Bitcoin Mining Hashrate - Wann ausreichend sicher?

Servus Leute. Ab wann also ab welchem Wert (z.B. in EH/s) würdet ihr die Hashrate als ausreichend sicher betrachten?

Ich mache mal den Vergleich mit kugelsicheren Westen. Zwei Schutzwesten übereinander sind sicherer als nur eine. 10 Schutzwesten übereinander sind in der Theorie zwar noch viel sicherer, aber gar nicht notwendig, da zwei Schutzwesten bereits ausreichend sicher sind. Treten mehr Miner dem Netzwerk bei, wird die Hashrate erhöht, was den Gewinn für alle Miner verringert bis die Difficulty wieder abnimmt. Im Blog-Artikel von Panstone lese ich wieder von Miner-Kapitulation. Core Scientific erhält sogar ein weiteres Rettungspaket um die Insolvenz zu verhindern. Ein neues Hashrate-ATH ist für mich daher kein Grund zur Freude, sondern zeigt einfach nur dass das Netzwerk wahnsinnig sicher ist, was doch aber nicht unbedingt sein müsste. Natürlich brauchen wir viele Miner weltweit, damit es nicht zu einer Zentralisierung kommt. Aber ich denke dass zu viele Miner es sich gegenseitig schwer machen. Finanzspritzen für Mining-Unternehmen können doch nicht die Lösung sein, sondern verschieben das Problem nur in die Zukunft. Meiner Meinung nach müsste sich die Hashrate also irgendwann auf einen gewissen Wert einpendeln. Aber dazu müssen wir zulassen, dass unprofitable Miner endgültig aus dem Markt ausscheiden. Sie also nicht künstlich am Leben halten um weiter minen zu können, sondern lieber schauen, dass die restlichen Miner gut laufen und wir das Geld z.B. in deren Wartung stecken. Aber das wird vermutlich noch sehr lange dauern bis jeder kapiert hat, dass Bitcoin nicht da ist um Profit zu machen. Wenn sich Bitcoin weiter als Zahlungsmittel etabliert, sehe ich die Hashrate in Zukunft niemals so hoch wie jetzt weil sich das Mining immer weniger lohnt. 2018 war das Netzwerk doch auch sicher, bei viel kleinerer Hashrate.

Oder wie seht ihr das? Ich betreibe kein Mining und verstehe bisher nur die Basics. Muss mich hier erst noch weiter einlesen, aber diese Frage hat mich nicht locker gelassen. Viele Grüße

Das ist ja keine fixe Größe wie bei Schusswesten. Der Vergleich ist ziemlich unpassend. Die Durchschlagsenergie einer 9mm ist heute nicht wesentlich anders als vor 30 Jahren.

Ich finde den Vergleich ebenfalls aus vielen Gründen nicht treffend, was aber auch nicht das Kernthema ist.

Für mich ist Mining einer der letzten funktionierenden Märkte.
Bei niedrigem BTC-Kurs oder zu hohen Energiekosten werden unrentable Miner vom Markt gefegt.
Bei hohem BTC-Kurs, wenn dass Interesse zur manipulieren auch extrem hoch ist, rentiert sich das Mining mehr und somit steigt auch das Interesse am Mining.
Der Markt wird es Regeln.

Ansonsten würde ich auch sagen, dass es nicht den einen Wert gibt. Vor 10 jahren war BTC mit seiner damaligen hashrate sicher, die selbe wäre heutzutage aber vollkommen unsicher.

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Also @MurMur ist da eigentlich schon auf dem richigen Weg.

Ganz generell solltest du einige Größen ersteinmal voneinander unterscheiden:

Hashrate <-> Energie <-> Sicherhet <-> Wert

  • Die Hashrate ist eine Zahl die aus der „Geschwindigkeit“ (Rate pro Zeit) der Erstellung neuer Blöcke errechnet wird. Jeh nach betrachteten Zeitintervall (abtastrate) wirst du unterschiedliche Werte „messen“.
  • Energie ist eine Größe die aus der Hashrate abgeschätzt wird indem man eine Durchschnittseffizenz annimmt. Aber dieser Wert ist relativ ungenau. Wenn alle miner nur mit CPU rechnen würden könntest du die gleiche Hashrate bekommen, bräuchtest dafür aber deutlich mehr Energie. Diese Effizienz wird also abgeschätzt anhand der Mininggeräte und deren Effizienz die Verkauft wurden. Jeh nach dem wie man diesen Effizienzwert ansetzt kann man komplett andere Energie-Werte erhalten.
  • Die Sicherheit eines Netzwerkes ist immer subjektiv und kann nicht direkt gemessen werden. Beispiel Türschloss: einem reicht ein Vorhängeschloss und andere wollen eine Hightechtür mit Alarmanlage. Generell sagt man dass die Sicherung vom Wert des zu sichernden Objektes abhängen soll. Einen Kaugummi wirst du nicht in Ford Knox einlagern und Diamanten nicht durch Kaugummiautomaten verkaufen wollen.
  • Wert ist wieder ein subjektiver Begriff der durch die Bewertung von Menschen entsteht. Finanzielle Werte werden durch Märkte bestimmt, also ein (virtueller) Ort, an dem sich Menschen treffen und die Wahre=Bitcoin bewerten. Bewertungen sind von Mensch zu Mensch unterschiedlich aber auch einzelne Menschen ändern ihre Bewertungen in der Zeit. Auf den Märkten treffen dann alle Bewertungen aufeinander und es bildet sich der Preis durch Angebot und Nachfrage. Es gilt das einfache Prinzip dass Verkäufer einen möglichst hohen Verkaufserlös haben wollen während Käufer möglichst wenig dafür ausgeben wollen. Sind Verkäufer zu teuer dann gehen die Kunden zu einem Konkurenten, sind sie zu billig machen sie verluste. So pendelt sich der Preis auf eine für beide Seiten vorteilhaften Wert ein.

Jetzt zum eigentlichen Thema: Bitcoin verbindet all diese Themengebiete miteinander. Miner müssen Energie aufwenden um das Netzwerk zu sichern. DIese Energie müssen sie bezahlen, entweder weil sie sich Solarzellen kaufen oder weil sie direkt den Strom eines Anbieter kaufen, aber Energie ist nie kostenlos weil es immer aufwand bedeutet Energie bereitzustellen. Auf der anderen Seite werden die Miner durch Bitcoin entlohnt, die sie verkaufen können um ihre Ausgaben zu decken. (Miner könnten auch anders finanziert werden, zB. wenn eine Firma ein laufendes Business hat und nur „nebenbei“ mining betreibt). Dabei bildet sich ein Markt. Käufer und Verkäufer bewerten die Bitcoins und tauschen gegebenenfalls die jeweiligen Werte gegenseitig aus. Stimmen die Preisvorstellungen nicht überein, dann behallten die Miner ihre Bitcoins was das Angebot senkt, aber viele Miningfirmen müssen irgendwann verkaufen weil sie ausgaben haben und kein anderes Business was sie finanziert. Micro Stradegy ist ein Beispiel, diese Firma verlässt sich nicht auf Bitcoin sondern ist in sich ein Profitables unternehmen was ihnen flexibilität und gute Zeitpräferenz auf dem Markt bringt. Sie sind nicht gezwungen „unter Wert“ zu verkaufen.

Die Sicherung des Netzwerkes beruht darauf, dass keine einzelne Entität es schaffen darf genauso viel Hashrate gebündelt für sich verwallten zu können als alle anderen Miner zusammengenommen. Sollte das passieren sind verschiedene Angriffszenarien denkbar (will ich aber nicht ausführen weil zu lang). Dabei kommt die dafür benötigte Energie ins Spiel. Man kann jetzt jederzeit abschätzen wie viele Mininggeräte der allerbesten Effiziensklasse ein Angreifer benötigen würde um die 50% der Hashrate generieren zu können. Und aus dieser Zahl kann man dann ziemlich exakt sagen wie viel Energie der Angreifer also wenigstens brauchen würde um Bitcoin angreifen zu können. Heutzutage ist alleine die Hardware schon kaum auftreibbar und damit das Netzwerk sicher genug.

Allerdings ist die Sicherheit wie gesagt nicht direkt messbar und die „Zielsicherheit“ schwankt mit dem Wert der Bitcoins. Wenn es teurer ist Bitcoin anzugreifen als die Werte, die man dadurch erhällt ist es nicht sinnvoll das Netzwerk anzugreifen und nur Idiologische Gründe könnten Menschen trrotsdem dazu treiben. Aber auch nur dann wenn die ideologischen Werte über der Bewertung der Sicherheit von Bitcoin liegt.

Naja, die Hashrate wird mit zunehmender Technologie und Energie-Umwandlungs-Effizienz und zunehmenden Mining-Teilnehmer immer weiter steigen. Was sich langfristig eventuell einpendeln wird ist der für die Sicherheit aufgebrachte Energieaufwand, der für die Miner bereitgestellt wird. Ob das 0,01% oder 1% des Weltweiten Energiebedarfes sein wird kann man jetzt noch nicht sagen. Aber auch dieser Zahlenwert ist abhängig davon, dass der Wert von Bitcoin sich stabilisiert, ansonsten wird auch der Energieverbrauch mitschwanken. Unrentable Miner werden abschalten. Theoretisch wird der Wert von Bitcoin aber durch die Deflation und Verknappung immer weiter zunehmen während die Aussschüttungen an die Miner die nächsten Jahre weiter abnehmen werden. Der weltweite Energieverbrauch von Bitcoin durch das Mining wird sich also daran orientieren, wie viel Transaktionsgebühren Bitcoin in den nächsten Jahren abwerfen wird. Umso rentabler das sein wird, desto mehr Miner werden sich um den jeden 10 minuten ausgegebenen (Block) Kuchen streiten.

Es gibt viel zu viele gegenläufige Effekte bei Bitcoin die die „Sicherung“ des Netzwerkes hoch oder runterziehen können. Sicher ist nur dass all die Effekte die Hashrate zu einem Gleichgewicht ziehen dass sich ständig ändern kann. Soweit abzusehen liegt diese Sicherheit trotsdem weit über kritischen Werten wo es eventuell doch zB: Staaten gibt die Bitcoin angreifen könnten. Aber die Sicherheit bei Bitcoin wird lediglich ökonomisch/finanziell bestimmt und nicht nach den Fähigkeiten der Angreifer, die man nie wirklich genau abschätzen kann. Deswegen wird man auch nie wirklich sagen können, wann das Netzwerk sicher genug ist und ob wir uns die Sicherheit nicht zu viel kosten lassen. Wir können nur anhand eines erfolgreichen Angriffes sagen, dass wir zuwenig in die Sicherheit investiert haben.

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Wie @DasPie schon sehr gut erklärt hat, wird das - so lange wir technischen Fortschritt erleben - eher nicht passieren - zumindest nicht in den nächsten Jahrzehnten. Sehr passend dazu ist auch ein Blocktrainer-Artikel:
Neue Daten des BMC zeigen: Bitcoin Mining wird immer grüner und effizienter! - Blocktrainer und insbesondere dieses Bild:
https://www.blocktrainer.de/wp-content/uploads/effizienssteigerung-1024x570.jpg

Allein von 2016 - 2021 hat sich die Effizienz um den Faktor 5 verbessert (in den ersten 4 Jahren sogar um den Faktor 700!). Hier wird es auch in Zukunft noch genügend Raum für Verbesserungen geben. In der Adoption stehen wir ebenfalls eher am Anfang. Steigt diese (durch mehr Nachfrage, mehr Verwendung, weitere und stärker genutzte Layer etc.) rentiert sich auch das Mining entsprechend stärker, womit auch eine höhere Hashrate für viele Marktteilnehmer rentabel wäre.

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Ja der Vergleich mit den Schutzwesten war nicht gut ich weiß… dachte nur man kann es an einer bestimmten Zahl festmachen, so wie wir z.B. sagen dass ein Passwort mit ~100bit Entropie stand heute als äußerst stark angesehen wird.

Aber ihr habt Recht, es macht wenig Sinn nach einer absoluten Zahl zu fragen um die Sicherheit des Netzwerks zu bestimmten. Das ist subjektiv und spielt mit dem Wert mit ein… Der 51% Angriff ist mir gestern Abend dann auch wieder eingefallen. Solange kein einzelner Miner oder eine Gruppe von Miner nicht mehr Rechenpower hat als die restlichen zusammen, ist das Netzwerk sicher. Und lieber stecken wir mehr Energie rein, als zu wenig. Bevor es einen erfolgreichen Angriff auf Bitcoin gibt, wird das vermutlich vorher bei anderen Coins passieren die den gleichen Hashing Algorithmus haben wie z.B. BTC Cash, da das Netzwerk viel kleiner ist. 1% der Bitcoin Hashing-Power entspricht ungefähr 100% der BTC-Cash-Hashing-Power hab ich wo gelesen. Man hätte hier also schon eher das Potenzial für einen Angriff.

Die Entwicklung der Hashrate ist jedenfalls sehr interessant zu beobachten, denke nun auch dass sie zukünftig noch weiter ansteigen wird… Danke euch, vor allem dir @DasPie dass du dir die Zeit nimmst so ausführlich zu antworten!

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Michael Saylor hat auf der Pacific Bitcoin Konferenz folgendes geäußert:

What backs bitcoin? A cryptohashing algorithm that would require 3,5 earths worth of energy to 50% attack with conventional cloud computing from the best GPU companies in the world.

Michael Saylor Fireside Chat at Pacific Bitcoin Conference - YouTube ca. ab 10:10

Hat hier jemand eine Ahnung, wie man auf diese Werte (die Aussagen sind ja leider recht „wolkig“) kommt? Gibt es hierzu Referenzen?

Das kannst du doch selber ausrechnen.

Theoretisch brauchst du nur die aktuelle Hashrate, die Hasheffizienz der betrachteten Geräte und daraus kannst du die Anzahl der benötigten Geräte und somit deren Energieverbracuh bestimmen.

Nach Blockchain.com | Charts - Total Hash Rate (TH/s) ist die Aktuelle Hasrate ungefähr

250 MTH = 250EH/s = 2,5E20 H/s

(2,5 mal 10 hoch 20 Hashes por Sekunde, also das Komma 20 mal nach links verschoben: 250.000.000.000.000.000.000H/s. Ich bleibe bei den Rechnungen bei der Wissenschaftlchen Darstellung E=(mal 10 hoch) weil es sich einfacher damit rechnet und liest als irgendwas mit Billionen oder Trilionen zu sagen)

Ein Angreifer braucht exakt genauso viel Hashrate: Alle Miner bringen 2,5E20 H/s und der Angreifer macht nochmal 2,5E20 H/s, das macht insgesammt eine Hashrate von 5E20 H/s und davon hat der Angreifer 50% oder genau die Hälfte.

Jetzt braucht man die Effizienzwerte, also wie viele Hashes man pro aufgebrachter Energieeinheit.

CPUs

Heise Online
Selbst die in 2009 gängigen CPUs schafften es, den Hash eines Block mehrere Millionen Mal pro Sekunde neu zu berechnen

Mehrere Millionen Hasrates/Sekunde also sagen wir mal gutmütig 10 Millionen H/s = 1E7 H/s. Dabei zieht eine Gängige CPU wenigstens 100W (Watt=1J/s). Für 1E7 H werden also von einer CPU 100 Joule benötigt. Rechnen wir 2,5E20H/s / 1E7H/s = 2,5E13

Also um die Bitcoin-Hashrate aktuell nur mit CPUs zu erreichen werden ungefär 2,5E13 Stück benötigt die dabei einen Stromverbrauch von 2,5E15 W benötigen. Vergleicht man dass mit einem mitleren Kernkraftwerk mit 1.400 Megawatt, dann bräuchte man 1.785.714 oder 1,7 Millionen Kernkraftwerke.

Mittels Einsteins Formel E=mc² kann man nun die Erdmasse in Energie umrechnen:
6E24 kg * (300000000m/s)² = 5,4E41J

Damit würde man pro Sekunde den 4,6E-27 teil der Erde verlieren, also quasi nichts. In einem Jahr kähmen wir schon auf den 1,4E-19 Teil der Erde oder anders gesagt 1,4E19 Jahre würde es bracuhen die Erde so leerzusaugen. Also entweder hab ich mich verrechnet oder diese Erdaussage stimmt nicht. Oder Saylor hat eine andere Definition der Erde zu Energieumwandlung. Wenn man zB. davon ausgeht, dass die Energiedichte von Uran 24 GWh/kg beträgt, und die Erde aus Uran besteht, dann hätte man 4E30 J zur Verfügung, was immernoch 2E8 Jahre brauchen würde zu verfeuern.

GPUs

Hier schwanken die Werte sehr jeh nach Grafikkarte, die man verwendet und wie neu diese sind.
https://en.bitcoin.it/wiki/Non-specialized_hardware_comparison

Sagen wir mal die GPU hat gute 500 MH/s = 5E8 H/s (15 mal mehr als eine CPU) aber ihr Verbracuh liegt auch schon bei 300 W. Gleiche Rechnung: man würde nurnoch 5E11 Grafikkarten benötigen die nurnoch 107.142 Kernkraftwerke rund um die Uhr beschäftigen.

Asics

Die aktuelle Lage sieht ehr so aus: Asics rechnen gerade ungefähr mit 100TH/s = 1E14H/s. Dafür ziehen sie auch stolze 3,5 kW=3500W. Für die aktuelle Hashrate würde man 2.500.000 also 2,5 Millionen Geräte benötigen die ungefähr 6,25 mittlere Kernkraftwerke beschäftigen.

(Das sind alles nur Beispielrechnungen wenn die gesammte Hashrate von nur dieser einzigen Geräteklasse gemined wird. Auch die Energie muss natürlich nicht aus Kernkraftwerken kommen!)

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Danke dir für deine Antwort und den Aufwand, das alles durchzurechnen. Ich weiß das sehr zu schätzen!
Du hast natürlich Recht, dass ich das auch hätte selber machen können - was ich zugegebenermaßen vermeiden wollte :slight_smile: Mein Hintergedanke war, das vielleicht jemand die Hintergründe (und Quellen) zu dieser Aussage kennt und mit einem Link darauf verweisen kann :wink:

Deine Rechnung für die CPU’s dürfte natürlich mit Daten aus 2009 etwas angestaubt sein, aber sei es drum. Da die Weiterentwicklung ja nicht auf die Berechnung von Hashes abzielt, dürfte diese wohl eher überschaubaren Fortschritt in diesem Bereich gebracht gebracht haben.
Die Abstände von CPU zu GPU und vor allem zu ASICs sind schon krass, wenn man den Strombedarf pro Hash berücksichtigt.

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Offtopic, aber vielleicht auch interessant:
Dass die CPUs schlecht rechnen können liegt in der Natur der Sache.

CPUs können beliebige Aufgaben (Algorithmen) berechnen weil jede dieser Aufgabe herruntergebrochen werden kann auf Grundrechenarten. Jeh nach Architektur der CPU können diese Grundrechenarten verschieden sein. (+,-,*,/ oder AND, OR, XOR, …). Ein Compiler bildet nun von Menschen geschriebene und lesbare Programme bzw. deren Anweisungen auf diese Grundrechenarten ab sodass die CPU diese Aufgaben abarbeiten kann und dann irgendwann das Ergebniss ausspuckt.

Wenn es für die Aufgabenstellung aber zB: gerade nicht erforderlich ist, dass die CPU * (Mal) rechnen kann oder ein OR berechnen kann, dann bleibt diese Einheit der Rechenmaschine ungenutzt. Diese Einheit läuft mit, verbraucht Energie und physikalischen Platz, wird aber für die Aufgabe nicht benötigt. Diese EInheit muss aber da sein weil sie für andere Aufgaben eventuell gebraucht wird.

Modernere CPUs bilden meist nicht mehr nur auf Grundrechenarten ab. Es geht schneller wenn häufig verwendete Operationen direkt berechnet werden können, zB. Arrays von Addierer, Arrays von Multiplizierer. Das hat den Vorteil, dass nicht nur zwei Bits in einem Schritt bearbeitet werden können, sondern ganze Bitfolgen und durch die Arrays sogar mehrere Zahlen. Das hebt die Rechengeschwindigkeit von Algorithmen, die diese Arrays verwenden.

Allerdings sind diese Einheiten dann auch spezialisierter. Solllten sie für die aktuelle Aufgabe nicht benötigt werden so sind nun umso mehr Schaltkreise unbenutzt, was Strom und Platz auf der CPU kostet.

Diese Prinzipien treffen auf alle Schaltkreise zu, die beliebige Algorithmen abarbeiten, also auch auf GPUs. GPUs haben nur den Vorteil, dass diese wegen den gewöhnlichen Grafikanwendungen auch hochparallelisiert sind. Die Farbe von jedem einzelnen Bildpunkt soll ja rechtzeitig bestimmt sein bevor er auf dem Bildschirm angezeigt werden kann. Dafür verzichtet die GPU entweder auf andere Rechenoperationen, die die CPU kann oder auf Taktraten/Geschwindigkeit, die ja theoretisch nur an den Bildschirm angepasst sein müssen.

Wenn wir jetzt zum Bitcoin-Mining kommen, dann haben wir fast ausschließlich Hashwertbeechnungen durchzuführen. Natürlich gibt es auch andere universellere Aufgaben wie Transaktionsinformationen vom Mempool abzurufen und Testblöcke daraus zu bilden. Aber die Hauptaufgabe ist diese Blöcke dann zu hashen. Die Hashfunktion wird viele Milliarden mal öfter aufgerufen als alles andere. Deswegen lohnt es sich für die Mininggeräte spezielle Schaltkreise zu entwickeln, die diese Aufgaben in Hardware gegossen abarbeiten.

Der Unterschied zu CPUs ist nun, dass diese SHA256-Einheiten nur einen einzige Aufgabe erledigen können, dafür aber auch optimiert sind. Kein einziger Unterschaltkreis wird abgeschaltet, jeder physikalischer Platz wird benutzt und ist darauf ausgelegt die vorgegebene Taktrate einzuhalten. Das macht die Schaltkreise energieeffizient, aber sie können auch nur diesen einen Algorithmus berechnen. Andere Algorithmen sind (meist) nicht möglich oder (Falls die Grundrechenarten auf die Hashes abgebildet werden könnten) dann wieder ineffizient (weil dann zB. für eine Addition zwei Hashes berechnet werden was einfach zu viel aufwand für diese einfache Operation ist.)

Man könnte das vielleicht mit einem Verbrennungsmotor vergleichen. Jeh nach Verbrennungstakt könnte man zB. auch Musik mit dem Motor machen, weil die Takte dann aber nicht so gleichmäßig sind und eine Verbrennung vielleicht an einer falschen Stelle für den Vortrieb stattfindet sinkt die Effizient des Motors. Benutzt man den Motor aber wie vorgesehen dann ist er wieder effizienter. Aber einen Motort sollte man eben nicht als Haus verwenden. Natürlich kann man in eine große Verbrennungskammer kriechen wenn er aus ist, aber so eine Konstruktion wäre für beide Verwendungszwecke ineffizient: Die Wohnqualität ist mieß, es stinkt nach den Verbrennungsgasen und immer wenn man den Motor benutzen will muss man raus, aber auch der Vortrieb wird ineffizienter durch die Nutzung des Wohnraumes, zB. weil andere Substanzen als die Verbrennungsgase in der Verbrennungskammer bleiben oder weill die dann vorhandenen Stahlmöbel im Weg sind.

Eine CPU versucht aber genau das: Für alle möglichen und vorstellbaren Algorithmen soll die CPU funktionieren, das geht eben nur auf Kosten der Effizienz. Trotsdem der schlechten Effizienz haben sich CPUs durchgesetzt, weil es einfach Vorteile hat mit einem Computer alles Vorstellbare machen zu können. Stell dir vor das wäre nicht so, dann würden die PCs zwar energieeffizienter sein, aber dann bräuchtest du zB. ein Handy zum Telefonieren, ein Handy als Wecker, ein Handy als Radio usw. Universelle Internetseitendarstellung wäre auch nur bedingt möglich weil alle verwendeten Algorithmen eine Hardware bräuchten.

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