Joe Martin - Bitcoin, Blockchain & Co. — Die Wahrheit und nichts als die Wahrheit (überarbeitete Ausgabe 2021/22)

Dann melden Sie das Ergebnis an und senden einen Datenblock an alle Nodes, die diesen dann akzeptieren, wenn der Miner richtig gerechnet hat. Als Belohnung für die Arbeit erhält der Miner 6,25 neue Bitcoins (Stand seit Sommer 2021). Aber das ist nicht alles, was er für seine Arbeit bekommt. Das könnte zu wenig Anreiz darstellen, da die Miner-Hardware, also die spezialisierten Com-puter, viel Geld kosten und der Stromverbrauch auch ins Geld geht.

Die Miner verpacken in den Blocks im Wesentlichen die Trans-aktionen, die im Netzwerk von den Teilnehmern veranlasst wurden. Diese Transaktionen, im einfachsten Falle 2 BTC von Alice an Bob, sind auch im Bitcoin-Netzwerk nicht völlig kostenfrei. Es fällt immer eine sogenannte Netzwerkgebühr an, die die Teilnehmer frei wählen können. Alice meldet also dem Miner: „Hallo Miner, bitte registriere, dass ich 2 BTC an Bob übertragen habe und dafür bezahle ich dir eine Gebühr von 0,000001 BTC.“

Natürlich sind das im Netzwerk nur Computercodes, die das Gleiche für die Maschinen aussagen, aber die Miner erhalten mit jeder Transaktion, die sie in einem Block verarbeiten, eine kleine Gebühr. Das ist von Bedeutung.

Da jeder Miner aus dem Transaktionspool, also dem Bereich, in dem alle gewünschten Transaktionen auflaufen, die Transaktion frei auswählen kann, arbeiten die Miner natürlich mit einem Algorithmus, der die Transaktionen mit den höchsten Gebühren zuerst auswählt. Wenn Alice 0,000001 BTC Gebühr für ihre Transaktion anbietet, Carol jedoch 0,000002 BTC für ihre, werden die Miner zuerst Carols Transaktion in den Block packen und dann erst die von Alice, wenn noch Platz in diesem Block ist.

Alles im Bitcoin-Netzwerk ist maximal kapitalistisch nach den Regeln eines absolut freien Marktes ausgelegt. Falls Bitcoin und Co. geeignet sind, bestehende Gesellschaftsformen nachhaltig zum Bessern zu verändern, bedeutet das keineswegs, dass diese Systeme „sozialistisch“ werden. Ganz im Gegenteil. Sie sind der Kapital-ismus in Reinform. Mit allen Vor- und Nachteilen eines solchen Systems.

Aus diesem Grund erzielen die Miner neben dem Grundein-kommen pro Block, den sie richtig errechnen, auch noch ein variables Einkommen aus der Summe der Transaktionsgebühren aller Transaktionen, die sie in dem jeweiligen Block verpackt haben. Das ist schon ein großes wirtschaftliches Incentive, denn da kommen zu den momentan 6,25 Belohnung-Bitcoin auch noch 0,5-3 weitere Bitcoins als Transaktionsgebühren hinzu. Das sind im August 2021 einfach noch einmal 20.000 bis 120.000 US-Dollar in zehn Minuten. Kein schlechter Stundenlohn — natürlich nur, wenn man der Glückliche ist, der den Block-Hash als Erster richtig berechnet hat.

Tatsächlich ist es aber nicht nur eine riesige Lotterie für den Miner, der sich 24 Stunden am Tag abstrampelt, es besteht auch noch ein gewisses Restrisiko, dass er seinen Gewinn wieder abgeben muss. Das passiert im Bitcoin-Netzwerk ein-, zweimal in der Woche und zwar dann, wenn ein anderer Miner auch einen Block zum gleichen Zeitpunkt gefunden hat.

Jetzt bleibt noch ein weiteres Geheimnis zu lüften, um das ganze System kennenzulernen und zu verstehen. Wie gelingt es denn, dass ein Block nur alle zehn Minuten gefunden, also berechnet wird?

Nakamoto hat den Herzschlag des Systems auf zehn Minuten festgelegt, dass heißt, im Durchschnitt wird alle zehn Minuten ein Block gefunden und an die Bitcoin-Blockchain angefügt. Das ergibt sozusagen den Herzschlag des Systems. Wie wird das erreicht?

Dazu ist im Grundsystem ein unveränderlicher, weiterer Parameter eingebaut, der mit in die Formel einfließt, die die Miner berechnen müssen. Dieser Parameter ist die sogenannte „Difficulty“, also der Schwierigkeitsgrad. Dieser Parameter wird vom System alle 2016 Blocks neu angeglichen und funktioniert eigentlich ganz einfach. Das System misst, wie lange im Schnitt die vereinigte Rechenpower aller Miner gebraucht hat, um einen Block zu finden und setzt dann die Difficulty alle 2016 Blocks neu fest.

Wenn die Miner durch mehr angeschlossene Miner und damit mehr Rechenpower im Netz schneller als zehn Minuten waren, wird die Difficulty erhöht und die Miner müssen entsprechend länger raten und mehr Durchgänge berechnen, bevor sie den richtigen Wert für einen Block errechnet haben. Eigentlich ganz einfach.

Dieses System ist eine der genialen Ideen von Nakamoto, denn dadurch werden automatisch zusätzliche Sicherheitsfaktoren aktiviert. Die Blockzeit von zehn Minuten gilt natürlich nur als Durchschnittswert aller Blocks seit der letzten Korrektur der Difficulty. Manche Blocks werden nämlich sehr viel schneller gefunden, weil es im Grunde nur eine Lotterie ist. Ein Glücksgriff eines Miners ist nicht auszuschließen und kommt häufiger vor, als man annehmen könnte. Deshalb berechnet das System den Durchschnittswert über die jeweils letzten 2016 Blocks, was circa zwei Wochen entspricht. Die zwei Wochen errechnen sich aus 10 Minuten pro Block, also sechs pro Stunden, mal 24 Stunden, was 144 Blocks pro Tag ergibt und das bedeutet, dass das System rund 2 Wochen (144*14=2016) benötigt, um 2016 Blocks zu erzeugen.

Mehr Rechenpower kommt ins Netzwerk, wenn zum Beispiel mehr Miner angeschlossen werden oder wenn sich die Rechenleistung per se erhöht. Als zum Beispiel der erste Spezialist eine GPU, also eine Grafikkarte, genutzt hat, um die Blockwerte zu errechnen, hat er natürlich, weil er viel schneller rechnen konnte als alle anderen, die Blocks viel schneller als nur alle zehn Minuten errechnet. Damit ist er wahrscheinlich damals nicht nur zu schnell gewesen, sondern hat auch fast jeden Block nacheinander gelöst und die damals noch 50 BTC als Belohnung erhalten. Während die anderen noch die Rechenaufgabe am Block 5 zu lösen versuchten, hatte der GPU-Miner das schon längst hinter sich und arbeitete schon an Block 6. Die anderen, die deutlich langsamer rechnen können, mussten also immer wieder abbrechen und dann neu starten. Bis sie so weit waren, hatte der GPU Miner schon Block 6 fertig und so weiter.

Das ist natürlich nicht der Sinn des Ganzen, denn das System ist dadurch auch extrem anfällig für Manipulationen. So hätte dieser GPU-Miner Daten verändern und dem Netzwerk zuliefern können, weil er ja so schnell ist, dass die anderen gar keine Blocks mehr an die Nodes hätten liefern können. Sie erhalten dann mitten im jeweiligen Rechenvorgang schon nach kurzer Zeit eine Meldung, dass ein neuer Block errechnet wurde und dass sie nun mit den nächsten anfangen sollen. Nachdem sie also an Block 7 „herum-rechnen“, kommt nach ein paar Minuten die Meldung, dass der 7er gefunden wurde und sie an Block 8 weitermachen sollen. Aber auch dort kommen sie nicht weit, denn der wird auch bald als gefunden gemeldet, also dann ran an den Block 9 und so weiter.

Durch einen solchen massiven Rechenvorteil würde das System dann plötzlich doch zentralisiert und der eine Miner, der anstelle eines normalen Prozessors, also zum Beispiel einem Pentium, mit einer GPU rechnet, würde alles dominieren und kann Änderungen an den Daten nach Belieben vornehmen und einstellen.

Nicht mit Nakamoto, der einen solchen Fall vorhergesehen hat und als Gegenmaßnahme die Difficulty eingeführt hat. Nach zwei Wochen ist Schluss mit der Diktatur, denn nach 2016 Blocks wird die Difficulty so hochgeschraubt, dass der GPU-Miner im Schnitt auch wieder zehn Minuten benötigt, um einen Block zu berechnen. Das bedeutet, dass das System nicht mehr hyperventiliert, sondern der Herzschlag wieder stabilisiert ist.

Allerdings findet nun auch nur der GPU-Miner die Blocks, weil er einfach genug Rechenpower hat diese zu berechnen. Die anderen Miner können quasi gar keinen Block mehr lösen, weil die Difficulty nun erst recht viel zu hoch für deren Rechenleistung ist. Der ein oder andere kann unter Umständen mal einen Treffer landen, denn im Grunde genommen raten die Miner ja eh nur, genau wie ein Lottospieler, der tatsächlich nur einen einzelnen Tipp abgegeben hat und damit die 6 Richtigen mit Zusatzzahl getroffen hat. Aber das ist die Ausnahme. Der GPU-Miner gewinnt die meisten Blocks, aber eben nicht mehr so schnell, sondern nur alle zehn Minuten. Aber er löst dennoch fast alle, was also ist gewonnen? Wozu das Ganze?