Was ein Block enthält: Header, Höhe, Größe und Subvention
Ein Block ist ein kleiner, fester Header plus ein Body mit Transaktionen. Die sechs Header-Felder, was Mining hasht und was Höhe und Größe bedeuten.
Woraus besteht ein Block?
Ein Block hat zwei Teile, einen Header und einen Body. Beim Mining wird nur der Header gehasht.
- Der Body enthält die Transaktionen. Er kann ein paar hundert Bytes oder mehrere Megabytes groß sein, je nachdem, wie ausgelastet die Chain ist.
- Der Header ist eine feste Zusammenfassung des Blocks. Auf den meisten Chains ist er genau 80 Bytes groß.
- Beim Mining wird der Header gehasht und sonst nichts.
Dieser letzte Punkt ist die nützlichste Tatsache in diesem Artikel. Ein Miner probiert Milliarden Varianten pro Sekunde. Das ginge nicht, wenn er bei jedem Versuch einen Block voller Transaktionen neu hashen müsste. Er hasht nur 80 Bytes neu.
Welche sechs Felder stehen im Header?
Der Header enthält sechs Felder. Jedes hat einen Grund, und zwei davon leisten den Großteil der Arbeit.
- Die Version.
- Der Hash des vorherigen Blocks.
- Die Merkle-Root, ein einziger Hash, der alle Transaktionen zusammenfasst.
- Ein Zeitstempel.
- Die Schwierigkeitsbits.
- Die Nonce, ein Zähler, den der Miner ändern darf.
Der Hash des vorherigen Blocks macht daraus eine Kette. Jeder Header nennt den Block davor. Würde man einen alten Block umschreiben, änderte sich sein Hash. Das würde den nächsten Header ungültig machen, und den nächsten, bis ganz zur Spitze. Dieses eine Feld ist das ganze Sicherheitsargument von Proof of Work.
Die Merkle-Root fasst alle Transaktionen im Body zusammen. Ändert sich eine Transaktion um ein einziges Byte, ändert sich die Merkle-Root. Dann ändert sich der Header, und jeder bisher versuchte Hash ist wertlos. So können 80 Bytes ehrlich für einen Block beliebiger Größe stehen.
Die Schwierigkeitsbits sind das Ziel, unter dem der Hash liegen muss, in kompakter Form. Der Zeitstempel gibt ungefähr an, wann der Block erstellt wurde, und darf ungenau sein. Die Nonce ist das Feld, das der Miner frei ändern darf. Erst diese Freiheit macht die Suche überhaupt möglich.
Was passiert, wenn die Nonce ausgeht?
Die Nonce ist ein kleiner Zähler. Ein moderner Miner verbraucht alle Werte, die sie fassen kann, fast sofort. Das ist keine Sackgasse. Die Nonce ist nur das Bequemste, was sich ändern lässt, nie das Einzige.
Wenn sie ausgeht, ändert der Miner etwas anderes, das in den Header einfließt.
- Der Zeitstempel kann sich verschieben.
- Die Coinbase-Transaktion (die erste Transaktion im Block, unten erklärt) kann leicht verändert werden. Das ändert die Merkle-Root und liefert einen völlig neuen Header zum Durchsuchen.
In einem Pool ist genau dafür die Extranonce da. Der Pool gibt jedem Miner einen anderen Startpunkt. So rechnen keine zwei Miner dieselben Zahlen durch.
Was ist die Blockhöhe?
Die Blockhöhe ist die Anzahl der Blöcke, die vor einem bestimmten Block kamen. Der Genesis-Block, der allererste, hat die Höhe null. Der nächste hat eins und so weiter. Es ist die Zahl neben jedem Eintrag auf der Seite „Blöcke“ des Pools und in jedem Explorer.
Die Höhe ist nicht wirklich im Header gespeichert. Sie ergibt sich daraus, wo der Block in der Chain steht.
Auf den meisten modernen Chains wird die Höhe zusätzlich in die Coinbase-Transaktion geschrieben. Diese Regel kam später hinzu, damit zwei Blöcke auf verschiedenen Höhen nie byteweise identisch sein können. Die maßgebliche Antwort auf die Höhe eines Blocks bleibt trotzdem seine Position.
Die Höhe ist auch der natürliche Weg, Bestätigungen zu zählen. Eine Transaktion, die sechs Blöcke tief liegt, steht in einem Block sechs unter der Spitze. Jeder weitere Block macht es teurer, sie umzuschreiben.
Was misst die Blockgröße?
Die Blockgröße ist im Wesentlichen die Größe des Bodys. Der Header ist daneben ein Rundungsfehler. Ein Limit für die Blockgröße betrifft, wie viele Transaktionen hineinpassen, nicht den Header.
Ein voller und ein leerer Block kosten genau dieselbe Mining-Arbeit. Die Schwierigkeit entscheidet, wie schwer ein Block zu finden ist. Die Größe entscheidet, wie viel der Block transportiert. Beides hat nichts miteinander zu tun, und wer es verwechselt, bekommt ein falsches Gefühl für Gebühren.
Die Größe wirkt sich aber auf den Gebührenmarkt aus. Wenn mehr Transaktionen hinein wollen, als Platz haben, kommen die mit den höheren Gebühren zuerst. Die Gebühren im Block steigen insgesamt, und das fließt direkt in das, was der Block auszahlt.
Was ist die Coinbase-Transaktion?
Die erste Transaktion in jedem Block ist besonders. Sie hat keinen Absender. Sie erzeugt Coins aus dem Nichts und zahlt sie an den, der den Block erstellt hat.
Sie heißt Coinbase-Transaktion. Mit der gleichnamigen Börse hat sie nichts zu tun.
Sie zahlt die Blockbelohnung aus, die zwei Teile hat.
- Die Subvention, also die neu ausgegebenen Coins. Der Emissionsplan der Chain legt sie fest, und bei den meisten Coins sinkt sie mit der Zeit.
- Die Gebühren aller anderen Transaktionen im Block. Nutzer zahlen sie, damit ihre Transaktionen aufgenommen werden.
In einem Pool zahlt die Coinbase an den Pool. Der Pool teilt die Belohnung dann unter allen auf, die in dieser Runde Shares gesendet haben. Das ist kein Umweg. So zahlt ein Pool viele Menschen aus einer Belohnung, die als eine einzige, unteilbare Zahlung ankommt.
Warum ist das beim Mining wichtig?
Wenn die Form eines Blocks klar ist, werden drei Dinge offensichtlich. Alle drei kommen ständig vor.
- Ein neuer Block macht Ihre Arbeit sofort wertlos. Der Hash des vorherigen Blocks hat sich geändert, also gibt es den Header, den Sie durchsucht haben, nicht mehr. Alles, was Sie danach dafür einreichen, ist ein Stale Share, und keine Geschwindigkeit ändert daran etwas.
- Der Pool schickt Ihnen oft neue Arbeit. Jede neue Transaktion, die der Pool aufnehmen will, ändert die Merkle-Root. Frischere Arbeit enthält mehr Gebühren, also mehr Belohnung für denselben Aufwand.
- Die Blockgröße taucht in keiner Ertragsschätzung auf. Was Sie verdienen, hängt von der Schwierigkeit, der Subvention und den Gebühren ab. Es hängt nicht von den Bytes im Body ab.
Die Seite „Blöcke“ des Pools zeigt für jeden Block die Höhe, die Belohnung und den Fundzeitpunkt. Diese Zeile ist der nützliche Teil von allem oben. Der Explorer zeigt den Rest, auch die Coinbase-Transaktion, die ihn ausgezahlt hat.