Blöcke Minen
Der Mining-Prozess bei Bitcoin und anderen Kryptowährungen ist ein zentrales Verfahren, das zwei Hauptzwecke erfüllt:
- Hinzufügen neuer Transaktionen zur Blockchain, deren Sicherung und Validierung;
- Einführung neuer Bitcoins in den Umlauf.
Die folgende Zusammenfassung wiederholt die bisher behandelten Schlüsselpunkte und bietet einen detaillierteren Einblick in die Funktionsweise des Mining-Prozesses:
1. Transaktionsüberprüfung
Miner beginnen den Prozess, indem sie Transaktionen aus dem Memory Pool des Bitcoin-Netzwerks sammeln. Dies sind Transaktionen, die von Nutzern durchgeführt wurden und darauf warten, bestätigt und zur Blockchain hinzugefügt zu werden. Miner wählen aus, welche Transaktionen sie in den nächsten Block aufnehmen, wobei unter anderem die Transaktionsgebühren eine Rolle spielen; Transaktionen mit höheren Gebühren werden in der Regel bevorzugt. Nachdem ein Miner die Transaktionen ausgewählt hat, fasst er sie in einem Block zusammen.
Das folgende Bild veranschaulicht dieses Konzept:
Zunächst übermitteln Nutzer (angenommen, es gibt 'n' Nutzer) ihre Transaktionen, jeweils mit einer Gebühr, die sie für die Bearbeitung der Transaktion zu zahlen bereit sind. Diese Transaktionen werden an den Memory Pool (auch als Mempool bekannt) gesendet, der als Zwischenspeicher für Transaktionen dient, bevor sie von Minern bestätigt werden. Die Transaktionen im Mempool werden als Tx1 bis Txm bezeichnet, wobei 'm' eine beliebige Anzahl von Transaktionen im Pool sein kann. Schließlich wählen Miner Transaktionen aus dem Memory Pool aus, um sie basierend auf ihren Gebühren in einen neuen Block aufzunehmen.
2. Lösen des Proof of Work
Der Kern des Mining-Prozesses besteht darin, ein kryptografisches Rätsel zu lösen, das als Proof of Work (PoW) bekannt ist. Dieses Rätsel erfordert erheblichen Rechenaufwand und ist absichtlich schwer zu lösen, aber leicht für das Netzwerk zu überprüfen. Es beinhaltet das Erzeugen eines Hashs, der unter einem bestimmten Zielwert liegt.
Die Nonce ist eine Zahl, die Miner bei jedem Versuch, das Rätsel zu lösen, verändern. Durch das Ändern der Nonce und das Hashen der Blockdaten erzeugen Miner bei jeder Iteration unterschiedliche Hash-Ausgaben.
Um am Mining teilzunehmen, benötigt man entweder eine Grafikprozessor-Einheit (GPU) oder einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC). Diese Geräte sind darauf ausgelegt, die für das Mining erforderlichen kryptografischen Rätsel effizient zu lösen. Die Kosten für Mining-Hardware können je nach Effizienz und Rechenleistung von einigen Hundert bis zu mehreren Zehntausend Dollar reichen.
Das Ziel besteht darin, eine Nonce zu finden, die einen Hash erzeugt, der kleiner oder gleich dem vom Netzwerk festgelegten Ziel-Hash ist. Der erste Miner, der eine Nonce findet, die einen gültigen Hash erzeugt, erhält das Recht, den neuen Block zur Blockchain hinzuzufügen.
3. Blockbestätigung und Belohnung
Sobald ein Miner das Rätsel erfolgreich gelöst hat, überträgt er den neuen Block zur Überprüfung an das restliche Netzwerk. Andere Knoten im Netzwerk prüfen die Gültigkeit des Blocks, einschließlich der Korrektheit der Transaktionen und des Hashs. Ist der Block gültig, wird er der Blockchain hinzugefügt und der Miner erhält als Belohnung neu geschaffene Bitcoins (Blockbelohnung) sowie die Transaktionsgebühren der im Block enthaltenen Transaktionen.
Wie oben gezeigt, ist der Prozess unkompliziert. Sobald ein Block gemined, verbreitet und verifiziert wurde, wird er unmittelbar nach dem neuesten Block zur Blockchain hinzugefügt.
Der Genesis-Block, auch als Block 0 bekannt, ist der allererste Block innerhalb einer Blockchain. In unserer Abbildung bedeuten die drei vertikalen Punkte, dass sich einige Blöcke dazwischen befinden.
Schwierigkeitsanpassung
Das Bitcoin-Netzwerk passt die Schwierigkeit des Mining-Puzzles automatisch etwa alle zwei Wochen bzw. alle 2.016 Blöcke an. Diese Anpassung stellt sicher, dass die durchschnittliche Zeit zum Finden eines neuen Blocks bei etwa 10 Minuten bleibt, unabhängig von der gesamten Mining-Leistung im Netzwerk. Wenn mehr Miner dem Netzwerk beitreten und die Hashrate steigt, erhöht sich die Schwierigkeit. Umgekehrt sinkt die Schwierigkeit, wenn Miner das Netzwerk verlassen und die Hashrate abnimmt.
Hashrate, auch als Hash-Power bezeichnet, ist ein Maß für die Rechenleistung, die zum Mining und zur Verarbeitung von Transaktionen auf einer Blockchain verwendet wird. Sie gibt die Anzahl der Hash-Operationen an, die in einem bestimmten Zeitraum durchgeführt werden, und wird typischerweise in Hashes pro Sekunde (h/s) angegeben.
1. Welche Rolle spielt der Nonce beim Bitcoin-Block-Mining?
2. Welche Transaktion wird von Minern bevorzugt?
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- Hinzufügen neuer Transaktionen zur Blockchain, deren Sicherung und Validierung;
- Einführung neuer Bitcoins in den Umlauf.
Die folgende Zusammenfassung wiederholt die bisher behandelten Schlüsselpunkte und bietet einen detaillierteren Einblick in die Funktionsweise des Mining-Prozesses:
1. Transaktionsüberprüfung
Miner beginnen den Prozess, indem sie Transaktionen aus dem Memory Pool des Bitcoin-Netzwerks sammeln. Dies sind Transaktionen, die von Nutzern durchgeführt wurden und darauf warten, bestätigt und zur Blockchain hinzugefügt zu werden. Miner wählen aus, welche Transaktionen sie in den nächsten Block aufnehmen, wobei unter anderem die Transaktionsgebühren eine Rolle spielen; Transaktionen mit höheren Gebühren werden in der Regel bevorzugt. Nachdem ein Miner die Transaktionen ausgewählt hat, fasst er sie in einem Block zusammen.
Das folgende Bild veranschaulicht dieses Konzept:
Zunächst übermitteln Nutzer (angenommen, es gibt 'n' Nutzer) ihre Transaktionen, jeweils mit einer Gebühr, die sie für die Bearbeitung der Transaktion zu zahlen bereit sind. Diese Transaktionen werden an den Memory Pool (auch als Mempool bekannt) gesendet, der als Zwischenspeicher für Transaktionen dient, bevor sie von Minern bestätigt werden. Die Transaktionen im Mempool werden als Tx1 bis Txm bezeichnet, wobei 'm' eine beliebige Anzahl von Transaktionen im Pool sein kann. Schließlich wählen Miner Transaktionen aus dem Memory Pool aus, um sie basierend auf ihren Gebühren in einen neuen Block aufzunehmen.
2. Lösen des Proof of Work
Der Kern des Mining-Prozesses besteht darin, ein kryptografisches Rätsel zu lösen, das als Proof of Work (PoW) bekannt ist. Dieses Rätsel erfordert erheblichen Rechenaufwand und ist absichtlich schwer zu lösen, aber leicht für das Netzwerk zu überprüfen. Es beinhaltet das Erzeugen eines Hashs, der unter einem bestimmten Zielwert liegt.
Die Nonce ist eine Zahl, die Miner bei jedem Versuch, das Rätsel zu lösen, verändern. Durch das Ändern der Nonce und das Hashen der Blockdaten erzeugen Miner bei jeder Iteration unterschiedliche Hash-Ausgaben.
Um am Mining teilzunehmen, benötigt man entweder eine Grafikprozessor-Einheit (GPU) oder einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC). Diese Geräte sind darauf ausgelegt, die für das Mining erforderlichen kryptografischen Rätsel effizient zu lösen. Die Kosten für Mining-Hardware können je nach Effizienz und Rechenleistung von einigen Hundert bis zu mehreren Zehntausend Dollar reichen.
Das Ziel besteht darin, eine Nonce zu finden, die einen Hash erzeugt, der kleiner oder gleich dem vom Netzwerk festgelegten Ziel-Hash ist. Der erste Miner, der eine Nonce findet, die einen gültigen Hash erzeugt, erhält das Recht, den neuen Block zur Blockchain hinzuzufügen.
3. Blockbestätigung und Belohnung
Sobald ein Miner das Rätsel erfolgreich gelöst hat, überträgt er den neuen Block zur Überprüfung an das restliche Netzwerk. Andere Knoten im Netzwerk prüfen die Gültigkeit des Blocks, einschließlich der Korrektheit der Transaktionen und des Hashs. Ist der Block gültig, wird er der Blockchain hinzugefügt und der Miner erhält als Belohnung neu geschaffene Bitcoins (Blockbelohnung) sowie die Transaktionsgebühren der im Block enthaltenen Transaktionen.
Wie oben gezeigt, ist der Prozess unkompliziert. Sobald ein Block gemined, verbreitet und verifiziert wurde, wird er unmittelbar nach dem neuesten Block zur Blockchain hinzugefügt.
Der Genesis-Block, auch als Block 0 bekannt, ist der allererste Block innerhalb einer Blockchain. In unserer Abbildung bedeuten die drei vertikalen Punkte, dass sich einige Blöcke dazwischen befinden.
Schwierigkeitsanpassung
Das Bitcoin-Netzwerk passt die Schwierigkeit des Mining-Puzzles automatisch etwa alle zwei Wochen bzw. alle 2.016 Blöcke an. Diese Anpassung stellt sicher, dass die durchschnittliche Zeit zum Finden eines neuen Blocks bei etwa 10 Minuten bleibt, unabhängig von der gesamten Mining-Leistung im Netzwerk. Wenn mehr Miner dem Netzwerk beitreten und die Hashrate steigt, erhöht sich die Schwierigkeit. Umgekehrt sinkt die Schwierigkeit, wenn Miner das Netzwerk verlassen und die Hashrate abnimmt.
Hashrate, auch als Hash-Power bezeichnet, ist ein Maß für die Rechenleistung, die zum Mining und zur Verarbeitung von Transaktionen auf einer Blockchain verwendet wird. Sie gibt die Anzahl der Hash-Operationen an, die in einem bestimmten Zeitraum durchgeführt werden, und wird typischerweise in Hashes pro Sekunde (h/s) angegeben.
1. Welche Rolle spielt der Nonce beim Bitcoin-Block-Mining?
2. Welche Transaktion wird von Minern bevorzugt?
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