälschung der Historie wirtschaftlich unerschwinglich macht. Diese Arbeit sichert die Blockchain.Im Lexikon ansehen →.

Um einen Block vorzuschlagen, muss ein Miner×MinerComputer oder Computerfarm, der das kryptografische Rätsel löst, um einen neuen Block zur Blockchain hinzuzufügen, als Gegenleistung für eine Bitcoin-Belohnung.Im Lexikon ansehen → eine Zahl finden, die, mit dem Inhalt des Blocks kombiniert, einen digitalen Fingerabdruck ergibt, der eine sehr schwer zu erfüllende Bedingung einhält. Es gibt keinen Trick: Man muss Milliarden Kombinationen pro Sekunde zufällig ausprobieren, bis man die richtige trifft. Diese Arbeit ist teuer zu erzeugen, aber für jeden anderen Teilnehmer sofort prüfbar.

Genau darin liegt die Genialität des Systems. Einen alten Block umzuschreiben würde zwingen, diese Arbeit für jenen Block und jeden späteren neu zu leisten, schneller als das gesamte ehrliche Netzwerk. Weltweit bedeutet das einen unerreichbaren Energieaufwand. Bitcoins Sicherheit beruht also nicht auf einer vertrauenswürdigen Instanz, sondern darauf, dass ein Angriff auf das Hauptbuch mehr kosten würde als der mögliche Gewinn.

Vom Prozessor zum ASIC

In Bitcoins Anfangstagen wurde mit dem Prozessor eines gewöhnlichen Computers geschürft. Die Konkurrenz war gering, und ein einfacher PC genügte, um ganze Blöcke zu erringen. Sehr bald erkannten Enthusiasten, dass Grafikkarten, zum parallelen Rechnen gebaut, für diese Art sich wiederholender Aufgabe weit effizienter waren.

Dieses Effizienzrennen erreichte eine entscheidende Etappe: die Ankunft der ASICs, anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise. Anders als ein Allzweckprozessor kann ein ASIC nur eines, genau die Berechnung, die das Bitcoin-Mining×MiningProzess der Blockvalidierung über Proof of Work. Verbraucht prinzipbedingt Strom : genau das sichert das Netzwerk ab.Im Lexikon ansehen → verlangt, aber er tut es tausendmal schneller bei weit geringerem Stromverbrauch pro Berechnung. Jede andere Nutzung ist ihm unmöglich.

Seither ist das Hobby-Mining auf Verbraucher-Hardware nahezu verschwunden. Moderne ASICs sind industrielle Maschinen, laut und stromhungrig, zu Tausenden in Farmen zusammengefasst, dort errichtet, wo Strom am billigsten ist. Diese extreme Spezialisierung ist zweischneidig: Sie macht das Netzwerk gewaltig stark, konzentriert das Mining aber auch in den Händen jener, die diese Maschinen kaufen und ihren Strom bezahlen können.

Die Schwierigkeit, die das Tempo hält

Wenn immer mehr Maschinen dem Netzwerk beitreten, sollten Blöcke immer schneller gefunden werden. Bitcoin vermeidet das mit einem eleganten Mechanismus: Alle 2016 Blöcke, etwa alle zwei Wochen, misst das Netzwerk die tatsächlich verstrichene Zeit und passt automatisch die Schwierigkeit des zu lösenden Problems an.

Kamen die Blöcke zu schnell, steigt die Schwierigkeit; verzögerten sie sich, sinkt sie. Das Ziel ist stets dasselbe: das durchschnittliche Intervall auf zehn Minuten pro Block zurückzuführen, gleich welcher Gesamtleistung am Netzwerk hängt. Das erlaubt es, dass die Ausgabe von Bitcoin über Jahrzehnte einem vorhersehbaren Zeitplan folgt.

Die gesamte Rechenleistung des Netzwerks hat einen Namen, die Hashrate×HashrateGesamte von den Minern eingesetzte Rechenleistung, gemessen in Hashes pro Sekunde (EH/s, Exahashes). Je höher die Hashrate, desto teurer ist ein Angriff auf das Netzwerk.Im Lexikon ansehen →. Je höher sie ist, desto sicherer das Netzwerk, denn ein Angriff auf das Hauptbuch müsste mit dieser Leistung mithalten. Die Entwicklung von Hashrate und Schwierigkeit zu verfolgen heißt, live die Gesundheit und Robustheit von Bitcoin zu beobachten, unabhängig von seinem Preis.

Die Ökonomie des Minings

Ein Miner×MinerComputer oder Computerfarm, der das kryptografische Rätsel löst, um einen neuen Block zur Blockchain hinzuzufügen, als Gegenleistung für eine Bitcoin-Belohnung.Im Lexikon ansehen → gewinnt zwei Dinge, wenn er einen Block findet: eine Belohnung neuer Bitcoin, für den Anlass erzeugt, und die Summe der Gebühren, die von den in diesem Block enthaltenen Transaktionen gezahlt werden. Die Belohnung in frischen Bitcoin halbiert sich bei jedem Halving, sodass auf sehr lange Sicht die Transaktionsgebühren×Transaktionsgebühren (Fees)Betrag, der an die Miner gezahlt wird, damit sie Ihre Transaktion in einen Block aufnehmen. Ausgedrückt in Satoshi pro virtuellem Byte (sat/vB). Schwankt mit der Netzauslastung.Im Lexikon ansehen → zur Hauptvergütung der Miner werden sollen.

Dem gegenüber sind die Kosten schwer: der Kauf der Maschinen, die schnell altern, und vor allem die Stromrechnung, die alles andere beherrscht. Deshalb jagen Miner der billigsten Energie des Planeten nach, selbst wenn sie sich an abgelegenen Orten niederlassen. Ein Miner ist nur rentabel, wenn der Wert dessen, was er einsammelt, die Kosten seines Stroms dauerhaft übersteigt.

Da ein einzelner ASIC eine winzige Chance hat, einen Block zu finden, schließen sich Miner zu „Pools" zusammen: Sie addieren ihre Leistung und teilen die Belohnungen anteilig zu ihrem Beitrag. Das glättet ihre Einnahmen, wirft aber eine Konzentrationsfrage auf, denn einige große Pools koordinieren einen beträchtlichen Teil der weltweiten Hashrate×HashrateGesamte von den Minern eingesetzte Rechenleistung, gemessen in Hashes pro Sekunde (EH/s, Exahashes). Je höher die Hashrate, desto teurer ist ein Angriff auf das Netzwerk.Im Lexikon ansehen →. Das Netzwerk bleibt sicher, solange diese Akteure mehr durch faires Spiel als durch Betrug gewinnen.

Zentralisierung, Energie und Kritik

Zwei Vorwürfe kehren beim Mining×MiningProzess der Blockvalidierung über Proof of Work. Verbraucht prinzipbedingt Strom : genau das sichert das Netzwerk ab.Im Lexikon ansehen → immer wieder. Der erste betrifft die Konzentration: teure Maschinen, dominante Pools, wenige Hersteller und riesige Farmen würden ein Risiko für die Dezentralisierung darstellen. Das ist ein echter Wachsamkeitspunkt, doch er bedarf der Differenzierung. Miner×MinerComputer oder Computerfarm, der das kryptografische Rätsel löst, um einen neuen Block zur Blockchain hinzuzufügen, als Gegenleistung für eine Bitcoin-Belohnung.Im Lexikon ansehen → schlagen Blöcke vor, sie bestimmen die Regeln nicht allein: Es sind die Tausenden weltweit verteilten Knoten, die validieren oder ablehnen, was sie erzeugen.

Der zweite Vorwurf betrifft die Energie. Ja, Bitcoin verbraucht Strom, und das ist gewollt: Dieser Aufwand ist genau das, was das Hauptbuch teuer angreifbar macht. Die wahre Frage ist nicht die rohe Energiemenge, sondern ihre Quelle und ihr Nutzen. Ein wachsender Teil des Minings koppelt sich an erneuerbare Überschüsse oder an sonst verlorene Energie, wie das Stromnetz im Ausgleich oder das Fackelgas der Ölquellen.

Keines dieser Argumente beendet die Debatte allein, und das ist gesund. Das Wesentliche zu behalten genügt hier: Mining ist keine kostenlose Verschwendung, es ist der Preis für die Sicherung eines Systems ohne Anführer. Es bleibt, es immer sauberer und besser verteilt zu machen, eine offene Baustelle, die weder Bitcoins Verteidiger noch seine Kritiker ehrlich für abgeschlossen erklären können.