Pools sind Gruppen einzelner Miner, die zusammenarbeiten, um ihre Chancen zu erhöhen, gültige Blöcke zu finden, und erhalten so regelmäßigere Belohnungen. Aber wissen Sie wirklich, wie diese Bitcoin-Mining-Pools funktionieren? In diesem Artikel untersuchen wir detailliert ihre Mechanismen, ihre Kommunikationsprotokolle sowie die Methoden zur Berechnung der für Aktien festgelegten Vergütung.
Wie funktioniert Bitcoin-Mining?
Bitcoin-Mining ist die Teilnahme am Proof-of-Work-Prozess (Arbeitsnachweis), ein Mechanismus, der Widerstand gegen Sybil-Attacken ermöglicht.
Wenn eine Transaktion von einem Benutzer erstellt und signiert wird, wird sie zuerst an die Knoten gesendet, die sie in ihren Mempools speichern. Diese ausstehenden Transaktionen werden dann von den Minern in Kandidatenblöcke gruppiert. Der Beweis der Arbeit besteht darin, einen veränderbaren Wert namens“ zu finden Nuntius “ im Header des Blocks, der, einmal in eine zufällige mathematische Funktion übergegangen ist (SHA256d), ergibt ein Ergebnis, das kleiner als eine Zielzahl ist.
Dieses Ziel wird 2016 alle Blöcke, etwa alle zwei Wochen, angepasst und verändert daher die Schwierigkeit, einen gültigen Block abzubauen. Diese Anpassung zielt darauf ab, die durchschnittliche Validierungszeit für einen Block bei etwa 10 Minuten zu halten, abhängig von der Entwicklung der Rechenleistung des Bitcoin-Netzwerks. Wenn es mehr Miner gibt und die Blöcke zu schnell gefunden werden, steigt der Schwierigkeitsgrad. Umgekehrt sinkt der Schwierigkeitsgrad, wenn das Netzwerk an Rechenleistung verliert.
Minderjährige werden durch Belohnungen ermutigt, am Netzwerk teilzunehmen. Wenn du einen gültigen Block findest, erhältst du eine Belohnung, die aus dem Block-Grant (die Erstellung neuer Bitcoins) und den im Block enthaltenen Transaktionsgebühren besteht.
Obwohl es theoretisch möglich ist, mit jedem Computer zu minen, hat die Erhöhung der Rechenleistung von Bitcoin diese Methode überflüssig gemacht. Um heute eine vernünftige Chance zu haben, einen gültigen Block zu finden, müssen Sie Chips verwenden, die speziell für diese Aufgabe entwickelt wurden und die SHA256D-Funktion schnell ausführen können. Diese Spezialmaschinen sind als ASICs bekannt (Anwendungsspezifische integrierte Schaltungen).
Was ist ein Miningpool?
Ein Miningpool ist eine Gruppe einzelner Miner, die ihre Rechenleistung kombinieren, um gemeinsam nach gültigen Blöcken zu suchen. Angesichts der zunehmenden Schwierigkeiten beim Mining ist es für einen einzelnen Miner immer unwahrscheinlicher geworden, regelmäßig einen Block zu finden und Belohnungen zu erhalten. Mining-Pools bieten eine Lösung für dieses Problem.
Miner innerhalb eines Pools teilen ihre Ressourcen, um gemeinsam nach gültigen Arbeitsnachweisen zu suchen. Wenn der Pool einen Block findet, wird die Belohnung, bestehend aus neu erstellten Bitcoins und Transaktionsgebühren, unter den Mitgliedern verteilt. Diese Verteilung steht im Verhältnis zur Rechenleistung, die jeder Minderjährige zur Gruppe beigetragen hat.
Diese Zusammenarbeit ermöglicht es Minern, ihre Chancen zu erhöhen, Blöcke zu finden, was ihnen regelmäßigere und vorhersehbarere Einnahmen garantiert als beim individuellen Mining. Tatsächlich fallen beim Betrieb eines ASIC Betriebskosten an, die hauptsächlich auf den Stromverbrauch des Geräts zurückzuführen sind, das kontinuierlich arbeitet. Für einen Solo-Miner, der im Vergleich zum Rest des Bitcoin-Netzwerks über eine geringe Rechenleistung verfügt, kann das Auffinden gültiger Blöcke äußerst sporadisch sein. Es wird gesagt, dass seine Varianz zunimmt. Er wird daher angesichts der regelmäßigen Ausgaben ein sehr zufälliges Einkommen haben. Wenn der Miner einem Miningpool beitritt, der dank seiner gemeinsamen Rechenleistung häufiger Blöcke findet, wird er in der Lage sein, seine Varianz zu reduzieren und so sein Einkommen zu glätten. Dadurch hat er einen besseren Überblick über den Betrieb seines Unternehmens und kann seinen Cashflow verbessern.
Auf Französisch könnte man „Bergbaupool“ mit „Bergbaugenossenschaft“ übersetzen, aber nur sehr wenige Menschen verwenden diesen Begriff.
Was ist der Unterschied zu einer Bergbaufarm?
Seien Sie vorsichtig, Bergbaupools sollten nicht mit Bergbaubetrieben verwechselt werden. Ein Pool ist, wie wir gerade gesehen haben, eine Gruppe einzelner Miner, die ihre Rechenleistung bündeln, um ihre Chancen zu erhöhen, Blöcke zu finden. Eine Bergbaufarm ist dagegen eine physische Anlage, in der zahlreiche Bergbaumaschinen (ASICs) demselben Betreiber zugeordnet sind.
Der Bergbaubetrieb ist bestrebt, alle Betriebskosten zu optimieren, indem Skaleneffekte bei der Verwaltung, Wartung, Kühlung und dem Energieverbrauch der Maschinen erzielt werden. Im Gegenteil, die ASICs in einem Miningpool sind über die ganze Welt verstreut und gehören verschiedenen Personen, da sie nur ein virtuelles Kollektiv gemeinsam genutzter Ressourcen sind. Darüber hinaus können Farmen Teil eines Mining-Pools sein.
Wie funktionieren Mining-Pools?
Ein Mining-Pool besteht aus einem zentralen Server, der die Arbeit der Miner koordiniert und mit dem Bitcoin-Netzwerk kommuniziert. Der Server versorgt einzelne Minderjährige mit sogenannten“ Vorlagen blockieren “ enthält die Informationen, die für die Erstellung eines neuen Kandidatenblocks erforderlich sind (die einzuschließenden Transaktionen und der Blockheader). Sobald die Blockvorlage eingegangen ist, beginnt der einzelne Miner, nach einem gültigen Arbeitsnachweis dafür zu suchen, indem er die Nonce ändert und den Header an die Hash-Funktion weiterleitet.
Um die Kommunikation zwischen den einzelnen Parteien zu optimieren und so ihre Rentabilität zu steigern, verwenden Mining-Pools im Allgemeinen ein Netzwerkprotokoll, das dem Bitcoin-Netzwerk namens Stratum überlagert wird. Stratum wurde Ende 2011 von Marek Palatinus (auch bekannt als „Slush“) gegründet, dem Gründer des allerersten Mining-Pools namens Slush Pool, der jetzt in Braiins umbenannt wurde. Stratum ersetzte das alte Getwork-Protokoll, das damals veraltet war. Es ist wichtig zu verstehen, dass Stratum nicht als Standard in Bitcoin integriert ist, sich aber seit über einem Jahrzehnt als Goldstandard für das Mining etabliert hat. Die zweite Version, Stratum V2, befindet sich derzeit in der Entwicklung.
In Wirklichkeit suchen einzelne Miner in Pools nicht nach einem Hash, der unter dem Schwierigkeitsziel von Bitcoin liegt. Tatsächlich muss der Pool in einem zweiten Schritt in der Lage sein, die Teilnahmequote jedes Minderjährigen während eines bestimmten Zeitraums zu ermitteln. Miner, die dem Pool viel Rechenleistung zur Verfügung gestellt haben, sollten mehr belohnt werden als diejenigen, die weniger Rechenleistung zur Verfügung gestellt haben. Das Problem, das sich stellt, ist die Berechnung dieser Beteiligung.
Eine naive Methode wäre, Miner zu bitten, alle ihre berechneten Hashes an den Pool zu senden, unabhängig davon, ob sie die Schwierigkeitskriterien erfüllen, um ihre Arbeit zu beweisen. Würde der Pool diese Hashes jedoch neu berechnen, um ihre Richtigkeit zu bestätigen, würde dies zu Doppelarbeit führen und die Effektivität des Vorgangs zunichte machen, da der Pool die gesamte Arbeit wiederholen würde, die die Miner bereits geleistet haben.
Um dieses Problem zu lösen, haben Mining-Pools das Konzept der „Aktien“ eingeführt. Eine Aktie, oder auf Französisch eine Aktie, ist eine Einheit, mit der der Beitrag jedes Minderjährigen innerhalb des Pools gemessen wird. Eine Aktie ist einfach ein Hash des Kandidatenblocks, der einen höheren Schwierigkeitsgrad als den tatsächlichen Schwierigkeitsgrad von Bitcoin erfüllt.
Um dieses Prinzip vollständig zu verstehen, ziehen wir eine Analogie. Stellen Sie sich einen Würfel mit 20 Gesichtern vor. Stellen wir uns bei Bitcoin vor, dass Sie mit diesem Würfel weniger als 3 würfeln müssen, um einen Block zu validieren. In diesem Zusammenhang könnte der Miningpool sagen, dass der Schwierigkeitsgrad der Aktie bei 10 liegt. Somit gilt für einen einzelnen Miner in diesem Pool jeder Würfelwurf, der ein Ergebnis von weniger als 10 ergibt, als gültiger Anteil, auch wenn es sich nicht unbedingt um einen gültigen Block handelt.
Für jeden Hash des Kandidatenblocks, der von einem einzelnen Miner ausgeführt wird, kann es daher 3 mögliche Ergebnisse geben:
Wenn der Hash den Schwierigkeitsgrad der Aktie überschreitet, ist er nutzlos und bringt nichts. Der Minderjährige wechselt den Nuntius und versucht erneut sein Glück;
Wenn der Hash unter dem Aktienziel liegt, aber höher als der von Bitcoin, wird er als gültige Aktie akzeptiert;
Wenn der Hash unter dem Bitcoin-Ziel liegt, wird er als gültiger Block und gültiger Anteil akzeptiert.
Alle gültigen Aktien, die von einem einzelnen Miner gefunden wurden, werden an den Pool weitergegeben, auch wenn sie keinem gültigen Ergebnis für einen Bitcoin-Block entsprechen. Dieses System ermöglicht es Pools daher, die von jedem Miner geleistete Arbeit zu messen, ohne dass alle Hashes aller Miner einzeln neu berechnet werden müssen. Der Pool überprüft nur Hashes, die unter einem bestimmten Ziel liegen, um die Anzahl der erforderlichen Checks zu begrenzen. Daher wird manchmal gesagt, dass die einzelnen Miner in einem Pool keine Miner mehr sind, sondern einfach zu „Choppern“ werden.
Der Pool passt den Schwierigkeitsgrad des Share an jeden einzelnen Miner an, um die Verifizierungslast auszugleichen und sicherzustellen, dass alle Miner, unabhängig von ihrer Hashrate, in regelmäßigen Abständen Anteile einreichen. Dadurch ist es möglich, die Hashrate jedes einzelnen Miners genau zu messen und die Belohnungen entsprechend zu verteilen.
Es gibt dann mehrere Methoden zur Berechnung der Vergütung von Minderjährigen auf der Grundlage der dem Pool eingereichten Aktien. Jede Methode hat ihre eigenen Besonderheiten und beeinflusst die Einkommensverteilung unterschiedlich. Hier sind die gängigsten:
PPS (Zahlen Sie pro Aktie): Miner werden für jede eingereichte gültige Aktie bezahlt, unabhängig davon, ob der Pool einen gültigen Block findet oder nicht;
FPPS (Volle Bezahlung pro Aktie): Ähnlich wie PPS, beinhaltet aber auch einen Teil der Belohnung für die gefundenen Blöcke. Dies erhöht die Vergütung von Minderjährigen im Falle einer Erhöhung des Gebührenmarktes;
PLÄNE (Zahlen Sie pro letzten N Aktien): Entlohnt Miner auf der Grundlage ihres Aktienbeitrags über einen bestimmten Zeitraum. Zahlungen werden nur geleistet, wenn der Pool einen Block findet, was Minern zugute kommt, die dem Pool treu und langfristig aktiv sind;
SCORE oder BPM (Gepooltes Bitcoin-Mining): Gewichtet die Aktien danach, wann sie eingereicht wurden. Aktien, die erst spät im Mining-Zyklus eingereicht werden, sind wertvoller, was die Miner ermutigt, im Pool zu bleiben;
FLUT (Transparenter Index verschiedener erweiterter Aktien): Diese Methode wurde 2023 vom Ocean Pool eingeführt und verteilt Prämien auf der Grundlage eines gewichteten Prozentsatzes der Arbeit, die kürzlich gefundenen Aktien gewidmet wurde.
Es gibt aber auch viele andere, weniger bekannte Methoden zur Berechnung der Vergütung:
PLNSG (Zahlen Sie pro der letzten N gruppierten Aktien): Funktioniert wie PPLNS, aber indem Anteile zu Teams zusammengefasst werden, die dann zusammen bezahlt werden;
REQUISITE (Proportional): Die vom Pool erhaltene Belohnung wird proportional zu den Anteilen verteilt, die jeder Miner seit dem letzten gefundenen Block eingereicht hat;
NETT (Geteilter Höchstlohn pro Aktie): Variante von PPS, bei der die Zahlungen so begrenzt werden, dass sie niemals die Einnahmen des Pools übersteigen, um dessen finanzielles Gleichgewicht aufrechtzuerhalten;
RSMPPS (Zuletzt geteilter Höchstlohn pro Aktie): Ähnlich wie SMPPS, wobei jedoch Minderjährigen, die kürzlich Beiträge geleistet haben, Vorrang eingeräumt wird;
KRUG (Zahlen Sie zielgerichtet): Die Vergütung für jede von einem Minderjährigen eingereichte Aktie richtet sich nach dem Schwierigkeitsgrad dieser bestimmten Aktie, was eine größere Einkommensdifferenz für den Minderjährigen bedeutet...
Laut der Website mempool.space liegt die Gesamt-Hash-Rate des Bitcoin-Netzwerks derzeit bei rund 600 EH/s oder 600 Billionen Hashes pro Sekunde.
Seit Anfang 2024 teilen sich die beiden Giganten Foundry USA (29%) und AntPool (25%) mehr als die Hälfte der abgebauten Blöcke. Andere große Mining-Pools sind ViaBTC (13%) und F2Pool (12%). Die anderen Pools sind viel kleiner:
Mining-Pools ermöglichen es einzelnen Minern, ihre Einnahmen zu glätten, indem sie das Intervall zwischen den einzelnen Vergütungen verkürzen und das Risiko verringern, durch die Bündelung der Rechenleistung keinen Block zu finden.
Die Teilnahme jedes Miners wird auf der Grundlage von Anteilen berechnet. Dabei handelt es sich um Blöcke, für die ein Arbeitsnachweis vorliegt, der ein weniger schwieriges Ziel als das tatsächliche Bitcoin-Ziel erfüllt. Abhängig von der Anzahl der von jedem Minderjährigen gesendeten Aktien wird die Vergütung nach der gewählten Methode berechnet (PPS, FPPS, PPLNS...).
Laut Eric Voskuil in seinem Buch Kryptoökonomie, die dem Bitcoin-Protokoll zugrunde liegende wirtschaftliche Dynamik fördert natürlich eine Konzentration der Hashing-Power. Skaleneffekte und der Nachbarschaftsbonus führen dazu, dass Miner sich zu großen Farmen zusammenschließen, während die unterschiedlichen Blockbelohnungen sie dazu ermutigen, Pools zu bilden. Miner können zwar technisch gesehen die Pools wechseln, indem sie ihre Geräte trennen, um sie an anderer Stelle wieder anzuschließen, aber im Allgemeinen werden sie ermutigt, in den größeren Pools zu bleiben. Dieser Trend könnte schrittweise zur Zentralisierung des Bitcoin-Mining führen. Es gibt keinen wirtschaftlichen Anreiz, dies zu verhindern. Dies ist ein natürlicher Defekt bei Bitcoin, könnte aber irgendwann auf Protokollebene behoben werden.
.png)
