Was ist Bitcoin-Mining?

Ohne das stetige Bitcoin-Schürfen würde das Krypto-Netzwerk nicht existieren. Was steckt dahinter?

Sie haben vielleicht schon vom Bitcoin-Mining gehört und dass es ein wichtiger Bestandteil der digitalen Währung ist. Das Schürfen von Bitcoins bezeichnet den Rechenprozess, der jeweils erforderlich ist, um einen neuen Coin der Kryptowährung zu erzeugen. Das Wort „Schürfen“ oder das englische Pendant „Mining“ ist dabei ganz bewusst gewählt. Der Prozess soll an das Schürfen von Edelmetallen wie Gold erinnern. Auch in diesem Bereich setzt man große Geräte und Maschinen ein, um den Rohstoff aus der Erde zu holen. Beim Bitcoin-Mining sind es große, vernetzte Rechner-Systeme.

Diese Systeme lösen mathematische Rätsel, die der Bitcoin-Algorithmus vorgibt, um neue Münzen zu produzieren. Die Rechensysteme sind mit speziellen, leistungsfähigen Chips ausgestattet und wetteifern um die Lösung besagter Rätsel. Der erste Bitcoin-Miner, der das Puzzle löst, erhält den Bitcoin als Belohnung. Der Mining-Prozess bestätigt auch Transaktionen im Netzwerk der Kryptowährung und validiert sie dadurch.

Wie Bitcoin-Mining entstanden ist

Nach Veröffentlichung der Bitcoin-Software schürften die ersten Miner noch auf Desktop-Computern mit normalen Prozessoren (CPUs). Aber der Prozess war extrem langsam. Jetzt erzeugen in der Regel große Mining-Pools, die über viele Länder verteilt sind, die Mehrzahl aller neuen Münzen. Die Rechner sind meist mit leistungsstarken Grafikkarten (GPUs) der Hersteller Nvidia und AMD bestückt.

Nachteil: Die Mining-Systeme verbrauchen große Mengen an Strom, um die Kryptowährung zu schürfen. In Regionen, in denen der Strom mit fossilen Brennstoffen erzeugt wird, gilt das Bitcoin-Mining als umweltschädlich. Daher haben viele Bitcoin-Miner ihren Betrieb an Orte mit erneuerbaren Energiequellen verlegt, um die Auswirkungen von Bitcoin auf den Klimawandel zu verringern.

Wie funktioniert das Bitcoin-Mining?

Durch das Bitcoin-Schürfen fügt ein Miner einen Transaktionsdatensatz – den Block – zu einer Datenbank – der Blockchain – hinzu. Die Bitcoin-Miner laden zuvor die gesamte Geschichte der Blockchain herunter und fügen gültige Transaktionen zu einem Block zusammen. Knotenpunkte im Bitcoin-Netzwerk – sogenannte Full Nodes – übernehmen dabei die Rolle des Wächters. Ein Node zeichnet die Transaktionen auf und verifiziert diese auf ihre Gültigkeit.

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Digitale Informationen können relativ leicht vervielfältigt werden. Bei Bitcoin und anderen digitalen Währungen besteht daher das Risiko, dass ein Bitcoin-Inhaber eine Kopie seiner Bitcoins anfertigt und sie an eine andere Partei schickt, während er das Original behält. Besagte Knotenpunkte verhindern dieses sogenannte „Double Spending“, sodass nur der Miner eine Belohnung für den Block in Form eines Bitcoins erhält, der eine gültige Transaktion abgeschlossen hat. Das Bitcoin-Mining ist absichtlich so ressourcenintensiv und schwierig gestaltet, damit die Anzahl der Blöcke, die Miner täglich hinzufügen, relativ konstant bleiben.

Welche mathematischen Rätsel löst ein Bitcoin-Miner?

Das Herzstück des Bitcoin-Minings ist ein mathematisches Rätsel, das die Miner lösen müssen, um Ihre Belohnung zu erhalten. Die Miner im Bitcoin-Netzwerk versuchen, eine 64-stellige hexadezimale Zahl, einen sogenannten Hash, zu finden. Was ist das Problem? Warum dauert das so lange? Und warum ist so viel Rechenleistung dafür notwendig? Nun, das Rätsel gilt erst als gelöst, wenn der Miner eine hexadezimale Zahl trifft, die gleich oder unter einem vordefinierten, aber unbekannten Ziel-Hash liegt.

Den Ziel-Hash definiert SHA256, der Proof-of-Work-Algorithmus des Bitcoins. Die Mining-Systeme versuchen die Rätsel zu lösen, indem sie eine Vielzahl an Hash-Kombinationen ausprobieren. Löst ein Miner die Aufgabe, erhält das gesamte Bitcoin-Netzwerk eine Nachricht. Die Nodes überprüfen, ob der Miner das Rätsel richtig gelöst hat – der sogenannte Proof-of-Work – und hängen den neuen Block an die bestehende Blockchain an. Im Gegenzug erhält der Miner seine Belohnung.

Das Bitcoin-Halving

Die Blockbelohnung in Form von Bitcoins (BTC) halbiert sich alle 210.000 Blöcke (oder etwa alle vier Jahre). Im Jahr 2009 lag sie noch bei 50 BTC.  Im Jahr 2012 sank die Belohnung auf 25, und im Jahr 2016 auf 12,5. Bei der letzten Halbierung von Bitcoin 2020 änderte sich die Belohnung auf 6,25. Setzt sich dieses Zeitmuster fort, ist Anfang 2024 mit dem nächsten Bitcoin-Halving zu rechnen.

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Ein weiterer Anreiz für Bitcoin-Miner, sich an dem Prozess zu beteiligen, sind die Transaktionsgebühren. Zusätzlich zu den Belohnungen erhalten die Miner auch Gebühren für alle Transaktionen, die in diesem Transaktionsblock enthalten sind. Beides zusammen – die Gebühr und die BTC-Belohnung – nennt sich auch Block-Belohnung oder Block Reward.

Die Gebühren und das Halving sollen sicherstellen, dass die Miner weiterhin schürfen und das Netzwerk am Laufen. Denn der Belohnungsprozess ist endlich. Derzeit befinden sich bereits knapp 19 Mio. Bitcoins im Umlauf. Der Bitcoin ist auf eine maximale Menge von 21 Miio. BTC beschränkt. Sprich: Die Zahl der Bitcoins, die für Belohnungen ausgegeben werden, schrumpft immer weiter. Um diese Entwicklung hinauszuzögern, ist eine Halbierung des Angebots notwendig.

Rechnet sich Bitcoin-Mining?

Für den Miner gibt es also einen klaren Anreiz, neue Blöcke zu generieren: Er kann damit Geld verdienen. Die Frage ist allerdings, ob diese Einnahmen die Ausgaben übertreffen und das Schürfen sich daher rentiert.

Beim Bitcoin-Mining müssen Sie mit drei Kostenfaktoren kalkulieren:

  • Energie: Die Mining-Rechner laufen gewöhnlich rund um die Uhr und haben einen beachtlichen Stromverbrauch. Gerade in Zeiten steigender Energiekosten kann das zu beträchtlichen Ausgaben führen.
  • Rechensysteme: Normale Desktop- oder Gaming-Rechner sind für das Bitcoin-Schürfen zu ineffizient. Die Miner greifen in der Regel auf Computer zurück, die über spezielle anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (englisch: ASICs) verfügen. Diese Hardware ist teuer, Preise zwischen 4.000 und 12.000 Euro durchaus üblich. Jetzt müssen Sie sich vorstellen, dass die verschiedenen Mining-Pools jeweils Tausende dieser ASICs-Rechner in einem Netzwerk organisieren, um die 64-stellige Hexadezimalzahl zu erzeugen, die zur Lösung eines Hash-Puzzles erforderlich ist. Weltweit entsteht durchschnittlich alle 10 Minuten ein neuer Block im Bitcoin-Netzwerke. Umgerechnet auf den ganzen Tag sind es gerade einmal 144. Es dauert also geraume Zeit, bis sich die Anschaffungskosten refinanzieren.
  • Netzwerktechnik: Die Netzwerkgeschwindigkeit spielt beim Bitcoin-Mining keine große Rolle. Es ist jedoch wichtig, dass die Internetverbindung rund um die Uhr ohne Unterbrechungen verfügbar ist. Dedizierte Netzwerke verringern die externe Abhängigkeit und sorgen dafür, dass die Latenzzeit minimiert wird.  Auch für diesen Bereich fallen also Kosten an.

In Anbetracht der gewaltigen Kurszuwächse beim Bitcoin in den vergangenen Jahren mag das Mining auf den ersten Blick wie eine attraktive Idee klingen. Doch letzten Endes zeigen alle Erfahrungen, dass es sich um ein teures Unterfangen handelt. Zudem gibt es keine Garantie dafür, dass Sie Bitcoin-Belohnungen verdienen werden, selbst wenn Sie beträchtliche Ausgaben tätigen.

Wenn der Preis der Kryptowährung abstürzt, wie es 2018 und 2022 der Fall war, wird das Betreiben von Bitcoin Mining zunehmend unwirtschaftlich. Kleine Miner sind dann häufig gezwungen gewesen, ihr Geschäft aufzugeben. Der Rückgang der Belohungs-Bitcoins infolge des Halving macht die Tätigkeit noch unattraktiver.

Angesichts der beträchtlichen Schwierigkeiten, die das Mining von Bitcoin mit sich bringt, dominieren heute große Mining-Unternehmen den Markt, die auf mehreren Kontinenten tätig sind. AntPool, das größte Bitcoin-Mining-Unternehmen der Welt, betreibt Mining-Pools in vielen Ländern. Viele Bitcoin-Mining-Unternehmen sind auch an die Börse gegangen, obwohl ihre Bewertungen relativ bescheiden sind. Denn auch solche Unternehmen sind den schwankenden Preisen der Kryptowährung ausgeliefert.

Zusammenfassung

Das Mining von Bitcoin ist sehr wichtig für die Zukunft der digitalen Währung. Es ermöglicht Computern, neue Daten zur Blockchain hinzuzufügen. Diese Daten umfassen sowohl neue Transaktionen als auch neue Münzen. Der Prozess des Hinzufügens dieser Daten wird Mining genannt und wird durch neue Bitcoin belohnt.

Das Mining wird von Computern durchgeführt, die komplexe Gleichungen lösen. Diese Gleichungen sind so konzipiert, dass sie mit der Zeit immer schwieriger werden. Dies wird als Proof of Work bezeichnet. Der Mining-Prozess ist wichtig für das Wachstum der Blockchain.

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