Samstag, Mai 21, 2022
StartTECHNOLOGIEDer unersättliche Mechanismus hinter Kryptowährungen

Der unersättliche Mechanismus hinter Kryptowährungen

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Das Bitcoin-Mining verbraucht pro Jahr doppelt so viel Strom wie die Schweiz. Dies ist auf den komplizierten technischen Prozess zurückzuführen, mit dem das digitale Geld generiert wird. Günstigere Alternativen gibt es längst.

Erstellen neuer digitaler Münzen in Kryptowährungen wie z

Bitcoin und Ethereum sind teuer. Der Grund: Das sogenannte Digging, oft auch Mining genannt, erfordert eine hohe Rechenleistung, weshalb ganze Rechenzentren benötigt werden. Und die Computer in den Fabriken verbrauchen exorbitant viel Strom. Laut einer Studie der University of Cambridge in Großbritannien sind es rund 153 Terawattstunden pro Jahr. Zum Vergleich: Deutschlands Nachbarland Polen verbraucht rund 150 Terawattstunden pro Jahr.

Dieser hohe Stromverbrauch beunruhigt Länder auf der ganzen Welt. Zuletzt hatte der Kosovo das Schürfen von Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum verboten. Das Land litt unter einer massiven Energiekrise, nachdem eines seiner beiden Hauptkraftwerke ausgefallen war.

Auch der Handel mit Kryptowährungen ist in China verboten. Es liefen sogar eigene Kohlekraftwerke, um die Krypto-Serverfarmen mit Strom zu versorgen. Auch die EU erwägt ein Verbot digitaler Währungen. Das EU-Parlament hat eine entsprechende Regelung abgelehnt, einige EU-Mitgliedsstaaten erwägen sie aber noch – auch deutsche Regierungsvertreter diskutieren über diese Frage.

Aber warum verbraucht das Mining so viel Energie? Der Grund für den hohen Stromverbrauch beim Schürfen von Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum liegt in der Technologie dahinter. Die meisten digitalen Währungen bestehen aus einer sogenannten Blockchain. Übersetzt bedeutet das Blockchain. Und die Blockchain ist genauso aufgebaut wie eine Kette aufeinanderfolgender Blöcke.

Alle mit der Kryptowährung getätigten Transaktionen werden wie in einem Kassenbuch in die Blöcke eingetragen. Jeder Block kann nur eine im Programmcode angegebene Anzahl von Transaktionen enthalten. Wenn ein Block voll ist, wird der nächste erstellt. Um die Blöcke nicht der Reihe nach zu vertauschen, hat ein neuer Block am Anfang die Information, die der vorherige Block am Ende hat.

Die Blöcke, aus denen die Blockchain besteht, werden einzeln erstellt. Für diesen Prozess müssen viele Computer zusammenarbeiten, um eine komplizierte mathematische Aufgabe zu lösen. Die Schwierigkeit dieser Aufgabe steigt mit der Länge der Blockchain und ihrer Anzahl an Blöcken – und damit der benötigten Rechenleistung.

Alle Computer im Netzwerk arbeiten daran, die Aufgabe zu lösen. Die erste Person, die die Lösung des Blocks berechnet hat, schließt den Block und erhält eine bestimmte Anzahl von Bitcoins als Belohnung. Dieser wird mit jedem Halving halbiert. Die erste Halbierung fand 2012 statt, als die Anzahl der von erfolgreichen Minern erhaltenen Bitcoins von 50 auf 25 sank. Jetzt erhalten erfolgreiche Miner nur noch 6,25 Bitcoins pro verschlüsseltem Block.

In der Anfangszeit von Bitcoin 2009 reichte aufgrund der geringen Anzahl an Blöcken die Geschwindigkeit und Rechenleistung durchschnittlich leistungsfähiger Rechner aus, um die Rechenaufgabe zu lösen und weitere Blöcke zu erstellen.

Die mathematischen Aufgaben sind mittlerweile so kompliziert, dass nur ein Netzwerk aus vielen speziell konfigurierten Mining-Computern genug Power hat, um diese kniffligen Aufgaben zu lösen. Und weil dieser Vorgang für die Computer so unglaublich arbeitsintensiv ist, wird der Vorgang auch „Proof of Work“ (PoW) genannt, was so viel wie „Arbeitsnachweis“ bedeutet.

Die „Proof of Work“-Methode wurde erstmals Anfang der 1990er Jahre von zwei Forschern eingeführt. Sie wollten Spam-Nachrichten per E-Mail reduzieren. Ihre Idee, vereinfacht formuliert: Wer beim Versenden von Nachrichten über einen Dienst Rechenaufgaben lösen muss und dafür Energie und damit vergleichbare Kosten wie für eine Briefmarke aufwendet, wird sich den Versand von Spam-E-Mails zweimal überlegen.

Heute steht „Proof of Work“ aber auch in Blockchain-Kreisen in der Kritik. Da am Ende nur ein Rechner aus dem Netzwerk die Belohnung erhält, aber alle Rechner im Netzwerk an der Lösung der Aufgabe arbeiten, gilt das „Proof of Work“-System als besonders energieverschwendend.

Daher arbeiten viele Kryptowährungen bereits mit einer Alternative. Eine stromsparende Alternative zum „Proof of Work“ (PoW) ist das sogenannte „Proof of Stake“ (PoS)-Verfahren. Beim PoS-Verfahren reicht ein Rechner aus, um den nächsten Block zu generieren. Alle Teilnehmer des digitalen Währungsnetzwerks müssen sich nur darauf einigen, welcher Computer und Benutzer die Aufgabe der Verschlüsselung des Blocks lösen soll.

Dies geschieht über ein Lotterieverfahren, bei dem die Nutzer unterschiedlich viele Lose in den Topf werfen können. Die Anzahl der Lose hängt normalerweise davon ab, wie viele Anteile jeder Teilnehmer an der Kryptowährung besitzt, und manchmal zusätzlich davon, wie lange er am Netzwerk beteiligt ist. Bei vielen Währungen müssen Nutzer einen Teil ihrer Coins in einer Art Tresor deponieren – sie können diese also nicht mehr zum Bezahlen verwenden, sondern haben sie wie Festgelder bei ihrer Bank hinterlegt. Dieser Vorgang wird als Staking bezeichnet. Je höher der Prozentsatz der digitalen Währung oder des Einsatzes, den ein Benutzer „setzt“, desto mehr Tickets sind im Pot. Deshalb wird das Verfahren auch „Proof of Stake“ genannt.

Jedes Ticket erhöht die Wahrscheinlichkeit, zum Erstellen des nächsten Blocks gezogen zu werden und so die Belohnung in Form von neuen Coins zu erhalten. Da die Verlosung keine zusätzliche Rechenzeit erfordert und nur ein Teilnehmer im Netzwerk den Aufwand hat, den nächsten Block zu erstellen, verbraucht das Verfahren einen Bruchteil der Energiemenge wie beim „Proof of Work“-Verfahren.

Warum also wechseln Bitcoin und Ethereum nicht zu dieser Methode? Für Ethereum ist noch in diesem Jahr die Umstellung auf das deutlich energiesparendere „Proof of Stake“-Verfahren geplant. Ein letzter Test im vergangenen April über einen sogenannten Shadow Fork war erfolgreich. Bei einem Shadow Fork wird eine weitere Kette von der Blockchain getrennt, die parallel zur ursprünglichen Blockchain verläuft.

Mit der Testkette können Entwickler das neue Verfahren ausprobieren, ohne die ursprüngliche Ethereum-Blockchain zu beeinträchtigen. Erst wenn es keine Probleme auf der Shadow-Blockchain gibt, wird das Verfahren auf die Original-Blockchain angewendet. Die Entwickler rechnen damit, Ethereum bis spätestens Herbst 2022 vollständig auf das PoS-Verfahren umstellen zu können.

Bei Bitcoin ist nicht geplant, „Proof of Work“ durch „Proof of Stake“ zu ersetzen. Experten vermuten jedoch, dass solche Pläne im Falle einer erfolgreichen Umstellung beim Konkurrenten Ethereum entstehen könnten. Aber selbst dann könnte es Jahre dauern, bis sich die Bitcoin-Entwickler auf eine Änderung einigen und das neue Verfahren testen. Ethereum arbeitet seit Jahren an der Umstellung. Bis dahin wird es weiterhin teuer und rechenintensiv sein, diese Kryptowährung zu schürfen.

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