Bitcoin Basics II - Das Netzwerk

Liebe Bitlers,

Letzte Woche haben wir uns das Rückgrat des Bitcoin-Netzwerks angeschaut: die Nodes. Zur Erinnerung: Full Nodes sorgen dafür, dass das System dezentral, sicher und vertrauenslos funktioniert. Sie speichern das vollständige Bitcoin-Protokoll, prüfen Transaktionen auf ihre Gültigkeit und setzen die Konsensregeln (z. B. Blockgröße, Signaturen, keine Double Spends) durch, um nur gültige Blöcke zu akzeptieren.

Heute werfen wir einen Blick auf das Mining und die Mining Nodes – jene Teilnehmer, die aktiv neue Blöcke erzeugen und damit die Blockchain fortschreiben.
Wie genau funktioniert das? Warum ist das so sicher? Und wie hängt Mining mit Bitcoins Angebotswachstum zusammen? 👉 Das erfährst du in diesem Newsletter.

DAS WICHTIGSTE IN KÜRZE

💡 Eure Meinung zählt!
Wir leben vom Austausch mit euch – und wollen wissen, welche Themen euch wirklich interessieren.
👉 3 Minuten, die unseren Newsletter besser machen:

Danke fürs Mitmachen – das hilft uns enorm!

Weltweit betreiben Miner spezialisierte Hardware, um neue Blöcke zu erzeugen, Transaktionen zu validieren und das Netzwerk abzusichern. Der Begriff „Mining“ erinnert ans Goldschürfen – doch hier geht es um mehr: Durch Rechenleistung werden neue Bitcoins geschaffen und die Integrität des Systems gewahrt. Im dezentralen Peer-to-Peer-Netzwerk verhindern Miner, dass Coins doppelt ausgegeben werden – und machen Bitcoin so fälschungssicher und vertrauenslos nutzbar.

Warum gibt es Bitcoin-Mining? Das Problem: Double Spending

Digitale Informationen lassen sich beliebig und verlustfrei kopieren – was im Alltag praktisch ist, wird zum Problem bei digitalem Geld. Ohne zentrale Kontrolle könnte man dieselbe digitale Münze mehrfach ausgeben – das sogenannte Double-Spending-Problem.

Traditionell lösen Banken dieses Problem, indem sie als zentrale Instanz jede Transaktion prüfen. Doch das führt zu Machtkonzentration – mit Risiken wie Währungsentwertung durch übermäßige Geldmengenausweitung, Zensur, Kontosperrungen oder sogar Enteignungen.

Das Mining bietet eine Alternative und statt einer zentralen Stelle sichert das Netzwerk durch Proof of Work die Einmaligkeit jeder Transaktion – ohne zentrale Kontrolle, zensurresistent und manipulationssicher

So funktioniert Mining im Detail

Das Bitcoin-Netzwerk besteht aus einer Vielzahl von Nodes, die sich auf ein gemeinsames Regelwerk sowie auf die gesamte Historie aller gültigen Transaktionen einigen. Dieses Konsensprinzip sorgt dafür, dass alle Teilnehmer dieselben Regeln befolgen und Manipulation ausgeschlossen ist.

Ähnlich wie Goldgräber, die mit Spitzhacke und Schaufel nach Gold suchen, benötigen Bitcoin-Miner zwei Dinge: spezielle Hardware und Energie. Sie bringen ihre Rechenleistung in das Netzwerk ein, um damit sogenannte Proof-of-Work-Rätsel zu lösen. Dabei geht es nicht nur um das Finden neuer Blöcke, sondern auch um die Sicherung des gesamten Netzwerks.

Im praktischen Ablauf sammeln Miner gültige Transaktionen, aus dem Mempool, der letzten rund zehn Minuten – der festen Blockzeit von Bitcoin – und bündeln sie in einem neuen Block. Anschließend konkurrieren sie darum, ein komplexes kryptografisches Puzzle zu lösen: das sogenannte Mining. Dabei wird ein gültiger Hashwert gesucht – eine sehr große Zahl, die bestimmte Anforderungen erfüllen muss.

Zur Veranschaulichung dient oft die Analogie eines Würfelspiels: Statt mit einem echten Würfel wird im Bitcoin-Netzwerk allerdings mit der Hashfunktion SHA-256 „gewürfelt“. Diese Funktion erzeugt aus einer Eingabe immer denselben digitalen Fingerabdruck. Schon kleinste Veränderungen führen zu einem völlig neuen Ergebnis. Ein Hash ist also nicht wirklich zufällig – die Schwierigkeit besteht darin, durch immer neue Eingaben (hauptsächlich durch Variation der sogenannten Nonce) einen Hash zu erzeugen, der unter einem bestimmten Zielwert liegt.

Sobald ein Miner diesen gültigen Hash findet, sendet er den Block ins Netzwerk. Die anderen Nodes überprüfen, ob der Block korrekt und die Lösung gültig ist. Ist das der Fall, wird der Block dauerhaft in die Blockchain aufgenommen – und der Prozess beginnt von vorn.

Die Effizienz eines Miners wird durch die sogenannte Hashrate gemessen – also wie viele solcher „Würfe“ ein Miner pro Sekunde durchführen kann. Je höher die Hashrate, desto größer die Wahrscheinlichkeit, den nächsten Block zu finden. Als Belohnung erhält der erfolgreiche Miner den sogenannten Block Reward, bestehend aus neu geschaffenen Bitcoins sowie den Transaktionsgebühren im Block.

🚀 Hilf uns, das Bitcoin-Wissen zu verbreiten!

Dir gefällt unser Newsletter? Dann teile ihn mit Freunden, Familie oder Kolleg:innen.

Unten findest du noch eine Anleitung zum Referral-Programm.
📩 Anmelden geht ganz einfach:

Block Reward & Halving

Der sogenannte Block Reward, den Miner für einen erfolgreich validierten Block erhalten, besteht aus neu erzeugten Bitcoins sowie den gesammelten Transaktionsgebühren dieses Blocks.

Diese Block Rewards werden alle 210.000 Blöcke (ca. alle vier Jahre) halbiert – ein Ereignis, das als Bitcoin Halving bekannt ist. Aktuell beträgt der Block Reward 3,125 BTC und das letzte Halving fand im April 2024 statt.

Diese Belohnung ist ein zentraler Anreizmechanismus im Bitcoin-System: Sie motiviert Miner, ihre Rechenleistung bereitzustellen, das Netzwerk zu sichern und neue Transaktionen zu verarbeiten.

Mining Difficulty & Difficulty Adjustment

Wie beschrieben, müssen Miner im Bitcoin-Netzwerk komplexe mathematische Rätsel lösen, um neue Blöcke zu erzeugen. Die Schwierigkeit dieser Aufgaben – die sogenannte Mining Difficulty – passt sich nicht an die bereits erzeugte Bitcoin-Menge an, sondern an die Rechenleistung (Hashrate) des Netzwerks. Je mehr Miner teilnehmen, desto höher wird die Schwierigkeit.

Alle 2.016 Blöcke (etwa alle zwei Wochen) prüft das Netzwerk, wie schnell die letzten Blöcke gefunden wurden. Waren sie schneller als geplant, steigt die Difficulty – waren sie langsamer, sinkt sie. Ziel ist es, die durchschnittliche Blockzeit bei 10 Minuten zu halten – unabhängig von der Anzahl oder Leistung der Miner.

Dieses Difficulty Adjustment sorgt dafür, dass neue Bitcoins in einem gleichmäßigen, vorhersehbaren Rhythmus entstehen. Da mit jedem Block neue Coins ausgeschüttet werden, ist dieser Mechanismus entscheidend für die kontrollierte Geldmengenausweitung – ganz ohne zentrale Instanz.

So gewährleistet das Bitcoin-Netzwerk langfristige Stabilität, Sicherheit und Berechenbarkeit.

Mining & Sicherheit

Jeder Block in der Bitcoin-Blockchain enthält einen eindeutigen Hashwert – eine Art digitaler Fingerabdruck. Ändert man rückwirkend eine einzige Transaktion, verändert sich der gesamte Hash des Blocks. Dadurch wird der ursprüngliche Proof of Work ungültig, und der Block müsste neu berechnet werden.

Da jeder Block auf dem vorherigen aufbaut, müssten auch alle folgenden Blöcke neu berechnet werden – ein immenser Aufwand, der mit aktueller Rechenleistung kaum zu bewältigen ist. Je weiter eine Transaktion in der Vergangenheit liegt, desto sicherer ist sie vor Manipulation.

Bitcoin-Miner investieren erhebliche Summen in Hardware und Energie. Würden sie versuchen, einen ungültigen Block mit manipulierten Transaktionen einzureichen, würde dieser vom Netzwerk abgelehnt – trotz gültigem Arbeitsnachweis. Der Miner ginge leer aus und würde auf seinen Kosten sitzen bleiben.

Hinzu kommt: Ein erfolgreicher Angriff auf das Netzwerk, z. B. das Rückgängigmachen von Transaktionen (bekannt als 51 %-Angriff), würde nicht nur enorme Ressourcen erfordern, sondern auch das Vertrauen in das gesamte System zerstören – und damit auch den wirtschaftlichen Anreiz für die Angreifer selbst.

Bitcoin-Mining & Energieverbrauch

Mining erfordert enorme Rechenleistung – und damit viel Energie –, da Miner unzählige Hashes durchprobieren müssen. Dieser Aufwand ist essenziell für Bitcoins Sicherheit und Dezentralität.
Trotz Kritik kann Mining auch positiv wirken: Miner nutzen oft überschüssige Energie, stabilisieren Stromnetze und machen erneuerbare Energien wirtschaftlich nutzbarer.

Fazit: Zusammenfassend ist Bitcoin-Mining der zentrale Mechanismus, durch den das Netzwerk gleichzeitig gesichert und neue Bitcoins geschaffen werden – und zwar durch den gezielten Einsatz von Rechenleistung und Energie durch die Miner.

Eine erfolgreiche Restwoche,

Euer Bits&Satoshi Team