Wie hängen die Hash-Rate, der Schwierigkeitsgrad und die Gebühren von Bitcoin zusammen?

Bitcoin’s Zeitplan für die Ausgabe von Lieferungen

Wenn Sie von Bitcoin gehört haben, haben Sie wahrscheinlich gehört, dass das Angebot auf 21 Millionen Einheiten (BTC) begrenzt ist, was es zu einem absolut knappen Vermögenswert und damit zum ultimativen „harten Geld“ macht.

Als Bitcoin erstellt wurde, erhielten Bergleute 50 BTC für jeden neuen Block als Belohnung für ihre Arbeit. Die Software verfügt über eine integrierte Regel, nach der alle 210.000 abgebauten Blöcke (ungefähr alle 4 Jahre, wenn das Blockintervall 10 Minuten beträgt) diese „Blocksubvention“ während eines Ereignisses, das als „Halbierung“ bezeichnet wird, halbiert wird. Während dieser ersten”Belohnungs-Ära”, die endete 28. November 2012, 10,5 Millionen BTC wurden abgebaut-die Hälfte seines Maximalangebots. Während der zweiten Belohnungsära wurde die Hälfte dieses Betrags (10,5 Millionen/2=5,25 Millionen) ausgegeben, gefolgt von der Hälfte (5,25 Millionen/2=2,625 Millionen) während der dritten Belohnungsära-und so weiter. Nach 32 Halbierungen entspricht die Blocksubvention der kleinsten Einheit in Bitcoin (0,00000001 BTC=1 sat) und kann danach nicht mehr aufgeteilt werden, was bedeutet, dass die Blocksubvention danach vollständig abfällt (vermutlich im Jahr 2140, wenn die Blockintervalle 10 waren Minuten während seiner gesamten Existenz). Die ersten 14 Belohnungsstufen des Bitcoin-Emissionsplans sind in Abbildung 1 dargestellt.

Der aufmerksame Leser wird bemerkt haben, dass wir im vorherigen Absatz zweimal den tatsächlichen Kalender erwähnt haben Daten, an denen diese Halbierungsereignisse auftreten, hängen von den Blockintervallen ab und davon, dass wir hier 10 Minuten angenommen haben. Warum ist es wichtig, dass dieser Zeitplan für die Ausgabe von Lieferungen überhaupt in regulären Kalenderzeiten vorhersehbar ist?

Die Bedeutung relativ stabiler Blockintervalle

Lassen Sie uns überlegen, wie er aussehen würde, wenn Bitcoin hatte keinen eingebauten Mechanismus zur Anpassung des Schwierigkeitsgrades, sondern lediglich einen festen Schwierigkeitsgrad beim Bergbau.

Wenn dieser festgelegte Schwierigkeitsgrad relativ hoch eingestellt worden wäre, wäre der frühe Bergbau sehr teuer gewesen und die Blöcke wären schon sehr langsam eingetroffen. Dies wäre natürlich nicht ideal gewesen, um ein neues Netzwerk zu booten, und hätte bedeuten können, dass es überhaupt nicht erfolgreich war.

Andererseits wären die Blockintervalle kleiner geworden, wenn mehr Bergleute dem Netzwerk beigetreten wären, und es wären Blöcke eingetreten, wenn die Schwierigkeit relativ gering eingestellt worden wäre, um frühe Netzwerkteilnehmer zum Beitritt zu motivieren immer schnelleres Tempo. Es hätte schnell seinen gesamten Lieferplan durchlaufen. Wäre dies geschehen, hätte das Bitcoin-Netzwerk wahrscheinlich nicht genug Zeit gehabt, um den Blockraummarkt zu entwickeln, der erforderlich ist, um Bergleute ausreichend zu motivieren, Minenblöcke zu behalten, um Transaktionen zu verarbeiten und das Netzwerk zu sichern, nachdem die Blocksubvention abgelaufen war.

Zusammenfassend sind relativ stabile Blockintervalle erforderlich, um die Lieferausgabe von Bitcoin über die Zeit zu verteilen, was wiederum erforderlich ist, um Bergleute zu motivieren, über einen relativ langen Bootstrapping-Zeitraum dem Netzwerk beizutreten sowie schrittweise einen Markt für Blockflächen zu entwickeln, der das Licht anhalten kann, nachdem die Belohnung für die Blocksubvention abgelaufen ist.

Um sicherzustellen, dass die Blockintervalle über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten relativ stabil bleiben, verfügt Bitcoin über einen Mechanismus zur Anpassung der Schwierigkeiten. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, waren die Blockintervalle trotz dieses eingebauten Schwierigkeitsmechanismus nicht sehr stabil und betrugen im ersten Jahr ihres Bestehens durchschnittlich viel mehr als 10 Minuten pro Block. Die Blockintervalle wurden stabiler, nachdem Bitcoin seinen ersten Marktpreis im Juli 2010 und seit über fünf Jahren mit knapp 10 Minuten relativ stabil (keine strukturellen Auf-oder Abwärtstrends in der orangefarbenen Linie in Abbildung 2)-funktioniert wie ein Zauber.

Bitcoin’s Mechanismus zur Anpassung der Schwierigkeit

Um Bitcoin abzubauen, verwenden Bergleute hochspezialisierte Computer, um im Grunde eine bestimmte Anzahl zu erraten (leicht vereinfachte Erklärung). Wenn ein Miner die Nummer findet, nach der das Netzwerk gerade sucht, erhält dieser Miner das Recht, einen neuen Block in der Bitcoin-Blockchain zu erstellen, seine Blocksubvention zu erhalten, auszuwählen, welche Transaktionen in diesen Block aufgenommen werden sollen, und die Gebühren für diese Transaktionen zu erheben. Zum Zeitpunkt des Schreibens haben alle Bergleute, die im Bitcoin-Netzwerk aktiv sind, eine geschätzte Gesamtkapazität (Hash-Rate) von 170 Exahashes pro Sekunde (EH/s), was 170.000.000.000.000.000.000 Hashes pro Sekunde entspricht.

Im ersten Jahr des Bestehens von Bitcoin (2009) war es noch möglich, Bitcoin auf der Central Processing Unit (CPU) abzubauen, die im Grunde der zentrale Chip in einem Computer ist das kümmert sich um viele Dinge) eines durchschnittlichen Consumer-Computers, da die Hash-Rate des Netzwerks nur wenige Millionen Hashes pro Sekunde betrug. Mit der Zeit schlossen sich mehr Computer dem Netzwerk an und schließlich Chips, die über ihre Grafikverarbeitungseinheit (GPU), den Chip in einem Computer, der für grafische Aufgaben und lineare Algebra verwendet wird, oder sogar Hardware, die speziell für das Bitcoin-Mining entwickelt wurde, besser in der Lage waren, schwere Zahlen zu verarbeiten (ein ASIC oder anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) wurde verwendet.

Wie Sie sich vorstellen können, war es aufgrund des Anstiegs der Hash-Rate des Netzwerks von diesem ersten Jahr bis jetzt um ein Vielfaches um ein Vielfaches schwieriger, diese bestimmte Zahl zu erraten, um eine relativ stabile Situation zu gewährleisten Blockintervalle von jeweils ca. 10 Minuten

In Bitcoin ist „Schwierigkeit“ das Maß dafür, wie schwierig es ist, die vom Netzwerk gesuchte Nummer zu finden. Alle 2.016 Blöcke (14 Tage, wenn die Blockintervalle 10 Minuten betragen) berechnet die Bitcoin-Software im Wesentlichen die Blockintervalle während dieses Zeitraums und passt den Schwierigkeitsgrad so an, dass bei der aktuellen Kapazität das durchschnittliche Blockintervall wieder ungefähr 10 Minuten beträgt.

Das Zusammenspiel zwischen Bitcoin-Schwierigkeitsgrad (der 14-tägige gleitende Durchschnitt der) Hash-Rate und Blockintervalle der letzten drei Monate ist in Abbildung 3 dargestellt. Während der ersten visualisierten Schwierigkeitsanpassungsperiode (rote Spalte links) war die Hash-Rate rückläufig (Abwärtstrend in) schwarze Linie). Mit abnehmender Netzwerkkapazität nahmen die Blockintervalle zu (Aufwärtstrend in der blauen Linie), was es erforderlich machte, die Schwierigkeit zu verringern (kleiner Abfall der orangefarbenen Linie nach diesem Zeitraum).

In drei Schwierigkeitsanpassungsperioden danach (erste grüne Spalte in Abbildung 3) stieg die Hashrate wieder an, Blöcke kamen schneller als geplant und der Schwierigkeitsgrad wurde dreimal nach oben angepasst. Mitte April 2021 (rechte rote Spalte) gab es in China einen großen Stromausfall, der zu einem massiven Rückgang der Bitcoin-Hash-Rate führte, die Blöcke stark verlangsamte und nach diesem Zeitraum eine enorme Anpassung der Abwärtsschwierigkeiten erforderlich machte. Nachdem dies geschehen war (rechte grüne Spalte), wurde der Stromausfall selbst behoben und die Anpassung des Schwierigkeitsgrades nach unten erleichterte es den Bergleuten erheblich, wieder Blöcke zu erstellen. Infolgedessen könnten einige Bergleute mit weniger effizienter Hardware und/oder teurerer Energie wieder einen Gewinn erzielen, indem sie den vorherigen Verlust der Hash-Rate tatsächlich überkompensieren und ihn tatsächlich auf neue Höchststände bringen.

Dieser jüngste Rückgang und die Wiederherstellung der Hash-Rate ist ein gutes Beispiel dafür, warum Bergleute, die das Netzwerk verlassen, nicht den Kaskadeneffekt haben, dass mehr Bergleute das Netzwerk verlassen (manchmal) Von Kritikern als „Mining Death Spirale“ bezeichnet), aber die Software erhöht lediglich die Gewinnmargen der verbleibenden Bergleute und regt andere Bergleute dazu an, sich dem Netzwerk (wieder) anzuschließen.

Transaktionsgebühren

Ein Nebeneffekt dieses Mechanismus, den wir alle spüren, ist seine Auswirkung auf die Transaktionsgebühren. In Zeiten, in denen die Hash-Rate steigt und Blöcke schneller als geplant eingehen (grüne Spalten in Abbildung 4), können Transaktionen relativ einfach in Blöcke aufgenommen werden. Da dies bedeutet, dass weniger Transaktionen in der Warteschlange stehen (in Bitcoin als „Mempool“ bezeichnet), die in anstehenden Blöcken enthalten sein sollen, können die Transaktionsgebühren relativ niedrig sein.

Das Gegenteil ist in Zeiträumen der Fall, in denen die Hash-Rate sinkt und die Blockintervalle zunehmen (rote Spalte in Abbildung 4). Wenn Blöcke langsam eingehen, wird die Warteschlange der Transaktionen, die darauf warten, aufgenommen zu werden, überfüllt, und die Leute müssen ihre Transaktionsgebühren erhöhen, um im Grunde die Linie zu überspringen. Daher steigen die Transaktionsgebühren insbesondere dann an, wenn die Netzwerkkapazität abnimmt (die Hash-Rate sinkt) und darauf wartet, durch die nächste Schwierigkeitsanpassung gerettet zu werden.

In diesem Abschnitt haben wir die Gebühren für Transaktionen erörtert, die in Blöcken enthalten waren. Für diejenigen, die Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk durchführen möchten, ist es noch wichtiger, ein Gefühl dafür zu bekommen, wie viel alle Transaktionen, die noch in der Schlange stehen, um in zukünftige Blöcke aufgenommen zu werden, für ihren benötigten Blockspeicherplatz bieten.

Mempool

Wie oben kurz erwähnt, kann der Bitcoin-Mempool als die Summe aller Transaktionen interpretiert werden, die im Netzwerk gesendet wurden, aber noch in der Schlange stehen, um in einen zukünftigen Block aufgenommen zu werden. Technisch gesehen verfügt jeder der Tausenden von Bitcoin-Knoten im Netzwerk über einen eigenen Mempool. Da diese jedoch größtenteils gut miteinander verbunden sind, ist es für allgemeine Erklärungszwecke in Ordnung, sie als einzelne Warteschlange zu visualisieren.

Mempool.space ist eine branchenübliche Website, auf der jeder, der keinen eigenen Knoten betreibt oder einfach nur einen kurzen Blick auf den Mempool werfen möchte, alle relevanten Daten erhält. Beispiele sind die Gesamtgröße der Warteschlange (Mempool-Größe), die Anzahl der Transaktionen, die der Warteschlange beitreten (eingehende Transaktionen), wenn Blöcke schneller oder langsamer als erwartet eingehen (geschätzte Schwierigkeitsanpassung) und Schätzungen, wie hoch die Transaktionsgebühr von ist Eine neue Transaktion muss mit niedriger, mittlerer oder hoher Priorität aufgenommen werden.

Abbildung 5 visualisiert den Mempool der letzten drei Monate. Wie zu erwarten, sind hier auch die in Abbildung 4 beschriebenen Muster zu sehen. Zwischen Ende Februar und Anfang April 2021, als die Hash-Rate im Bitcoin-Netzwerk zunahm und mehr Blöcke als geplant erstellt wurden, verringerte sich die Mempool-Größe (die Größe der Warteschlange) und die Transaktionsgebühren sanken entsprechend. Nach dem Rückgang der Hash-Rate Mitte April stieg der Mempool schnell an und die Transaktionsgebühren stiegen sprunghaft an, aber beide gingen nach der Anpassung der Schwierigkeit am 30. April und dem anschließenden Wachstum der Hash-Rate auf Allzeithochs recht schnell zurück.

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Abbildung 5: Der Bitcoin-Mempool gemäß mempool.space

Bildquelle

Der zukünftige Blockraummarkt

Wie bereits an einer früheren Stelle kurz erwähnt In diesem Artikel soll die Blocksubvention von Bitcoin im Laufe der Zeit abnehmen. Die Entwicklung eines gesunden Blockraummarkts, in dem Transaktionsgebühren die Haupteinnahmequelle für Bergleute darstellen, ist von entscheidender Bedeutung, um Bergleute zu motivieren, Transaktionen weiter zu verarbeiten und das Netzwerk langfristig zu sichern-run.

Dies ist möglicherweise der wichtigste Test, der in Zukunft auf Bitcoin wartet und Gegenstand von ist Mein vorheriger Artikel im Bitcoin-Magazin mit dem Titel” Eine Ode und ein bevorstehender Nachruf auf den Vierjahreszyklus von Bitcoin “. Dies ist eine empfohlene Nachlesung. Wenn Sie Fragen zu den in diesem Artikel behandelten Themen haben, senden Sie mir bitte eine Nachricht an Twitter .

Haftungsausschluss: Dieser Artikel wurde nur zu Bildungs-und Unterhaltungszwecken verfasst und sollte nicht als Anlageberatung verstanden werden.

Dies ist ein Gastbeitrag von Dilution-Proof. Die geäußerten Meinungen sind völlig ihre eigenen und spiegeln nicht unbedingt die von BTC, Inc. oder dem Bitcoin Magazine wider.