c't 7/2018
S. 16
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Bitcoin: Chinas Ausstieg
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Chinas Bexit

Warum Chinas Mining-Ausstieg keinen Untergang des Bitcoin bedeutet

Zwei Drittel der Bitcoin-Miner weltweit stehen in China und verheizen sprichwörtlich den dort besonders billigen Strom. Das will Chinas Führung nicht länger hinnehmen und hat den landesweiten Ausstieg aus dem Schürfgeschäft beschlossen. Doch wie kann die Kryptowährung einen so großen Verlust an Minern überstehen?

Beschlossen und verkündet: China steigt aus dem Bitcoin-Mining aus, Mining-Farmen sollen landesweit geschlossen werden. Das betrifft zwei Drittel aller Miner weltweit, denn so hoch war der Anteil der Rechenleistung, den chinesischen Mining-Farmen zum Jahreswechsel 2018 weltweit zum Schürfen neuer Blöcke bereitstellten. Doch damit ist es vorbei, China hat Anfang Januar beschlossen, die Farmen landesweit zu schließen – nicht zuletzt, um die Stromnetze zu entlasten.

Dabei hat die chinesische Führung ein bemerkenswertes Augenmaß bewiesen: So sollen die Mining-Farmen nicht abrupt ihren Betrieb einstellen, sondern schrittweise über Steuern, höhere Stromkosten und Begrenzung des Stromverbrauchs vertrieben werden. Für das Bitcoin-Netzwerk und den Handel mit der Kryptowährung ist ein solches Ausschleichen ideal, weil so die Auswirkungen für Anwender und Märkte kaum zu spüren sind.

Ein abruptes Ende aller Mining-Aktivitäten in China würde mehr Wellen schlagen, aber nur für kurze Zeit: Bis die Regelungsmechanismen des Bitcoin-Protokolls nach spätestens zwei Wochen greifen, würde sich lediglich die weltweite Handelskapazität der Blockchain mehr als halbieren. Gebührenexzesse wie zu Weihnachten 2017 wären die wahrscheinliche Folge, ein Untergang des Bitcoin ist aber nicht zu befürchten.

Es liegt an der viel zitierten Difficulty, dass Bitcoin selbst auf solch gravierende Veränderungen im Mining-Netz reagieren kann – wenn auch nur schwerfällig wie ein alter Öltanker. Die Difficulty, also der Schwierigkeitsgrad zum Berechnen des nächsten Blocks, ist der vielleicht wichtigste Regulierungsparameter der Kryptowährung. Er sorgt dafür, dass es im Durchschnitt zehn Minuten dauert, bis der erste Miner den nächsten passenden Block findet und veröffentlicht.

Zusammen mit der Größenbeschränkung von maximal 1 MByte pro Block – das reicht für die Daten von etwa 2000 Transaktionen – ergibt sich daraus aber gleichzeitig der größte Flaschenhals der Kryptowährung: Die Beschränkung des weltweiten Handelsvolumens auf eben diese 2000 Transaktionen alle zehn Minuten. Mehr können die Abertausende Miner in aller Welt nicht verarbeiten.

Miner schürfen nichts

Der Begriff „Bitcoin Mining“ ist irreführend, denn die Miner schürfen gar keine Bitcoins – sie verarbeiten lediglich Überweisungen (Transaktionen) der Clients, schnüren sie zu Blöcken zusammen und verketten die Blöcke untereinander zur Blockchain. Die Funktion der Miner lässt sich also eher mit den Rechenzentren der Banken vergleichen, die die an Kunden-Terminals eingegebenen Überweisungen ausführen. Ohne die Miner, die die Transaktionen verbuchen, wäre überhaupt kein Handel mit Bitcoins möglich.

Damit die Miner-Betreiber diesen Aufwand betreiben, schließlich müssen sie dafür Hardware anschaffen und horrende Stromrechnungen bezahlen, hat der mutmaßliche Bitcoin-Erfinder Satoshi Nakamoto zwei Anreize geschaffen: Die Transaktionsgebühren (Transfer-Fees) und die Belohnung (Reward).

Die Transaktionsgebühr wird vom Absender einer Transaktion individuell festgelegt und lässt sich am besten mit Überweisungsgebühren bei Girokonten vergleichen. So wie die Bank bei der Buchung der Überweisung die Überweisungsgebühr kassiert, bekommt der Miner beim Verarbeiten der Bitcoin-Transaktion die dafür ausgelobte Transaktionsgebühr.

In der Anfangszeit gab es jedoch kaum Transaktionen, von denen die Miner ihre laufenden Kosten hätten bezahlen können, dennoch musste alle zehn Minuten ein neuer Block errechnet werden, um die Blockchain am Leben zu erhalten. Deshalb bekam 2009 jeder Miner, der einen neuen Block fand, eine Belohnung von 50 Bitcoins zusätzlich zu etwaigen Transaktionsgebühren.

Faktisch ist die Belohnung eine Subvention der Miner, die von allen Bitcoin-Eigentümern finanziert wird: Indem der Miner für seinen Block 50 neue Bitcoins erhält, vergrößert sich die Gesamtgeldmenge und der Wert der einzelnen Bitcoins sinkt entsprechend.

Bitcoins aus dem Nichts

Die Belohnung löste außerdem elegant ein zweites Problem: die Erschaffung der Coins, also der Währungseinheiten. So erhielt 2009 vermutlich Satoshi selbst die ersten 50 Bitcoins dafür, dass er von Hand den allerersten Block der Blockchain programmierte und den Hash-Wert dafür berechnete. Als dann wenige Tage später die ersten Miner den Betrieb aufnahmen und nun alle zehn Minuten neue Blöcke berechneten, die meist nicht eine einzige Transaktion enthielten, bekamen auch deren Betreiber jeweils 50 Bitcoins für ihre Mühe. Einen Realwert hatten die Bitcoins damals nicht, die Miner investierten in die Zukunft der Kryptowährung.

Durch die Belohnung der Miner kam die Erschaffung des Bitcoin gänzlich ohne ein Initial Coin Offering (ICO) aus, mit dem heute Erfinder von Kryptowährungen schnell reich zu werden versuchen, indem sie die aus der hohlen Hand selbst erschaffenen Währungseinheiten gleich zu Beginn an Investoren verkaufen.

Damit Bitcoin keine inflationäre Währung wird, deren Geldmenge sich bis in alle Ewigkeit vergrößert, halbiert sich die Belohnung jeweils nach 210.000 Blöcken – also etwa alle vier Jahre. Inzwischen liegt die Belohnung bei nur noch 12,5 Bitcoins pro Block, wird voraussichtlich 2021 auf 6,25 Bitcoins fallen und im Jahr 2144 nach insgesamt 33 Halbierungen auf Null sinken.

Die Miner werden ihre Kosten also künftig immer mehr durch Transaktionsgebühren decken müssen – und die Bitcoin-Nutzer sich daran gewöhnen, dass sie die Miner für ihre Dienste ausreichend bezahlen, damit sie weitermachen.

Dabei kommt hinzu, dass sich die Miner ständig gegenseitig das Leben schwer machen, indem sie immer leistungsfähigere Hardware installieren, um mehr Hashes generieren zu können als die Konkurrenz – um sich auf Kosten der anderen ein größeres Stück des stets gleich großen Kuchens zu sichern. Die Konkurrenz zieht natürlich nach und treibt damit die Difficulty immer weiter nach oben.

Flexibel, aber zäh

Die Difficulty wird automatisch alle zwei Wochen neu berechnet. Haben seit der letzten Berechnung weitere Mining-Farmen den Betrieb aufgenommen, sodass die weltweite Rechenleistung (genauer: Hash-Rate) gestiegen ist, wurden die Blöcke durchschnittlich in kürzeren Abständen als zehn Minuten gefunden. Ist die Gesamtrechenleistung hingegen gesunken, etwa weil etliche Miner aufgrund eines Kurssprungs nun eine andere, lukrativere Kryptowährung schürfen, ist der durchschnittliche Blockabstand größer als zehn Minuten. Einzelne Ausreißer nach oben oder unten spielen dabei keine Rolle, sondern es geht stets um die Betrachtung der letzten 2016 Blöcke, deren Berechnung exakt 14 Tage hätte dauern sollen.

Waren die Miner schneller fertig, wird die Zielzeit von zehn Minuten für die Berechnung der nächsten Difficulty um genau das Maß erhöht, das die Miner diesmal zu schnell waren. Damit steigt die Schwierigkeit, den nächsten Block zu finden.

Hat es umgekehrt länger gedauert als vorausberechnet, so wird die Zielzeit für die nächste Difficulty in dem Maße verringert, wie die Miner zu langsam waren. Dadurch sinkt die Difficulty, es wird also für die Miner leichter, den nächsten Block zu finden. Zuletzt passierte das zwischen Mitte November und Mitte Dezember 2017, wo die Difficulty sogar zweimal in Folge abnahm.

Minen im Geheimen

Wie lange es exakt dauert, bis der nächste Block gefunden wird, lässt sich nicht vorhersagen. Das Mining-Geschäft ist eine Lotterie, bei der die Miner eine dafür vorgesehene Zahl im Datenblock so lange zufällig verändern, bis der Hash-Wert des Datenblocks unterhalb der aktuellen Difficulty liegt. Das kann mit viel Glück schon beim ersten Versuch klappen.

Insofern hat jeder Miner, egal wie leistungsschwach er ist, eine theoretische Chance, den nächsten Block als Erster zu finden – sofern er mindestens einen Hash innerhalb von zehn Minuten berechnen kann. Das schaffen selbst kleine Mikroprozessoren spielend. Ihre Leistung beträgt aber allenfalls wenige Hashes pro Sekunde – im Vergleich mit einem einzelnen modernen S9 AntMiners mit rund 13,5 TH/s vermeintlich nicht der Rede wert.

Ein (Bot-)Netz aus Abermillionen solcher Mikroprozessoren, etwa in Form von Philips-Hue-Lampen und anderen IoT-Devices, hat jedoch eine reale Chance, den nächsten Block zuerst zu finden. Dabei kommt es Hackern massiv entgegen, dass die meisten IoT-Devices niemals Sicherheits-Updates erhalten und deshalb oft leicht zu hacken sind.

Getreu dem Motto „Kleinvieh macht auch Mist“ nutzen Hacker aktuell sogar wenig performante JavaScript-Mining-Programme, um den Browser von Website-Besuchern heimlich Kryptowährungen schürfen zu lassen. Der Code ist häufig in Anzeigen versteckt, die über Werbenetzwerke auch an bekannte Websites mit vielen Besuchern ausgeliefert werden. Besonders beliebt sind Nachrichten-, Video- und Streamingportale, auf denen die Besucher lange Zeit verweilen: Denn jede Sekunde Verweildauer eines Besuchers bedeutet weitere Hashes und damit weitere Chancen auf den Hauptgewinn. (mid@ct.de)

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