Sicherheit durch Belohnung

Mining

11 Peter Mayer

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Die Blockchain garantiert die Echtheit einer Brieftasche

Damit ein Eintrag im Bitcoin-Kassenbuch - mit all seinen Wallets in der Blockchain - nachträglich nicht verändert werden kann, brauchen wir einen Kontrollwert, der durch einen Konsens-Mechanismus automatisch errechnet wird. Im Laufe der Zeit hat sich bei der Blockchain-Technologie dieser Konsens-Mechanismus weiter entwickelt.

Bitcoin hat die Proof-of-Work (PoW) Technik entwickelt

Bitcoin hat die Blockchain-Technologie populär gemacht und verwendet den Proof-of- Work Algorithmus (PoW). Da es sich bei Bitcoin um eine öffentliche Blockchain mit sich gegenseitig nicht bekannten Teilnehmern handelt, bestehen hohe Anforderungen an die Sicherheit und Funktionsfähigkeit des Algorithmus. Prinzipiell kann jeder Teilnehmer im Bitcoin-Netzwerk an der Blockerzeugung mitwirken. Das PoW-Konzept ist dabei so konstruiert, dass ungefähr alle 10 Minuten irgendein Teilnehmer des Systems die in dieser Zeit bei ihm angelangten Transaktionen zu einem nicht mehr veränderbaren Block zusammenfasst (vgl. Abbildung rechts). Dieser wird dann an alle verteilt und ist schließlich Teil der kollektiven Blockchain. Der Empfänger einer Transaktion muss also so lange warten, bis er einen Block bekommt, der die Transaktion enthält. Dann ist sie beglaubigt. 

Ja, um die Teilnehmer des Bitcoin-Systems zum Erzeugen der Blöcke zu bewegen, wird für jeden Block, der Bestandteil der Blockchain wird, eine Belohnung in Form einer festgelegten Anzahl an Bitcoins gewährt. Das Erzeugen eines Blocks wird daher auch als Mining bezeichnet. Derjenige, der zuerst einen Block erzeugt, bekommt als Einziger die Belohnung. Zusätzlich erhält der Miner die in den Transaktionen enthaltenen Transaktionsgebühren. 
 
Aufgrund der Belohnung besteht ein Anreiz, an der Blockerzeugung mitzuwirken. Damit gesichert ist, dass nur ungefähr alle 10 Minuten ein Block erzeugt wird, muss die Software des Miners neben der Überprüfung der Transaktionen noch eine Rechenaufgabe lösen. Diese passt sich im Schwierigkeitsgrad automatisch an die am Mining beteiligte Rechenleistung an. 
 
Warum wird bei der Proof-of-Work (PoW) Technik des Bitcoin so viel Energie gebraucht? Je mehr Teilnehmer am Mining teilnehmen, desto sicherer ist das Netz und desto stärker wird die gemeinsame Rechenleistung für das Lösen der immer schwieriger werdenden Aufgaben. Die Wahrscheinlichkeit, einen Block zu erzeugen, entspricht dabei dem Anteil an der gesamten Rechenleistung des Bitcoin-Netzwerks.* Sehr viele Altcoins wie der Litecoin, Ethereum und Zcash arbeiten heute genauso wie der Bitcoin mit der PoW Technik.
 
Aufgrund seiner Konstruktion hat sich die PoW-Technik in der Blockchain - trotz zahlreicher Angriffe - als fälschungssicheres Konzept erwiesen. 
 
* BitFury Group (2015b): Proof of Stake vs. Proof of Work, http://bitfury.com/white-papers-research

Da das Bitcoin-Konzept einige Problembereiche aufweist, ist es für bestimmte Anwendungsbereiche nicht geeignet. Die limitierte Blockgröße erlaubt aktuell zum Beispiel nur ca. 600.000 Transaktionen pro Tag. Im Vergleich zu Banküberweisungen ist Bitcoin blitzschnell, für eine Bezahlung an der Kasse am Point-of-Sale ist Bitcoin aber viel zu langsam. 
 
Ein anderes Problem ist, dass der PoW-Algorithmus nur so lange vor Manipulationen schützt, wie sich die Mining-Leistung über viele Teilnehmer verteilt. Verfügt ein Miner über einen längeren Zeitraum über mindestens 51% der Mining-Leistung, so kann er die Blockchain manipulieren. Aufgrund der finanziellen Anreize hat sich die Mining-Leistung in den letzten Jahren durch die Nutzung spezieller Hardware und den Zusammenschluss von Minern zu sog. Mining-Pools stark erhöht und gleichzeitig konzentriert, so dass eine entsprechende Gefährdung gegeben ist. 
 
Auch aus ökologischer Sicht ist das Bitcoin-Netzwerk bedenklich. Anfang Januar 2016 wurden pro Sekunde im Bitcoin-System über 900 Billiarden Berechnungen zur Bewältigung der Rechenaufgabe vorgenommen.* Für die Erzeugung eines Blocks werden ca. 6000 Sekunden (10 Minuten) benötigt. Nach Schätzungen des Magazins Mainboard ergibt sich ein durchschnittlicher Tages-Stromverbrauch von 1,57 Haushalten pro Bitcoin-Transaktion bzw. der 5.033-fache Stromverbrauch im Vergleich zu einer Transaktion von Visa.** Aufgrund der günstigen Preise für Elektrizität werden die großen Mining-Pools derzeit in China in der Inneren Mongolei betrieben. 
 
Alternativ zur PoW Technik der Bitcoin Blockchain verwenden einige Altcoins eine Proof-of-Stake (PoS) Technik, um Geschwindigkeit zu gewinnen und bei der Blockerzeugung (Mining) den Stromverbrauch senken zu können. Beim PoS hängt die Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung eines Blocks durch einen Teilnehmer von dessen wertmäßigem Anteil am Netzwerk ab, d.h. dem Anteil seines Vermögens in der jeweiligen virtuellen Währung am Gesamtvermögen.
 
Es ergeben sich bei der PoS-Technik auch andere zu lösende Problembereiche hinsichtlich der Sicherheit der Blockchain, die durch eine Kombination von PoS und PoW zu hybriden Konzepten gelöst werden können, indem Zusammenfassungen der primären PoS-Blockchain in regelmäßigen Abständen in einer PoW-Blockchain zwecks zusätzlicher Absicherung der Transaktionen gegenüber Manipulationen gespeichert werden. Der PPcoin oder der ClubCoin arbeitet heute mit der kombinierten PoS/PoW Technik.
 
Wir brauchen also neue Techniken, bei der möglichst viele Menschen mit ihren eigenen Geräten dezentralisiert am Mining teilnehmen. Diese Techniken sollen beim Minen möglichst wenig Strom verbrauchen. Im Idealfall sollten wir Ressourcen nur sinnvoll verwenden und keine wertlosen Rätsel lösen. Also schauen wir weiter, ob wir bei der Proof-of-Capacity Technik fündig werden.
 
* Blockchain.info (2016): Hash Rate, http://blockchain.info/de/charts/hash-rate
** Malmo, C. (2015): Bitcoin ist einfach nicht nachhaltig, http://motherboard.vice.com/de/read/das-oeko-problem-von-bitcoin-darum-ist-die-krypto-waehrung-nicht-nachhaltig-3920
 
*** Patterson, R. (2015): Alternatives for Proof of Work, Part 1: Proof Of Stake, http://bytecoin.org/blog/proof-of-stake-proof-of-work-comparison.

Inzwischen wissen wir, dass möglichst viele Menschen mit ihren eigenen Geräten dezentralisiert am Mining teilnehmen sollen. Diese Techniken sollen beim Minen möglichst wenig Strom verbrauchen. Der Miningertrag soll aufgrund der "Arbeitsleistung" gerecht aufgeteilt werden. Im Idealfall werden Mining-Ressourcen sinnvoll und nachhaltig definiert und keine wertlosen Rätsel gelöst.

Der Nachweis der Kapazität ist eine Implementierung einer populären Idee der "Megabyte als Ressourcen". Sie müssen nicht umsonst verbrennen, aber Sie reservieren riesige Volumen an Festplattenspeicher beim Start des Minings. Das ist energieeffizient und ein perfekter Schutz gegen einen Botnet Angriff. Es würde einem Miner sofort auffallen, wenn man ihm heimlich ein paar Terabyte Plattenkapazität stehlen würde. 

Ein Mining PC ...

... Festplatten versus GPU's

Der Proof-of-Capacity (PoC) Algorithmus erzeugt eine große Anzahl von sogenannten "Plots" (Datenblöcken). Der letzte Block-Header gibt uns die Index-Nummer. Je mehr Platz wir zur Verfügung stellen, desto mehr Ertragskraft haben wir. Dann geht alles wie gewohnt weiter. Um es kurz zu machen, jedes Megabyte deiner HDD ist ein zusätzliches Lotterielos im Mining System. Ein PoC Coin ist der Brust. 
 
Es gibt noch weitere "Megabyte" Konzepte: Dabei wird der reservierte Raum allen Beteiligten als gemeinsamer Cloud-Speicher zur Verfügung gestellt. Die beiden Coins Sia und Stroj sind Vertreter dieser "Grünen Coins". 

* Patterson, R. (2015): Alternatives for Proof of Work, Part 2: Proof of Activity, Proof of Burn, Proof of Capacity, and Byzantine Generals, http://bytecoin.org/blog/proof-of-activity-proof-of-burn-proof-of-capacity.

Odoo image and text block

Mining mit der freien Festplatte

Gute Hardware dafür: 32 TByte HP Server für ca. € 1.300,-

Wir sind da um zu helfen. Wir zeigen Firmen und Privatpersonen, wie sich jeder Mensch - alleine oder auch gemeinsam im .CLUB - seine eigene "Geld Manufaktur" bauen kann. Wir zeigen den Menschen den einfachen Umgang mit den neuen Zahlungssystemen und nehmen ihnen die Angst vor der Veränderung.

Leistungsstarke NAS Server

Für das Mining der Grünen Proof-of-Capacity Kryptowährungen findest du hier Hardware Komponenten:

Grundlegende Informationen zum Thema "Wie wäre es mit einer eigenen Geld-Manufaktur" findest du hier:  http://geld-manufaktur.eu

Antworten auf wichtige Fragen wie "Wie komme ich zu meinem Bintcoin Konto?"

Ja, bei der kostenlosen Anmeldung bei Bitpanda.com  oder Xapo.com bekommst du auch eine Bitcoin Wallet.
  • Vorteil: Bei der österreichischen Firma Bitpanda.com kannst du über dein Bankkonto ganz einfach Euro in Bitcoin oder Bitcoin in Euro wechseln.
     
  • Bei Xapo.com kannst du kostenlos Bitcoin Wallets (BTC) und Fiatwährungskonten (EUR, USD, CHF) anlegen. Diese Konten kannst du optional mit einer günstigen VISA Kreditkarte ergänzen und so in jedem Shop mit VISA Akzeptanz - in jeder Fiatwährung (EUR, USD, CHF, ...) - direkt aus deiner Bitcoin Wallet heraus bezahlen!

 Alle Empfehlungslinks - zum Beispiel zu Produkten bei Amazon - haben wir mit dem grünen Pfeil gekennzeichnet. So kannst du deine Produktsuche dort beginnen, wo wir nach vielen Recherchen gelandet sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass du diese Produkte zum Beispiel bei Amazon zum geringstmöglichen Preis bekommst und wir für unsere Mühe direkt von Amazon mit einer kleinen Provision belohnt werden. Dankeschön. :-)

PS.: Hast du noch Fragen? Stell sie einfach im Forum: https://ForumNews > Mining. Über diese Einladung bekommst du deinen Zugang.
 

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