Das Bitcoin 1x1 – Teil 4: Das Schürfen von Bitcoins

Quelle: Vontobel Investment Banking

3. Mining-Prozess

Heutzutage existieren hauptsächlich 3 Wege Bitcoins zu erlangen: Man kann sie auf einer Bitcoin Börse kaufen, man kann Sie im Tausch für Güter akzeptieren oder man kann sie «minen». Das Minen (oder auch Schürfen) von Bitcoins ist ein notwendiger Prozess, um das Bitcoin-Protokoll durchgehend am Laufen zu halten. Mining ist der Prozess der dafür zuständig ist, dass neue getätigte Transaktionen in Form von Informationsblöcken der Blockchain hinzugefügt werden. Nur durch diesen Prozess können Transaktionen bestätigt und das Problem des sog. «Double Spending» umgangen werden.

Nachdem ein Block an Transaktionen generiert wurde, wird er von den «Minern» durch einen für die Blockchain spezifischen Prozess abgearbeitet. Zum Start des Prozesses werden die Transaktionsinformationen des Blocks in eine Sequenz von Zahlen und Nummern mathematisch verschlüsselt. Dadurch wird eine grosse Anzahl an Information in einen viel kleineren «Hash» – also eine Sequenz von Zahlen und Nummern – umgewandelt. Das Besondere am Hashing Prozess in der Bitcoin Blockchain ist, dass der zu generierende Hash sowohl die Informationen der durchgeführten Transaktionen als auch den Hash des letzten Blocks zusammenfügen. Während es relativ einfach ist, einen Hash aus Informationen zu generieren, ist es praktisch unmöglich zu wissen, welche Daten für die Generation des Hashs benutzt wurden.

Jeder Hash ist völlig einzigartig und unterschiedlich. Wenn auch nur eine möglichst minimale Änderung der vorhergegangen Blockchain-Information oder der aktuellen Transaktionsinformationen vorgenommen werden sollte, würde es innerhalb des Mining-Prozesses sofort auffallen. Verfälschte Transaktionen oder Versuche die Blockchain zu «überlisten» sind somit durch den Mining-Prozess und die Hash-Funktion des Algorithmus abgesichert.

Zur besseren Visualisierung eines Hash-Vorganges sind im folgenden Schaubild einige Beispiel-Hashs aufgelistet. Hierdurch wird klar deutlich wie schwierig es ist am Output zu erkennen welche Art von Informationen tatsächlich im Hash stecken, welche als Input genutzt wurde und wie einzigartig jeder Hash ist:

Quelle: Vontobel Investment Banking

Wie man an diesen sehen kann, ist es egal, wie viel Menge an Daten als Input geliefert werden – die Länge des Hashs bleibt immer gleich. Ein Rechenmechanismus welcher selbst im Rahmen einer dezentralisierten Blockchain Sicherheit und Vorbeugung von Betrug garantiert.

4. Belohnung des Mining-Prozess und «Proof of Work»

Miner stellen, wie der Name schon sagt, Computer und mittlerweile gesamte Rechenzentren zur Verfügung, um zu jeder Zeit den Mining-Prozess durchzuführen und dadurch jede Bitcoin-Transaktion zu bearbeiten und ihre Legitimität zu garantieren. Hierbei stehen alle Miner im Wettkampf miteinander, denn jeder Miner, der seine Rechenpower zu diesem Zwecke zur Verfügung stellt, wird belohnt – vorausgesetzt der Miner hat es geschafft zuerst den korrekten Hash des aktuellen Blocks zu generieren.

Seit Oktober 2017 liegt die Belohnung pro richtig «gehashtem» Block bei 12,5 Bitcoins. Dieser Wert nimmt mit der Zeit ab, da nach allen 210'000 Blöcken die Belohnung halbiert wird. Im aktuellen Tempo ist davon auszugehen, dass die nächste Belohnungshalbierung am 22. Mai 2020 stattfinden wird, wodurch die Belohnung pro Block dann nur noch 6.75 Bitcoins beträgt. In Theorie sollte die Belohnung im Wert trotzdem immer gleichbleiben. Denn obwohl die Belohnung pro Block abnimmt, nimmt somit natürlich auch die Wachstumsrate und Verfügbarkeit neuer Bitcoins ab, wodurch deren Wert steigen sollte.

Normalerweise ist die Produktion eines Hashs enorm einfach und benötigt keine grosse Rechenleistung. Um diesen Prozess zu erschweren und die Miner davon abzuhalten den kompletten Bestand an Bitcoins innerhalb weniger Stunden zu minen, unterliegt dem Bitcoin-Algorithmus eine stetig steigende Schwierigkeitsstufe im Hashing-Prozess.

Diese Schwierigkeitsstufe wird durch «Proof of Work» gesteuert. Hierbei handelt es sich um einen Vorgang der von den Benutzern des Systems Arbeit erfordert – im Falle von Bitcoin ist dies die erwähnte Rechenpower der Blockchain-Computer. Generell besteht der Proof of Work des Hash-Algorithmus aus viel «Trial and Error»-Arbeit. Innerhalb dieses Prozesses wird auch das Schwierigkeitslevel gesteuert, wie einfach es ist einen Block abzuarbeiten – dieses Schwierigkeitslevel wird alle 2'016 Blocks kalkuliert und ist so designt, dass das Abarbeiten eines einzelnen Blocks ca. 10 Minuten dauert. Je mehr Miner, desto höher die Schwierigkeitsstufe und umgekehrt.

Durch diesen Prozess ist es möglich in einem dezentralen, öffentlichen System anonyme Transaktionen rund um die Uhr durchzuführen, während gleichzeitig neue Bitcoins in Form von Belohnungen für die Miner generiert werden. Man spricht vom «Mining-Prozess», da die Generierung und der Proof of Work Ansatz an die Abbaurate und schwere Arbeit im Edelmetall- oder Rohstoffabbau erinnert.

Noch einmal zusammengefasst

Die Grundlagen der technischen Funktionsweise der Bitcoin Blockchain sind tief im Algorithmus des Bitcoin-Protokolls verankert. Sie bieten das Fundament für Bitcoin und garantieren eine ständig fortlaufende Funktionsweise des Systems. Alle Änderungen des Algorithmus und jeglicher Ausbau der Technik baut auf diesem grundlegenden Fundament auf, wodurch die Basis und das Verständnis des Bitcoin-Blockchain Prozesses sich auch in Zukunft immer zum grössten Teil gleichbleiben wird.

Im folgenden Schaubild ist der gesamte Prozess einer Bitcoin-Transaktion noch einmal dargestellt:

Als nächstes im Bitcoin 1x1

Anhand der erarbeiteten Grundlagen ist es nun möglich gewisse Sonderfälle im Rahmen der Blockchain zu untersuchen. Einer dieser Sonderfälle sind so genannte «Forks», also Aufgabelungen der Blockchain. Hierzu mehr im nächsten Artikel des Bitcoin 1x1.