In einem früheren Beitrag haben wir Kryptowährungen kurz vorgestellt, jetzt sprechen wir über das Mining selbst.
Mining ist einer der mystischsten Begriffe der Krypto-Welt – eher mystifiziert, denn dahinter steckt nichts besonders Kompliziertes. Viele wissen, dass sich mit Mining Geld verdienen lässt, und vor allem deshalb versuchen immer mehr, sich in die Welt des Krypto-Minings einzuarbeiten.
Anfangs muss man sich mit ziemlich schwierigen Begriffen anfreunden, doch nach einer Weile zeigt sich: Der einfache Nutzer muss außer dem Herunterladen und Einstellen eines Programms nicht viel mehr tun. Im Folgenden versuche ich, das Krypto-Mining verständlich zu erklären.
Kryptowährungen sind im Grunde Zahlungsmittel mit Wert, vergleichbar mit dem im Alltag genutzten Geld (z. B. Forint, Euro, Dollar). Zwei Teilnehmer in der Krypto-Welt wollen sich also gegenseitig Kryptowährung senden und empfangen.
Transaktionen mit Kryptowährungen müssen erfasst werden, sonst wüsste man nicht, wer zu einem bestimmten Zeitpunkt wie viel besitzt. Zudem ist das Netzwerk nicht zentralisiert, sondern Peer-to-Peer – es gibt also keine zentrale Instanz wie die kartenherausgebende Bank, die die Konten führt. Damit braucht es Teilnehmer, die die Transaktionen bestätigen. In Krypto-Netzwerken heißen sie Miner.
Will ein Nutzer also Kryptowährung an einen anderen senden, muss die Transaktion bestätigt werden. Die Bestätigung besteht vor allem darin, dass die Miner den Kontostand des Senders prüfen und danach entscheiden, ob dieser berechtigt ist, die Kryptowährung zu senden.
Könnte jeder jederzeit Transaktionen bestätigen, bestünde die Gefahr, dass böswillige Miner das Netzwerk überfluten und es völlig unzuverlässig machen. Das ist eine reale Gefahr, denn viele Betrüger im Netzwerk könnten das System angreifen und irreversiblen Schaden anrichten. Damit hängt auch die 51%-Attacke zusammen, auf die ich hier aber nicht eingehe.
Kern ist also, dass die Bestätigung von Transaktionen relativ schwer gemacht werden muss. Das ist nötig, damit ein Betrüger vergangene Transaktionen nicht verändern kann. Erreicht wird das über die Anpassung der Mining-Schwierigkeit. Bei der Bestätigung jedes Transaktionsblocks müssen die Miner eine schwierige Rechenaufgabe lösen.
Bei Bitcoin bedeutet das die Berechnung des Werts einer Hash-Funktion. Man nimmt die Transaktionsdaten im Block, mischt sie mit einem zufälligen Wert und berechnet aus dieser Eingabe einen Hash-Wert.
Der berechnete Wert ist völlig zufällig, muss aber eine Bedingung erfüllen; ist sie nicht erfüllt, muss mit einem geänderten Zufallswert erneut gerechnet werden. Da die Ausgabe unvorhersehbar ist, muss man sehr oft probieren. Wie oft, das steuert die Mining-Schwierigkeit. Weil so oft gerechnet werden muss, braucht ein Miner enorme Rechenkapazität.
Ein böswilliger Nutzer könnte versuchen, die Transaktionsdaten zurückzurechnen und eine neue Kette aufzubauen, müsste dafür aber jeden Transaktionsblock erneut bestätigen und die von den gutwilligen Nutzern gebaute Blockchain überholen. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist sehr gering und sinkt mit der Zahl der gutwilligen Miner.
Genau das ist das Problem bei Mining-Pools, die große Rechenkapazität an einem Ort bündeln, oder bei den chinesischen Herstellern der Spezialhardware.
Mining-Pools wurden für Nutzer erdacht, die nicht genug Rechenkapazität haben, um einen Transaktionsblock in vernünftiger Zeit zu bestätigen. Sie können sich mit einem solchen Pool-Server verbinden, und die gebündelte Rechenleistung vieler kleiner Beiträge kann es mit den riesigen Krypto-Farmen aufnehmen, die bei Bitcoin ASIC-Farmen betreiben.
Damit werden die eigentlich auf Dezentralisierung ausgelegten Krypto-Netzwerke aber zentralisiert, und die Gefahr von 51%-Attacken steigt.
Mit den ASIC-Farmen gibt es zahlreiche Probleme. Mit dem Aufkommen von Bitcoin bekam die Produktion von ASICs (anwendungsspezifische Schaltkreise) enormen Schub, vor allem in China. Das sind Computer, die sich völlig von denen unterscheiden, vor denen wir sitzen. Sie lassen sich nur und ausschließlich für Bitcoin-Mining nutzen – dank ihrer Fähigkeit zur schnellen Berechnung der erwähnten Hash-Funktion. Das ist vor allem deshalb ein Problem, weil nicht jeder mit gleichen Chancen an diese ASIC-Miner kommt.
ASIC-Miner lassen sich in verschiedenen Online-Shops bei chinesischen Herstellern bestellen. Es gibt keine Garantie, dass du unter denselben Bedingungen minen kannst, wenn dein ASIC-Gerät endlich vor der Tür steht. Das kann besonders problematisch sein, wenn das Bitcoin-Netzwerk die an die Miner ausgeschüttete Menge halbiert (Halving), denn dann arbeitet das Gerät mit einer völlig anderen Gewinnrate.
Daher musste die Vorherrschaft der ASIC-Miner ausgehebelt werden. Ethereum, die nach Bitcoin zweitbeliebteste Kryptowährung, verlangt einen etwas anderen Mining-Algorithmus.
Beim Ethereum-Mining müssen mehrere Gigabyte große gerichtete azyklische Graphen (DAG, Directed Acyclic Graph) im Speicher gehalten werden, wodurch ASIC-basiertes Mining derzeit unmöglich gemacht wird. Es bleibt also das Mining per Grafikkarte und CPU.
Ethereum-Mining verlangt enorme Rechenleistung, weshalb heute nur mit professionellen Grafikkarten mitgeminet werden kann. Das hat das ASIC-Problem von Bitcoin scheinbar behoben, denn theoretisch kann jeder eine Grafikkarte haben. Die Verteilung von Grafikkarten ist weltweit deutlich gleichmäßiger als die der ASIC-Miner, wodurch die Wahrscheinlichkeit von 51%-Attacken erfolgreich gesenkt wurde.
Häufig gestellte Fragen
Wozu dienen Miner in Krypto-Netzwerken?
Miner bestätigen die Transaktionen, da das System dezentral ist und es keine zentrale Bank gibt, die das übernimmt – sie prüfen, ob der Sender berechtigt ist, den Betrag zu senden.
Warum braucht man ASIC-Geräte oder Grafikkarten fürs Mining?
Weil die Bestätigung der Transaktionen eine schwierige, rechenintensive mathematische Aufgabe ist (die Berechnung einer Hash-Funktion), die sich nur mit starker Spezialhardware oder Grafikkarten sinnvoll bewältigen lässt.
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