Bitcoin User der mit dem PC Mined
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Bevor wir anfangen übers Mining zu reden (wir nutzen hier das Beispiel Bitcoin BTC), sollten wir festhalten dass nicht jeder, der etwas mit Coins zu tun hat, auch minen muss. Genau wie bei herkömmlichen Währungen, z.B. Euro oder Dollar, nicht jeder eine Bank besitzen muss.

Mining ist heute ein Geschäft mit sehr starker Konkurrenz und die dafür benötigten Geräte sind teuer, laut, erzeugen sehr viel Wärme und sind durch die ständige Weiterentwicklung schon bald annähernd nutzlos.
Wer aus Spaß oder Interesse einmal testen will zu Minen, kann sich entweder etwas ältere Geräte besorgen (zum Beispiel günstig bei eBay) oder die Vorteile des Cloud-Minings nutzen. Dabei stehen die Rechner zentral in einem Rechenzentrum und der Betreiber vermietet die Leistung (entweder Verträge die mehrere Jahre laufen oder Lifetime Verträge die man einmal zahlt und die dann laufen solange sie Gewinn machen).

Wie funktioniert Mining? (Technischer Hintergrund)

Hier wird es etwas komplizierter, wer aber dennoch wissen möchte was sich hinter der Technologie verbirgt sollte ruhig weiter lesen. Ich versuche die Hintergründe und Verfahren so simpel wie möglich zu beschreiben:

Die Arbeit des Bitcoin Miners  besteht aus reiner Mathematik. Beim Mining berechnet er Kryptographische Hashfunktionen (Im Fall von Bitcoin nach dem SHA256 Algorythmus) und damit den so genannten Block Header. Jetzt weiß nicht jeder was Kryptographische Hashfunktionen sind aber dafür haben wir ja den Miner.

bei jedem neuen Versuch (jedem neuen Hash) benutzt die Software andere zufällig generierte Zahlen (Nonce) für den Block-Header. Aus dem und anderen vorgegebenen Inhalten generiert die Software dann einen Hexadezimal Hash mit 64 Zeichen (Hexadezimalzahlen bestehen aus den Buchstaben A-F und den Zahlen 0-9 wobei A – F für die Zahlen 10 – 15 stehen) der z.B. so aussieht:

0000000000000000001ee37012a634e58666a6fad1f9f5fb3221859ac75b5765

Das hier ist tatsächlich ein richtiger Bitcoin Block. Um genau zu sein der Block #494308 der am 14.11.2017 um 08:40:03 errechnet wurde.

Und es wäre alles so einfach wenn es da nicht noch die Ziel-Schwierigkeit (Difficulty) gäbe.

Ziel-Schwierigkeit (Difficulty)

Das Ziel beim Mining ist, dass etwa alle 10 Minuten ein neuer Block gefunden wird. Um das zu gewährleisten muss mit wachsenden Zahlen von Minern und der exponentialen Weiterentwicklung der Mining Hardware die Schwierigkeit für die Miner angepasst werden.
Hört sich erst einmal sehr kompliziert an, ist aber eigentlich ganz einfach und Logisch.

Bei einer hinterlegten Schwierigkeit muss der Miner einen Hash finden der kleiner ist als die Schwierigkeit.

Beispiel Schwierigkeit:

Schwierigkeit = 1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

Jetzt muss der Miner einen Hash finden der kleiner ist. Hier würde es jetzt schon reichen wenn die erste Zahl eine 0 ist. Alles andere ist ja zwangsläufig kleiner.

Der oben genannte Hash von Block #494308 hat am Anfang ziemlich viele Nullen. Man sieht also, dass sich die Schwierigkeit bis heute schon recht weit entwickelt hat. Daher kommt es auch, dass mit einem normalen Computer in Sachen Bitcoin Mining heute kein Blumentopf mehr zu gewinnen ist. Die Schwierigkeit dieses Blocks lag übrigens bei 1.364.422.081.125,15.

Damit ist es 1,36 Billionen mal schwerer einen Block zu errechnen als damals, als Satoshi Nakamoto seinen ersten Gemined hat. Oder anders gesagt, es benötigt 1,36 Billionen mal mehr Arbeit dafür. An dieser Entwicklung kann man sehr gut sehen wie unglaublich stark sich die Hardware weiter entwickelt hat.

 

Hardware – Vom ersten CPU Mining bis heute

Bitcoin Mining Arbeiter
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Die ersten Bitcoins wurden noch rein mit dem Prozessor (CPU) errechnet (gemined). Es gab einfach nichts anderes 😉

Dann wurden die ersten Grafikkarten (GPU) genutzt. Der Vorteil von Grafikkarten ist, dass diese mehrere Berechnungen parallel durchführen können, was die Mining Leistung auf das bis zu 100 fache erhöhte während der Stromverbrauch (gemessen an der Arbveitsleistung) deutlich sank.

Nachdem die Grafikkarten die CPU verdrängte, dauerte es nicht lange bis auch sie angegriffen wurden. Die Field Programmable Gate Arrays (FPGA) konnten zwar die Rechenleistung nicht so deutlich erhöhen verbrauchen aber signifikant weniger Strom und setzten sich so schnell durch.

Zur Veranschaulichung: Eine normale Grafikkarte die 800 MH/s leistet hat einen Stromverbrauch vonetwa 500-600 Watt. Ein FPGA mit etwa derselben Leistung kommt nicht einmal auf einen Verbrauch von 100 Watt. Damit ließen sich die Stromkosten um das 5-6 fache senken. Bei einem so stromintensiven Vorgang wie dem Mining kommt man an einer solchen Verbesserung nur schwer vorbei wenn man Gewinn machen will.

Auch die FPGAs waren sehr schnell überholt. Heute haben sich ASICs durchgesetzt. ASIC bedeutet: „Application diverse Antminer Modelle beim "Arbeiten"Spezific Integrated Circuit“ also auf Deutsch Anwendungsspezifisch integrierte Schaltung. Diese Chips sind einzig und allein dafür entwickelt und gebaut worden um einen bestimmten Zweck zu erfüllen. ASICs die zum Minen von Bitcoins hergestellt wurden, werden auch nie etwas anderes können als Bitcoins zu Minen.

Durch die Einführung der ASICs wurde die Leistungsfähigkeit (Hashrate) wieder um mehr als den Faktor 100 erhöht während der Stromverbrauch sehr stark gesunken ist.

Der aktuell Marktführende Bitcoin Miner, der Antminer S9, schürft mit einer Hashrate von 14 TH/s (Terrahash pro Sekunde = 14 Billionen Berechnungen pro Sekunde) und verbraucht dabei laut Hersteller zwischen 1200 und 1400 Watt (0,098 Joule/GH). Was gemessen an den vorherigen Entwicklungen eine unglaubliche Leistung ist.

Aktuell spricht nichts für eine neue Technologie die die ASICs verdrängen könnte. Stattdessen werden die Effizienz und der Stromverbrauch dieser Miner  nach und nach verbessert werden.

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