Was ist der Prozess des Blockchain-Minings?

Der Mining-Prozess in der Blockchain, insbesondere in Blockchain-Netzwerken, die den Proof of Work (PoW)-Konsensmechanismus verwenden, ist eine entscheidende Komponente für die Validierung und Aufnahme neuer Transaktionen in die Blockchain. Das Mining gewährleistet die Sicherheit, Unveränderlichkeit und Dezentralisierung der Blockchain.

Im Folgenden wird der Mining-Prozess in einer PoW-Blockchain Schritt für Schritt erklärt:

1. Transaktionsweitergabe: Wenn ein Nutzer eine Transaktion auf der Blockchain initiiert, wird diese an das Netzwerk gesendet und an alle Knoten (Computer) im Netzwerk weitergegeben.
2. Transaktionsreservierung: Transaktionen, die darauf warten, in die Blockchain aufgenommen zu werden, werden vorübergehend in einem Pool gespeichert, der als „Mempool“ oder „Transaktionspool“ bezeichnet wird.
3. Beginn des Schürfens: Schürfer (Miner), d. h. Netzwerkteilnehmer mit leistungsstarken, auf das Schürfen spezialisierten Computern, sammeln Transaktionen aus dem Transaktionspool und beginnen mit dem Schürfvorgang.
4. Der Kern des Mining-Prozesses besteht darin, ein komplexes mathematisches Rätsel oder eine kryptografische Hash-Funktion zu lösen, die für den zu erstellenden Block spezifisch ist. Dieses Rätsel verlangt von den Minern, einen Wert (bekannt als „Nonce“) zu finden, der, wenn er mit den Daten im Block kombiniert und gehasht wird, einen Hash-Wert ergibt, der bestimmte Kriterien erfüllt, wie z. B. eine bestimmte Anzahl von führenden Nullen. Das Hash-Ergebnis muss unter einem vordefinierten Zielwert liegen, der den Schwierigkeitsgrad des Minings bestimmt.
5. Proof of work: Miner erraten wiederholt verschiedene Nonce-Werte und berechnen den Hash für jeden Versuch, bis einer von ihnen einen gültigen Hash findet, der das Schwierigkeitsziel erfüllt. Das Finden dieses gültigen Hashwerts wird als „Proof of Work“ bezeichnet, weil es zeigt, dass der Schürfer einen erheblichen Rechenaufwand in die Lösung des Rätsels gesteckt hat.
6. Blockerstellung: Sobald ein Miner erfolgreich einen gültigen Hash gefunden hat, setzt er oder sie den neuen Block zusammen, der die ausgewählten Transaktionen enthält, einschließlich der Nonce und des Hashs, der das Ziel erfüllt.
7. Senden des Blocks: Der Miner sendet den neu erstellten Block an das Netzwerk, um andere Knoten über das erfolgreiche Mining und den neuen Satz von Transaktionen zu informieren.
8. Verifizierung: Andere Knoten im Netzwerk erhalten den neuen Block und überprüfen die Gültigkeit des Arbeitsnachweises und der im Block enthaltenen Transaktionen. Sie stellen sicher, dass der Block die Konsensregeln des Netzwerks einhält und der längsten Kette folgt.
9. Konsens und Kettenverlängerung: Wenn die Mehrheit der Knoten zustimmt, dass der Block gültig ist, akzeptieren sie ihn als letzten Block auf der Blockchain und beginnen mit der Arbeit, die Kette weiter zu verlängern, indem sie neue Transaktionen zum Mempool hinzufügen und den Mining-Prozess erneut starten.
10. Blockbelohnung: Als Belohnung für seine Bemühungen und Rechenressourcen erhält der Miner, der den Block erfolgreich geschürft hat, eine Belohnung in Form von neu geprägter Kryptowährung (Blockbelohnung) und etwaigen Transaktionsgebühren, die von den Nutzern für die enthaltenen Transaktionen gezahlt wurden.

Dieser Prozess wird für jeden neuen Block wiederholt, wodurch sichergestellt wird, dass die Blockchain sicher, unveränderlich und resistent gegen Manipulationen oder böswillige Angriffe bleibt. Das PoW-Mining ist jedoch energieintensiv, was zur Erforschung alternativer Konsensmechanismen wie dem Proof of Stake (PoS) geführt hat, um die Umweltauswirkungen und Skalierbarkeit zu verbessern.