1. Personal FinanceInvestingCryptocurrency Mining und Nachweis von Arbeitsalgorithmen

Von Peter Kent

Es gibt eine Menge zu beachten, wenn Sie zum ersten Mal mit dem Mining der Kryptowährung beginnen. Ein großer Teil des Bergbaus beruht auf Konsens. Konsens ist der Prozess, bei dem sichergestellt wird, dass alle Kopien der Transaktionsdaten übereinstimmen - dass jede Kopie der Blockchain dieselben Daten enthält. Für das Kryptowährungs-Mining können verschiedene Konsensmethoden verwendet werden. Derzeit ist die primäre Methode jedoch als Proof of Work (PoW) bekannt.

Diese Methode bietet jedoch weniger sichere und vertrauenswürdige Alternativen. Wenn die Kryptowährung und der Blockchain-Raum zunehmen (sie nehmen ständig zu), kann es sein, dass ein anderes System zum "Regierenden" wird.

Proof of Work ist das sicherste, zuverlässigste und energieintensivste aller Konsensus-Systeme und weist zweifellos die beste Erfolgsbilanz auf. PoW existiert seit der Gründung von Bitcoin und ist seit Januar 2009 maßgeblich an der Aufrechterhaltung einer ununterbrochenen Kette von Transaktionen beteiligt!

Proof of Work ist jedoch älter als Kryptowährungs-Blockchains. Proof of Work wurde ursprünglich als Idee für ein Verfahren zur Bekämpfung von Junk-Mail entwickelt.

Das grundlegende Konzept von Proof of Work besteht darin, dass zum Verwenden eines bestimmten Dienstes - zum Beispiel zum Senden einer E-Mail oder zum Hinzufügen von Transaktionen zu einer Blockchain - nachgewiesen werden muss, dass eine bestimmte Form von Arbeit ausgeführt wurde.

Das Ziel besteht darin, der Person, die den Dienst einmal nutzen möchte, bescheidene Kosten (in Bezug auf die zum Ausführen des Proof of Work-Algorithmus erforderliche Rechenleistung) aufzuerlegen, aber die Nutzung des Dienstes für Tausende oder Millionen von Personen sehr teuer zu machen mal. Dies macht es unerschwinglich, Proof of Work-Systeme anzugreifen oder zu stören.

Das Konzept der Verwendung von PoW als Gegenmaßnahme geht auf das Jahr 1993 zurück. Seitdem sind einige unterschiedliche Ideen für die Verwendung von PoW aufgetaucht. Im Zusammenhang mit Kryptowährungen verhindert Proof of Work, dass böswillige Miner das Netzwerk verstopfen, indem sie neue Blöcke einreichen, die niemals verifiziert werden können. Wenn keine Arbeit erforderlich wäre, um einen neuen Block einzureichen, könnte jeder wiederholt gefälschte Transaktionen in neuen Blöcken als Spam versenden und möglicherweise das Kryptowährungsnetzwerk zum Erliegen bringen.

Übrigens hat Proof of Work eine Parallele in realen Währungen. Damit etwas als Geld funktioniert, muss es nur in begrenztem Umfang vorhanden sein. Entweder ist es etwas, von dem einfach nicht viel vorhanden ist - zum Beispiel Gold -, oder es muss durch einen Prozess geschaffen werden, der erhebliche Anstrengungen erfordert.

Wie wäre es dann mit Muscheln? Muscheln wurden von verschiedenen Kulturen als Geld verwendet. Betrachten wir Wampum, das Muschelgeld, das die amerikanischen Ureinwohner im Osten des Kontinents bis weit in das 18. Jahrhundert hinein verwendeten. »Muscheln«, sagen Sie, »wie viel Arbeit braucht es, um Muscheln von der Küste aufzunehmen?« Ah, aber es gab noch mehr.

Wampum wurde aus sehr speziellen Muscheln hergestellt (dem Channeled Whelk und den Quahog- oder Poquahock-Muschelschalen), die in einem sehr speziellen Gebiet gefunden wurden (entlang des Long Island Sound und der Narragansett Bay).

Außerdem konnte man sich nicht einfach einen Pustel schnappen und damit ein Abendessen kaufen. Du musstest die Muscheln bearbeiten. Die Muscheln wurden abgeholzt; Zum Beispiel wurde die innere Spirale, die Columella, des Channeled Whelk verwendet. Dann bohrten die Handwerkerinnen (hauptsächlich Frauen, die Wampum herstellten) mit Holzbohrern Löcher in die Muscheln, und die Muscheln wurden dann auf einem Schleifstein poliert, bis sie glatt waren. Sie wurden schließlich mit Hirschhaut oder verschiedenen anderen Materialien aneinandergereiht. Diese Arbeit stellte sicher, dass Zeit und Mühe in die „Währung“ gesteckt werden mussten, um Wert zu erlangen.

Eine andere Sichtweise auf dieses Konzept ist nicht, dass das Geld einen Wert „erwirbt“, sondern dass es nicht ohne erheblichen Arbeitsaufwand geschaffen werden kann, sodass der Markt nicht mit neuen, kostengünstigen Versionen von überschwemmt werden kann Geld, es abzuwerten.

Sogar die frühen europäischen Kolonisten verwendeten Wampum. Erst als sie fortschrittlichere Herstellungstechniken zur Herstellung von Wampum einsetzten, die Kosten für die Schaffung dieser Währung senkten und die Knappheit der Währung zerstörten, stürzte der Wert ab, und Wampum war als Wertspeicher und nicht mehr lebensfähig Währung.

Bergleute haben häufig Probleme, die Idee von Proof of Work und die Art und Weise, in der sie sich zum ersten Mal mit Kryptowährung beschäftigen, vollständig zu verstehen. Wenn Leser immer noch versuchen, den Zweck von PoW zu verstehen, lassen Sie es uns anders formulieren. Der springende Punkt bei der Arbeit der Bergleute (im Wettbewerb um den Proof of Work-Wettbewerb gegeneinander anzutreten) ist es, sicherzustellen, dass das Hinzufügen eines Blocks zur Blockchain nicht einfach ist.

Wenn es zu einfach ist, ist die Blockchain anfällig. Schlechte Schauspieler könnten die Blockchain ständig angreifen, indem sie das System mit schlechten Blöcken überfluten. Die Idee von Proof of Work ist es, das Hinzufügen eines Blocks zu erschweren, ähnlich wie die Idee, mühsam von Hand zu bearbeitende Muscheln in Wampum zu integrieren, um sicherzustellen, dass die Wampum-Wirtschaft nicht mit billigem Wampum überflutet werden kann.

Proof of Work-Anwendungen

Ein Proof of Work-Algorithmus zwingt den Miner, einige Arbeiten auszuführen, um Rechenleistung zu nutzen, bevor er einen Block an die Blockchain sendet. Der Algorithmus dient als Sicherheit für eine Kryptowährung, indem er unerwünschte Aktionen kostspielig macht und sicherstellt, dass das beabsichtigte Ergebnis (das Hinzufügen von nur echten, gültigen Transaktionen zur Blockchain) immer eintritt.

Welche Arbeit muss also geleistet werden? Im Wesentlichen muss der Bergmann ein mathematisches Rätsel lösen. Das Rätsel muss kompliziert genug sein, um etwas Rechenleistung in Anspruch zu nehmen, aber nicht so kompliziert, dass es zu lange dauert, um das Hinzufügen von Transaktionen zu validieren und zu verlangsamen.

Die Arbeit, die in Bitcoin's Proof of Work ausgeführt wird, durchsucht lediglich den vorherigen Block des Transaktionsheaders (zusammen mit einer Zufallszahl, dem Nonce) in der Hoffnung, einen neuen Hash zu finden, der den erforderlichen Schwierigkeitsgrad erreicht.

Proof of Work hat eine andere Seite. Es muss schwierig sein, eine Antwort auf das Rätsel zu finden, aber es muss einfach sein, die Arbeit zu überprüfen und zu verifizieren. Das heißt, sobald das Rätsel gelöst wurde, müssen andere Bergleute leicht überprüfen können, ob das Rätsel tatsächlich richtig gelöst wurde.

Bei Bitcoin wird, sobald ein Bergarbeiter das Rätsel gelöst hat, der neue Hash zum Header hinzugefügt und der Block zur Bestätigung an andere Bergarbeiter und Knoten gesendet. Während es anfangs schwierig ist, eine Nonce auszuwählen, die ein gutes Ergebnis liefert - eine Hash-Zahl unter dem Ziellevel -, ist es für andere Bergleute sehr schnell und einfach, dieselbe Hash-Berechnung durchzuführen, um zu bestätigen, dass tatsächlich die Das Rätsel wurde gelöst. Die Arbeit ist erledigt, und dann kann jeder schnell den Block des siegreichen Minenarbeiters überprüfen und ihn abmelden.

Übrigens: Kryptowährungen mit Proof of Work sind normalerweise die einzigen, die effizientere, spezialisierte Bergbaumaschinen erfordern. In Proof of Stake kann fast jeder Computer als Schöpfer, Verifizierer und Chainer neuer Blöcke fungieren, sofern er einen erheblichen Anteil an der zugrunde liegenden Währung hat.

Arbeitsnachweis Beispiele

Die Verwendung von Proof of Work ist in der Welt der Kryptowährung weit verbreitet. Bitcoin, die größte und erfolgreichste Kryptowährung von allen, verwendet sie zusammen mit einer Vielzahl anderer gängiger Kryptowährungen. Möglicherweise benötigen Sie für diese Kryptowährungen eine andere Mining-Ausrüstung, da jeder einen etwas anderen Hashing-Algorithmus verwendet, obwohl alle Proof of Work verwenden. Hier sind einige Beispiele für die gängigsten PoW-Kryptowährungen:

  • Bitcoin ist derzeit der König der Kryptowährung in Bezug auf die Netzwerk-Hash-Rate (dh die Anzahl der pro Sekunde verarbeiteten Hashs), die Marktliquidität und die allgemeine Akzeptanz. Bitcoin war noch nie die Top-Kryptowährung. Bitcoin leistete Pionierarbeit bei Proof of Work und ist seit mehr als zehn Jahren auf der Grundlage dieses Konsensus-Systems erfolgreich.

Viele andere Kryptowährungen haben den Code von Bitcoin als Ausgangspunkt kopiert und dann für den eigenen Gebrauch leicht modifiziert. Die meisten von ihnen haben die Proof of Work-Komponente beibehalten, obwohl sie möglicherweise einen anderen Hashing-Algorithmus verwenden, der eine andere Konfiguration des Mining-Rigs erfordert als der für Bitcoin. Das meiste Kapital in der Cryptocurrency-Mining-Welt ist auf Bitcoin ausgerichtet, und die verwendeten Mining-Rigs sind darauf spezialisiert, den im Bitcoin-Konsens enthaltenen Sha256-Hashing-Algorithmus auszuführen. Bitcoin-spezifische ASICs (Application Specific Integrated Circuits, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise) machen inzwischen einen großen Teil des Systems aus, und viele von ihnen haben ihren Sitz in China, wobei die USA und Europa an zweiter Stelle stehen.

  • Ether (im Ethereum-Netzwerk) ist normalerweise die zweitbeliebteste Kryptowährung, manchmal die dritte, je nach Tag. Ethereum verwendet einen eigenen Hashing-Algorithmus für Proof of Work namens Ethash. Machen Sie sich nicht zu viele Gedanken darüber, was Ethash ist, da das Ethereum-Entwicklungsteam umstrittene Pläne hat, Proof of Work zurückzulassen und Proof of Stake in Zukunft zu verwenden. Tatsächlich haben sie eine Schwierigkeit, die in den Ethereum-Code eingebrannt ist. Mit der Zeit wird es immer schwieriger, Ethereum über Proof of Work abzubauen, was bedeutet, dass Bergleute immer weniger verdienen. (Trotz dieser Bombe war der Abbau von Äther immer noch sehr lukrativ, als der Preis der ETH auf dem höchsten Stand war.) Litecoin wird allgemein als das Silber für den Status von Bitcoin als "digitales Gold" angesehen. Litecoin konzentriert sich auf schnelle Zahlungen (was kürzere Blockierungszeiten bedeutet) und niedrige Transaktionsgebühren. Es wird ein anderer Hashing-Algorithmus als Bitcoin verwendet, der als Scrypt Mining bezeichnet wird. Daher ist zwischen beiden kein Crossover-Mining (Verwendung desselben Mining-Rigs für mehrere Kryptowährungen) möglich. Davon abgesehen ist die Funktionsweise von Litecoin im Allgemeinen mit Bitcoin vergleichbar, da es sich im Wesentlichen um eine Kopie des Codes handelte. Genau wie Bitcoin wurden ASICs speziell für die Gewinnung von Litecoin entwickelt, um den rentabelsten Ansatz zu bieten. Monero, eine der eher privaten (anonymen) Kryptowährungen, wurde entwickelt, um CPU- oder GPU-Mining zu ermöglichen. Das heißt, Sie benötigen keine spezielle Ausrüstung. Die Monero-Community bemüht sich, ASICs fernzuhalten und aktualisiert den Mining-Algorithmus alle paar Monate geringfügig, damit Hersteller keine ASICs produzieren können. Es ist immer möglich, einen ASIC zu erstellen, mit dem ein bestimmter Algorithmus effizienter verarbeitet werden kann, aber es ist möglich, die Änderungen zu überholen. Es braucht Zeit, einen neuen ASIC zu entwerfen, herzustellen und zu verkaufen.

Indem Monero von Zeit zu Zeit auf einen anderen PoW-Algorithmus umschaltet, hat es die Chiphersteller tatsächlich überholt. Dies ermöglicht es CPUs und GPUs, in dieser Blockchain wirksam zu bleiben. Monero verwendet einen sehr komplexen kryptografischen Mechanismus namens Ringsignaturen, um die mit Adressen verbundenen Transaktionsbeträge auszublenden, was die Analyse der Transaktionen sehr erschwert. Dies unterscheidet es von den anderen Kryptowährungen in dieser Liste, die leicht durchsuchbare öffentliche Transaktionsdatensätze in der Blockchain haben.

  • ZCash ist auch eine privatere (anonyme) Kryptowährung. Es wurde mit einer vertrauenswürdigen Einrichtungszeremonie, wie ZCash es nennt, mit öffentlichen kryptografischen Parametern erstellt, die auf verschiedene vertrauenswürdige Parteien aufgeteilt wurden. (Dies ist kompliziertes Zeug, aber wenn Sie mehr lesen möchten, besuchen Sie die ZCash-Site). Die ZCash-Blockchain ermöglicht die Verwendung abgeschirmter kryptografischer Transaktionen (zk-SNARKs genannt), die nahezu unmöglich zu verfolgen sind.

Diese geschützten Transaktionen sind jedoch rechenintensiv, und viele der heute erhältlichen ZCash-Geldbörsen unterstützen diese Funktion nicht vollständig. Stattdessen werden öffentlich überprüfbare Transaktionen verwendet, die Bitcoin sehr ähnlich sind. Der ZCash Proof-of-Work-Mechanismus wird als bezeichnet. Im Gegensatz zu Bitcoin, bei dem die gesamte Blockbelohnung an den Gewinner geht, teilt sich ZCash die Blockbelohnung. Es gibt eine Bergarbeiter-Belohnung, aber auch eine Gründer-Belohnung und eine Entwickler-Belohnung, um das Team zu entschädigen, das die ZCash-Codebasis und -Blockchain erstellt und verwaltet.

Vorteile von Proof of Work

Der Hauptvorteil von Proof of Work ist, dass es funktioniert! Kein anderes System zur Erreichung und Aufrechterhaltung eines Konsenses verfügt über eine so lange und einwandfreie Dokumentation wie Proof of Work. Die Spieltheorie hinter Proof of Work stellt sicher, dass, wenn alle Teilnehmer rational sind und in ihrem eigenen wirtschaftlichen Interesse handeln, das System wie beabsichtigt funktioniert, und soweit dies der Fall war.

Proof of Work verhindert außerdem, dass böswillige Miner das Netzwerk spammen. Die für die Durchführung der Spezialarbeiten erforderlichen Energie- und Ausrüstungskosten machen Angriffe unerschwinglich und untragbar.

Ein weiterer großer Vorteil von Proof of Work ist der Machtausgleich. Die Macht ist auf eine Vielzahl von Bergleuten verteilt, im Fall von Bitcoin auf Tausende. Die Menge der Kryptowährung, die einem bestimmten Miner gehört, ist irrelevant. Auf die Rechenleistung kommt es an

Umgekehrt setzen Minenarbeiter mit Proof of Stake-Systemen Währung ein - je mehr sie besitzen, desto mehr Macht haben sie, sodass die Macht über das System in den Händen einer kleinen Anzahl von Stakern konzentriert werden kann, insbesondere auch für die anfänglichen Münzangebote von Münzen bekannt als Premined Distributionen.

Dies ist ein weiterer Vorteil, den die meisten Proof of Work-Kryptowährungen bieten: eine faire Verteilung. Um einen Block zu finden und die nachfolgende Blockbelohnung zu erhalten, muss ein Bergmann angemessene Arbeit geleistet und das Netzwerk gemäß dem Regelsatz unterstützt haben. Dies ist laut Kryptowährungstheorie ein wichtiger Anreiz. Der Nachweis von Arbeitsmechanismen nach dieser Theorie stellt sicher, dass es wirtschaftlicher ist, auf einen Konsens hinzuarbeiten als dagegen.

Die Spieltheorie ist ein Zweig des Studiums, der mathematische Modelle umfasst, die die wahrscheinlichen Entscheidungen rationaler Entscheidungsträger in irgendeiner Beziehung beschreiben. Entscheidungen, die von diesen Entscheidungsträgern oder Akteuren getroffen werden, wirken sich auf die Entscheidungen und Handlungen anderer aus. Innerhalb der Kryptowährung ist es daher das Ziel, alle Akteure dazu anzuregen, Entscheidungen zu treffen, die zu einem stabilen, vertrauenswürdigen Netzwerk führen.

Nachteile von Proof of Work

Ein großer Nachteil von Proof of Work sind die Ressourcen, die für die Ausführung der Arbeit erforderlich sind.

Das Bitcoin-Netzwerk, in dem die meisten Bergleute tätig sind, verbraucht mindestens die gleiche Strommenge wie das Land Slowenien. Einige gröbere Schätzungen gehen davon aus, dass es doppelt so hoch oder vergleichbar mit dem von Irland verwendeten Betrag ist.

Ein weiterer Nachteil ist, dass mit der Zeit auch der Abbau unter Proof of Work zentralisiert werden kann. Die Einrichtungskosten für einen Bergbaubetrieb sind nicht unerheblich. Diejenigen, die bereits ein Rechenzentrum und einen laufenden Bergbaubetrieb haben, sind viel besser in der Lage, Bohrinseln hinzuzufügen. Mit den im Laufe der Zeit geringeren Kosten pro Bergbaugerät können diejenigen, die als Erstausrüster die Konkurrenz hinter sich gelassen haben, später eintreten, und es kann zur Zentralisierung kommen.

Im Zusammenhang mit dieser Zentralisierung besteht die Gefahr von 51-prozentigen Angriffen, ein wichtiges Anliegen für alle, die einen Kryptowährungsnachweis abbauen. Ein Angriff von 51 Prozent kann auftreten, wenn eine einzelne Entität die Kontrolle über 51 Prozent (oder mehr) der gesamten aktiven Hashing-Macht erlangt.

In diesem Szenario kann dieser Mehrheits-Hash-Controller den Blockchain-Datensatz einer Kryptowährung ändern, wodurch das für ihre Existenz grundlegende Vertrauen zerstört wird. Aus diesem Grund wird die Dezentralisierung von Bergleuten im Bereich der Kryptowährung gefördert und gefördert.

Ein letzter Nachteil von Proof of Work sind die verschwendeten Berechnungen, die für den gesamten Proof of Work erforderlich sind! Während die Möglichkeit von Denial-of-Service-Angriffen, die eine Kryptowährung unbrauchbar machen, sehr real ist und der Proof-of-Work-Mechanismus die Blockchain schützt, bietet die Suche nach einer Nonce für niemanden außerhalb des Ökosystems der Kryptowährung einen wirtschaftlichen, sozialen oder wissenschaftlichen Nutzen.

Mit anderen Worten, sobald die Tausenden von Bergleuten das Spiel gespielt haben und man das Rätsel gelöst und der Kette einen Block hinzugefügt hat, gibt es keinen Restwert für all diese Rechenleistung. Man könnte argumentieren, dass die Kraft für ein sinnloses Spiel verschwendet wurde.

Die kurze Geschichte ist, dass Proof of Work die bewährte Methode ist, um ein Peer-to-Peer-Kryptowährungssystem in Betrieb zu halten. Zwar gibt es in der Tat Bereiche für Effizienzverbesserungen, aber keine andere Lösung kann dieselben Sicherheitsvorteile ohne unterschiedliche Kompromisse zwischen Wirtschaftlichkeit, Konsens und Computertechnik bieten. Aus diesem Grund wird Proof of Work weiterhin in großem Umfang genutzt.