Krypto-Mining

06.12.2018

Was ist Mining von Kryptowährungen?

Das Mining von Kryptowährungen ist eines der Schlüsselelemente, die es Kryptowährungen ermöglichen, als dezentrales Peer-to-Peer Netzwerk ohne die Notwendigkeit einer zentralen Einheit zu arbeiten. 

Es handelt sich um einen Prozess, bei dem zum einen Transaktionen zwischen Benutzern verifiziert und in das Kontobuch der Blockchain aufgenommen werden und zum anderen neue Coins in das bestehende zirkulierende Angebot eingeführt werden.


Wie funktioniert es?

Ein Miner ist ein Knoten (Node) im Netzwerk, der Transaktionen sammelt und daran arbeitet, sie in Blöcke zu organisieren. Wann immer Transaktionen durchgeführt werden, empfangen und verifizieren Miner-Knoten die Transaktionen, fügen sie dem Pool an Transaktionen, die noch nicht in einem Block aufgenommen wurden, hinzu und beginnen, sie zu einem Block aus mehreren Transaktionen zusammenzufügen.

Der erste Schritt im Prozess einen Block zu minen besteht darin, jede Transaktion, im Pool aller ausstehenden Transaktionen, zu hashen. 

Vor Beginn des Prozesses fügt der Miner-Knoten eine Transaktion hinzu, bei der er sich selbst die Mining-Belohnung schickt. Diese Transaktion wird als "Coinbase"-Transaktion bezeichnet, eine Transaktion, bei der Coins aus dem Nichts geschaffen werden und in den meisten Fällen die erste Transaktion in einem neuen Block darstellen.

Nachdem jede Transaktion gehasht wurde, werden diese Hashes dann in etwas organisiert, das als Merkle-Baum oder Hash-Baum bekannt ist, was bedeutet, dass die Hashes paarweise organisiert und dann wieder gehasht werden, bis "die Spitze des Baumes" erreicht ist, auch Wurzelhash oder Merkle-Wurzel genannt.

Der Wurzelhash zusammen mit dem Hash des vorherigen Blocks und einer Zufallszahl, auch nonce genannt, wird dann in den Header des Blocks platziert. Anschließend wird der Block-Header gehasht und ein Output generiert, der zur Kennung des Blocks dient.

Die Blockkennung muss kleiner als ein bestimmter Sollwert sein, der vom Protokoll vorgegeben wird. Mit anderen Worten, der Hash des Block-Headers muss mit einer bestimmten Anzahl von Nullen beginnen.

Dieser Zielwert, auch bekannt als Schwierigkeit, skaliert und stellt damit sicher, dass die Rate, mit der neue Blöcke erstellt werden, in einem angemessenen Verhältnis zur Hashing-Leistung im Netzwerk steht.

Die Miner hashen den Header immer wieder, indem sie verschiedene Nonces durchlaufen, bis ein Miner im Netzwerk schließlich einen gültigen Hash erzeugt. Wenn ein gültiger Hash gefunden wird, sendet der entsprechende Knoten den Block an das Netzwerk. Alle anderen Knoten prüfen, ob der Hash gültig ist, und wenn ja, fügen den Block in ihre Kopie der Blockchain ein und fahren mit dem Mining des nächsten Blocks fort.

Manchmal kommt es jedoch vor, dass zwei Miner gleichzeitig einen gültigen Block an das Netzwerk senden. Miner beginnen den nächsten Block auf demjenigen Block, den sie zuerst erhalten haben, zu minen. Der Wettbewerb zwischen diesen beiden Blöcken wird solange fortgesetzt bis ein nächster Block auf einem der konkurrierenden Blöcke gemined ist. Der Block, der anschließend aufgegeben wird, wird als Orphan Block (Weisen-Block) oder Stale Block bezeichnet. Die Miner dieses Blocks wechseln schließlich zurück zum Mining auf der Blockchain des siegenden Blocks.


Mining-Pools

Die Blockprämie wird dem Miner gewährt, der den gültigen Hash zuerst entdeckt. Die Wahrscheinlichkeit, den Hash zu finden, entspricht dabei dem Anteil der gesamten Mining-Leistung im Netzwerk. Miner mit einem kleinen Anteil an der Mining-Leistung haben nur eine sehr geringe Chance, den nächsten Block zu entdecken. Mining-Pools werden geschaffen, um dieses Problem zu lösen. Die Ressourcen der Miner werden gebündelt, indem sie ihre Rechenleistung über ein Netzwerk teilen, und die Belohnung wird anschließend gleichmäßig auf alle Miner im Pool aufgeteilt, je nachdem, wie viel Arbeit sie zur Wahrscheinlichkeit beitragen, einen Block zu finden.

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