Was ist die Hashrate? – Komplette Übersicht und Erklärung
Um zu verstehen, was es mit der Hashrate auf sich hat, ist eine vertiefende Auseinandersetzung mit dem Proof-of-Work-Konzept notwendig.
Dabei hilft zudem ein Verständnis über die Systematik des Anhängens neuer Blöcke an die entsprechende Kette.
Wie funktioniert die Suche nach dem neuen Hash? Welcher Aufwand und welche Technologie sind dafür notwendig? Was ist die Hashrate? Und welche Herausforderungen und Schwierigkeiten ergeben sich aus diesen ganzen Zusammenhängen?
Mit diesem Artikel wollen wir Licht ins Dunkle bringen. Dabei möchten wir ein möglichst einfaches Verständnis zu teils komplexen Zusammenhängen vermitteln.
Zur Heranführung an die Thematik Hashrate starten wir mit einem Blick in die Funktion und den Aufbau einer Blockchain mit dem Proof of Work Konzept zur Konsensfindung. Hierzu bietet sich selbstredend der bekannteste Vertreter in diesem Bereich an: der Bitcoin.
Was ist ein Hash?
Das Bitcoin-Netzwerk nutzt den SHA (Secure Hashing Algorithm) 256 zur kryptografischen Verschlüsselung von Daten. Anders Brownworth bietet auf seiner Homepage einen vertiefenden Einblick in die Thematiken Hash, Block, Blockchain – und so weiter – an. Egal, welche
Daten eingepflegt werden, der Hash ist jeweils einmalig. Ob wenige Daten (nur eine Zahl) oder viele Daten (mehrere Abschnitte): die Länge des Hashes ist immer gleich. Ein SHA Hash hat 64 Stellen, bestehend aus Zahlen und Ziffern.
Verändern wir beim angegebenen Beispiel nur ein einziges Zeichen (wir fügen ein weiteres „!“ hinzu) verändert sich der Hash-Wert komplett.
Wird das zweite Ausrufezeichen wieder entfernt, sind die Daten mit der ursprünglichen Variante abermals identisch. Der Hash-Wert würde dann auch wieder dem vorigen Wert entsprechen.
Hashrate bei Proof of Work und Mining
Das Konzept Proof of Work (PoW) gilt neben der Idee des Proof of Stake (PoS) als eines der wichtigen Verfahren zur Konsensfindung in einem Blockchain-Netzwerk.
Wie der Titel bereits verrät, muss bei PoW „Arbeit“ aufgewendet werden, um die Transaktionen bestätigen zu können. Die Energieintensität ist dabei insbesondere beabsichtigt, um das Netzwerk abzusichern.
Dabei beschreibt die Hashrate letztlich den Energieaufwand. Doch dazu später mehr.
Ein Miner versucht im Proof-of-Work-Verfahren durch den Einsatz von Rechenleistung den richtigen Hash zur Erstellung eines neuen Blocks zu identifizieren.
Je größer die Blockchain, also je mehr Rechner im Netzwerk aktiv sind, desto schwieriger ist die Lösungsfindung.
Dabei versuchen die Miner innerhalb des (oft festgeschriebenen) Zeitraums der Blockproduktion schnellstmöglich den Hash zu finden, der den neuen Block begründet und somit an die Kette angeschlossen werden kann.
Die Hashrate zeigt dabei auf, wie schnell das Netzwerk den korrekten Hash-Wert ausfindig macht. Wer den Hash findet und den neuen Block an die Kette anhängt, erhält dann die neu geschürften Coins, also etwa Bitcoin.
Die Bedeutung der Hashrate
Die Hashrate ist eine bedeutende Kennzahl für die Stärke einer Blockchain. Primär der Sicherheitsaspekt ist damit verknüpft. Denn je höher die Hashrate, desto sicherer ist das Netzwerk.
Zudem steigt mit erhöhter Hashrate der benötige Energieaufwand, um einen sogenannten 51%-Angriff durchführen zu können.
Hierbei muss der Angreifer über 50 % des Netzwerks übernehmen, um rückwirkend in bereits festgeschriebene Blöcke eingreifen zu können.
Um 51 % des Bitcoin-Netzwerks für sich zu beanspruchen, müssen also 51 % der Rechner und deren Leistung übernommen werden.
Alternativ könnte ein Angreifer unzählige neue Mining-Stationen implementieren und somit versuchen, über die Hälfte des Energieaufwands abzudecken.
Hashrate
Gemessen wird diese in der Einheit Hash pro Sekunde (H/s). Dabei gelten auch für sie die im technischen Bereich gängigen Umrechnungen:
- 1 H/s ist 1 Hash pro Sekunde
- 1 kH/s sind 1.000 Hashes pro Sekunde
- 1 MH/s sind 1.000.000 Hashes pro Sekunde
- 1 GH/s sind 1.000.000.000 Hashes pro Sekunde
- 1 TH/s sind 1.000.000.000.000 Hashes pro Sekunde
- u.s.w.
Mit Erstellung dieses Artikels liegt die Hashrate des Bitcoin-Netzwerks bei 235,7 EH/s. Der Topwert lag am 31. Oktober 2022 bei 316,8 EH/s.
Wie bereits erwähnt, kommt der Mining-Hashrate ein entscheidender Sicherheitsaspekt zu. Je mehr Hashing-Power (Rechenleistung) im Netzwerk vorhanden ist, desto größer ist die Sicherheit, da der Widerstand gegen Angriffe maximal ist.
Derweil kann die Hashing-Power nicht mit absoluter Genauigkeit angegeben werden. Bei untenstehender Grafik handelt es sich vielmehr um eine Schätzung.
Abgeleitet wird diese von der Anzahl der geminten Blöcke und der Schwierigkeit der Blockproduktion (Difficulty).
Hashrate in Energie
Die Hashrate ist also in erster Linie verantwortlich für den hohen Energieaufwand im Proof of Work Verfahren.
Dabei hagelte es in der jüngeren Vergangenheit häufig Kritik: Bitcoin sei nicht zukunftsträchtig, da die Technologie dahinter zu viel Energie auffrisst. Die wildesten Berechnungen und Vermutungen kursieren dabei durch Netz.
Wobei insbesondere Vergleiche beliebt sind, die Folgendes formulieren:
„Bitcoin verbraucht jährlich genau so viel Energie wie die Ukraine.“
Recherchiert man ein wenig tiefer, findet man folgende Umrechnung: Ein Terahash (TH) benötigt 0,000012222 kWh. Beim Peak im Oktober 2022 lag die Hashrate bei 316,8 EH/s.
Ein Exahash benötigt 12,222 kWh. Während der bis dato höchsten Hashrate verbrauchte das Bitcoin-Netzwerk demnach 3.871 kWh pro Sekunde.
Im November 2022 kostet die kWh rund 40 Cent. Ein vollständiger Betrieb des Bitcoin-Netzwerks in Deutschland mit dem angegebenen Preis pro kWh würde demnach pro Sekunde 1.548,40 Euro kosten. Ein stattlicher Betrag auf den Tag gerechnet: 133.781.760 Euro.
Dennoch kann Bitcoin, genauer gesagt die Schaffung von Bitcoin, positiv auf eine Energiewende einwirken.
Hashrate und Difficulty
Die Schwierigkeit, einen neuen Block zu generieren, wird als „Network Difficulty“ definiert. Etwas technischer ausgedrückt: Wie schwierig ist es, einen Hash-Wert unter einem bestimmten Zielwert zu finden?
Diese Schwierigkeit stieg im zurückliegenden Jahr massiv an. Je höher die Schwierigkeit, desto mehr Rechenleistung wird benötigt, um den entsprechenden Hash-Wert zu finden und einen neuen Block an die Kette anhängen zu können.
Im Bitcoin-Netzwerk wird die Schwierigkeit alle 2.016 Blöcke angepasst. Die „Lösung des Rätsels“ muss innerhalb der vorgeschriebenen Blockzeit von zehn Minuten erfolgen.
Somit verändert sich die Schwierigkeit rund alle zwei Wochen. Kommen mehr Miner hinzu, steigt sie, scheiden Miner aus, sinkt sie.
Was beeinflusst die Hashrate?
Die Hashrate wird von ganz unterschiedlichen Aspekten beeinflusst. Neben dem ausgewählten Mining-Algorithmus spielt die Mining-Hardware eine wichtige Rolle.
Aber auch die Beliebtheit und Popularität haben letzten Endes Einfluss aber die Rate.
Mining Algorithmus
Der jeweilige Mining-Algorithmus definiert, wie der Mining-Prozess der Kryptowährung abläuft. Dabei erreichen Geräte ihre maximale Leistung in Netzwerken, die den bereits erwähnten SHA (Secure Hashing Algorithm) nutzen.
Hierzu zählen neben Bitcoin auch Bitcoin Cash, Bitcoin SV oder Namecoin. Derweil bringen Geräte, die hohe Leistungen in SHA256-Blockchains liefern, deutlicher weniger Power, wenn es sich um ein anderes Konzept handelt.
Ein Beispiel hierfür ist der Scrypt-Algorithmus. Dieser wird von Litecoin, Fairbrix, Dogecoin, Einsteinium oder Gridcoin verwenden.
Die folgende Tabelle soll zeigen, welche Hashrate (Peak bis Oktober 2022) einzelne Projekte mit unterschiedlichen Mining-Algorithmen erzeugen.
| Mining Algorithmus | Blockchain | Hashrate |
|---|---|---|
| SHA 256 | Bitcoin | 316,8 EH/s |
| Bitcoin Cash | 1,78 EH/s | |
| Scrypt | Litecoin | 572,61 TH/s |
| Dogecoin | 731,76 TH/s |
Mining-Ausstattung
Ohne entsprechende Hardware, kein Mining. Dabei unterscheidet sich die Spezifikationen je nach Hersteller.
Wer selbst Mining betreiben möchte, muss sich intensiv mit den benötigten Produkten und der entsprechenden Software auseinandersetzen.
Dabei sollte das Hauptaugenmerk auf hochwertiger Hardware liegen, die eine entsprechende Rechenleistung erbringen kann.
Derweil können unterschiedliche Faktoren die Herstellerangaben eines entsprechenden Mining-Produkts negativ beeinflussen:
- Miner Software: Die Entwickler verlangen häufig eine Gebühr für die Nutzung ihrer Software (0,5 – 1 %). Bei einem Mining mit einer Leistung von 500 MH/s würde diese Gebühr die durchschnittliche Hashrate also um 2,5 bis 5,0 MH/s reduzieren.
- Anteile, die nicht akzeptiert werden: Anteile können ungültig sein oder verfallen, was sich wiederum negativ auf die ursprünglich angegebene Hashrate auswirkt.
- Überbewertete Miner: Händler, die Mining Hardware vertreiben, geben häufig fehlerhafte, da zu hohe Werte als tatsächlich möglich an.
Eine beliebte Art ist das GPU-Mining. Grafikkarten liefern im EDV-Bereich häufig enorm hohe Rechenleistungen ab. Derweil sind die Produkte von Nvidia am Markt führend.
Das Top-Produkt bietet eine Hashrate von 1.946,00 MH/s (Quelle: hashrate.no).
Die Beliebtheit der Kryptowährung
Ein nicht unwesentlicher Aspekt, der die Hashrate beeinflusst, ist die Popularität einer Kryptowährung. Je beliebter der Coin, desto mehr Miner treten dem Netzwerk bei. Diese hoffen durch das Mining auf Rewards.
Mehr Miner bedeutet eine höhere Difficulty. Mit wachsender Anzahl an Blöcken nimmt somit die Hashrate zu.
Blockchain-Projekte oder Kryptowährungen, die sich also reger Beliebtheit erfreuen und zudem eine gleichbleibende Anzahl an Transaktionen verarbeiten, integrieren somit letztlich aus ihrem Dasein heraus eine steigende Hashrate.
Hashrate, Mining und Energie
Jeder kennt es: Die häufig in ihrer Leistung durchschnittlich funktionierenden Laptops im Haushalt erwärmen sich und werden bei übermäßiger Nutzung laut.
Grund dafür ist die steigende Rechenleistung bei steigendem Aufwand. Um dies zu verhindern, können Nutzer hochwertige Lüfter verbauen oder das gesamte System herunterkühlen.
Und genau diese Tatsache hat auch eine entscheidende Bedeutung beim Mining. Die hochwertigen Rechenmaschinen liefern enorme Leistung und benötigen viel Energie.
Es bietet sich daher an, Mining in kühlen Regionen mit niedrigen Energiekosten zu betreiben. Nur so kann die steigende Komplexität beim Hashing gelöst und die Hashrate hochgehalten werden.
Mit Hashrate das Stromnetz absichern
Kritik am hohen Energieverbrauch des Bitcoin-Minings wird nie abreißen. Dabei wird häufig nicht ausreichend darüber berichtet, dass die Mining-Pools mit steigender Tendenz von grüner Energie versorgt werden. Die Erzeugung von grünen Bitcoins ist also durchaus realistisch.
Teils wird die erzeugte Abwärme bereits zum Heizen wiederverwendet. Eine besonders brillante Errungenschaft steckt hinter der Idee, mit (Bitcoin-)Mining das Stromnetz einer bestimmten Region abzusichern.
In Texas finden Mining-Farmen seit Längerem ein Zuhause. Aus vielen anderen Gebieten verdrängt, lockt Texas entsprechende Firmen gerne an.
Nun möchte der US-amerikanische Bundesstaat das Mining nutzen, um Stromspitzen auszugleichen. Die Technologie bietet sich hierfür mehr als an.
Bisher wird überschüssig erzeugte Energie häufig ins Nichts gelenkt. Mining-Farmen können ihren Energiebedarf steuern.
Rückläufige Energie würde das Mining zwar beschränken, doch würde dadurch letztlich nur die Hashrate des Pools sinken.
Kommt es dann zu einem Peak im Stromnetz, könnten die Farmen die überschüssige Energie ohne Weiteres abnehmen und durch ihre Mining-Geräte laufen lassen.
Die Flexibilität im Umgang und Einsatz von Energie ist in diesem Bereich maximal.
Hashrate Anstieg trotz Preisverfall
Am 12. November 2022 veröffentlichte „Der Bitcoin Bote“ auf Twitter eine interessante Frage:
„Ist der Anstieg der Hashrate vor dem Hintergrund des Preiscrashes [BTC = 16.700$] nicht irgendwo verwunderlich? …“
Ist der Anstieg der Hashrate vor dem Hintergrund des Preiscrashs nicht irgendwo verwunderlich? Könnte da eine Attacke auf #Bitcoin (Zentralisierung) dahinter stecken? https://t.co/f0MiPpYkSX
— Der Bitcoin Bote 📫 (@bitcoinbote) November 12, 2022
Er schließt an, ob es sich hierbei um einen Angriff handeln könnte. Also den Versuch, Bitcoin zu zentralisieren.
Wie wir in diesem Artikel gelernt haben, handelt es sich jedoch bei der Hashrate nie um einen genauen Wert, sondern um eine Annäherung. Beweisen lässt sich dies durch die Anführung zweier verschiedener Quellen:
Bitcoin Hashrate Chart von Blockchain.com
Blockchain.com liefert an eben jenem 12. November eine Hashrate von 305,2 EH/s. Derweil gibt Coinwarz.com für denselben Tag ein Peak bei 343,3 EH/s an.
Bitcoin Hashrate Chart von Coinwarz.com
Bei beiden Charts fällt der Wert anschließend jeweils wieder deutlich ab. Die Vermutung des Bitcoin Boten zu einem Angriff scheint daher unwahrscheinlich. Doch die Frage nach dem Anstieg des Wertes trotz sinkender Preise ist berechtigt.
Da der Hash-Wert in direktem Zusammenhang zum Transaktionsvolumen und der steigenden Anzahl an Blöcken steht, könnte es schlicht damit zusammenhängen, dass eine erhöhte Anzahl an Bitcoins bewegt wurden.
Der Glassnode Chart zu den gesamten Transaktionen pro Sekunde würde diese Idee unterstützen. Wobei diese Kennzahl wohl nicht den maßgeblichen Effekt beschreibt, weshalb es in so kurzer Zeit zu einem doch sehr deutlichen Anstieg der Hashrate kam.
Fazit: Hohe Hashrate bedeutet Sicherheit
Auch wenn die abschließende Frage des plötzlichen Anstiegs unbeantwortet bleibt. Ein Angriff auf das Bitcoin-Netzwerk hat wohl nicht stattgefunden.
Und tatsächlich ist der Bitcoin mit seiner massiv hohen Hashrate bis dato noch niemals erfolgreich angegriffen worden. Ein derartiges Vorhaben würde einen schier unvorstellbaren Energie- und somit Kostenaufwand darstellen.
Es scheint also unrealistisch, die Hashrate für einen 51%-Angriff überhaupt in einem einzelnen Gebiet konzentrieren zu können, ohne das dafür nötige Stromnetz an seine Kapazitätsgrenzen zu bringen.
Und auch die Übernahme von über 50 % aller Mining-Geräte scheint schwer umsetzbar. Die Hashrate des Bitcoin-Netzes wird wohl noch weiter steigen. Bis 2140 der letzte Bitcoin geschürft ist.
Anschließend werden die Miner ihre Rewards höchstwahrscheinlich über Transaktionsgebühren einfahren. So wie der Bitcoin bleiben wird, wird das Mining bleiben, und somit eine hohe Hashrate, die letztlich das Netzwerk absichert.