Was ist eine DAG-Datei und warum ist sie für das Mining wichtig?

DAG-Dateien im Kryptowährungs-Mining verstehen

1. Eine DAG-Datei, kurz für Directed Asymmetric Graph, ist eine große Datenstruktur, die hauptsächlich im Proof-of-Work (PoW)-Konsensmechanismus von Ethereum verwendet wird. Diese Datei wird in jeder Epoche neu generiert, was etwa alle 30.000 Blöcke oder etwa fünf Tage der Fall ist. Der Hauptzweck der DAG besteht darin, das Mining resistent gegen ASICs zu machen und GPU-Miner zu begünstigen, indem sie einen erheblichen Speicherverbrauch erfordern.

2. Die Datei wird mithilfe eines Algorithmus namens Ethash generiert, der so konzipiert ist, dass er speicherhart ist. Das bedeutet, dass das Lösen kryptografischer Rätsel während des Minings einen erheblichen wahlfreien Zugriff auf den Speicher erfordert und nicht rohe Rechenleistung. Daher sind Geräte mit Hochgeschwindigkeits-RAM – wie GPUs der Verbraucherklasse – für diesen Prozess besser geeignet als spezielle Hardware.

3. Jeder Miner im Netzwerk muss die vollständige DAG-Datei lokal im VRAM oder Systemspeicher seiner Grafikkarte speichern. Die Größe der DAG nimmt mit der Zeit zu, wenn die Blockchain wächst, was höhere Anforderungen an die Hardwarefunktionen stellt. Beispielsweise betrug die DAG im frühen Ethereum-Mining nur wenige Gigabyte; Heute übersteigt es 5 GB und wächst weiter.

4. Da während des Minings zufällig und häufig auf die DAG zugegriffen werden muss, führen langsamer Speicher oder unzureichender VRAM zu einer verminderten Effizienz oder einer völligen Unmöglichkeit des Minings. Miner mit weniger als der erforderlichen Speicherkapazität erleben einen Rückgang der Hash-Rate oder nehmen überhaupt nicht teil, was mit der Skalierung der DAG faktisch obsolet wird.

5. Die Abhängigkeit von der DAG sorgt für Dezentralisierung, indem gleiche Wettbewerbsbedingungen zwischen einzelnen Bergleuten und Großbetrieben geschaffen werden. Ohne einen solchen Mechanismus würde sich das Mining wahrscheinlich auf wenige Einheiten konsolidieren, die in der Lage wären, teure ASIC-Farmen einzusetzen, was die demokratischen Prinzipien vieler Blockchain-Netzwerke untergraben würde.

Die Rolle der DAG bei der Netzwerksicherheit und -zugänglichkeit

1. Durch die Durchsetzung speicherintensiver Berechnungen trägt der DAG dazu bei, das Netzwerk vor Spam-Angriffen und zentraler Kontrolle zu schützen. Angreifer, die den Transaktionsverlauf manipulieren möchten, benötigen riesige Mengen an zugänglichem Speicher auf zahlreichen Knoten, was groß angelegte Angriffe unerschwinglich macht.

2. Die regelmäßige Neugenerierung des DAG verhindert Vorberechnungsstrategien, bei denen Lösungen im Voraus berechnet werden. Da jede neue Epoche einen geänderten Datensatz einführt, können Miner frühere Arbeiten nicht wiederverwenden, wodurch ein kontinuierliches Engagement und eine Echtzeitbeteiligung an der Sicherung des Netzwerks gewährleistet sind.

3. Die Zugänglichkeit des Minings durch DAG-basierte Algorithmen ermöglicht es Personen mit Standard-Computerhardware, einen sinnvollen Beitrag zur Blockchain-Validierung zu leisten. Diese Inklusivität fördert eine breitere Netzwerkverteilung und erhöht den Widerstand gegen Zensur oder Single-Point-Fehler.

4. Mit dem Wachstum der DAG stoßen jedoch selbst High-End-Consumer-GPUs an ihre Grenzen. Karten mit 4 GB oder 6 GB VRAM funktionieren möglicherweise anfangs, haben jedoch irgendwann Probleme, da die Datei den verfügbaren Speicher übersteigt, was zu Abstürzen oder Leistungseinbußen führt.

5. Entwickler beobachten dieses Wachstum genau, da sie wissen, dass eine übermäßige Expansion das Mining unbeabsichtigt erneut zentralisieren könnte, indem alle außer den leistungsstärksten und kostspieligsten Hardware-Setups ausgeschlossen werden.

Einfluss der DAG-Größe auf die Entwicklung der Mining-Hardware

1. Wenn die DAG-Datei erweitert wird, wirkt sie sich direkt auf den Lebenszyklus der Bergbauausrüstung aus. GPUs der älteren Generation, die einmal effizient funktionierten, werden unbrauchbar, was Bergleute zu regelmäßigen Upgrades zwingt, um wettbewerbsfähig zu bleiben.

2. Die Hersteller reagieren mit der Produktion von Karten mit höherer VRAM-Kapazität und gehen davon aus, dass die Nachfrage von Kryptowährungs-Minern trotz der Verlagerung hin zu Proof-of-Stake in einigen Ökosystemen anhaltend bleibt. Diese Hardware-Entwicklungen wirken sich häufig auch auf die Gaming- und professionellen Computermärkte aus.

3. Bergleute müssen bei Investitionen in neue Bohranlagen ständig Kosten und Langlebigkeit abwägen und dabei nicht nur die aktuellen DAG-Anforderungen, sondern auch die prognostizierten Wachstumsraten in den kommenden Monaten berücksichtigen. Andernfalls kann es zu vorzeitiger Obsoleszenz und finanziellen Verlusten kommen.

4. Einige alternative Blockchains haben ähnliche speicherintensive Algorithmen übernommen, die von der Verwendung des DAG durch Ethereum inspiriert sind, und erkennen dessen Wirksamkeit bei der Förderung dezentraler Beteiligung bei gleichzeitiger Unterbindung monopolistischen Mining-Verhaltens an.

5. Die von der DAG auferlegten physischen Einschränkungen unterstreichen einen grundlegenden Kompromiss beim Blockchain-Design: Sicherheit, Dezentralisierung und Ressourceneffizienz in Einklang zu bringen, ohne die Mitwirkenden aufgrund steigender technischer Anforderungen zu entfremden.

Häufig gestellte Fragen

Was passiert, wenn meine GPU nicht über genügend Speicher für die aktuelle DAG-Größe verfügt? Wenn einer GPU nicht genügend VRAM zum Laden der vollständigen DAG-Datei fehlt, kann sie Mining-Vorgänge nicht effektiv ausführen. Die Miner-Software stürzt entweder ab, produziert Fehler oder arbeitet mit drastisch verringerter Effizienz, was zu sehr geringen oder gar keinen Erträgen führt.

Kann die DAG-Datei auf einer Festplatte statt im GPU-Speicher gespeichert werden? Nein. Der DAG muss sich im Schnellzugriffsspeicher wie dem VRAM befinden, da das Mining Tausende von zufälligen Lesevorgängen pro Sekunde erfordert. Festplatten und sogar SSDs sind zu langsam, um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sodass sie für die Speicherung des aktiven DAG ungeeignet sind.

Verwendet Ethereum nach der Umstellung auf Proof-of-Stake immer noch die DAG? Nach der Fusion im September 2022 ist Ethereum nicht mehr auf Proof-of-Work-Mining angewiesen. Folglich wird der DAG nicht mehr generiert oder für den Konsens verwendet. Andere PoW-basierte Ketten nutzen jedoch weiterhin ähnliche Strukturen.

Wie oft ändert sich die DAG-Datei? Die DAG-Datei ändert sich zu Beginn jeder Epoche, was alle 30.000 Blöcke geschieht. Auf der alten PoW-Kette von Ethereum entsprach dies etwa alle fünf Tage. Bei jedem Übergang wird der Datensatz leicht erweitert, wodurch der Speicherbedarf schrittweise steigt.