Was passiert, wenn zwei Miner gleichzeitig einen Block finden?

Grundlegendes zur gleichzeitigen Blockerkennung

1. Wenn zwei Miner das kryptografische Rätsel lösen und ihre Blöcke nahezu gleichzeitig an das Netzwerk senden, kommt es zu einer vorübergehenden Abzweigung in der Blockchain. Diese Situation ist aufgrund der dezentralen Natur der Knotenausbreitung und der Netzwerklatenz keine Seltenheit.

2. Jeder Knoten im Netzwerk empfängt und validiert beide Blöcke unabhängig voneinander. Abhängig vom geografischen Standort und der Verbindungsgeschwindigkeit erhalten einige Knoten möglicherweise einen Block vor dem anderen. Infolgedessen beginnt ein Teil des Netzwerks auf einem Block aufzubauen, während sich ein anderes Segment vom konkurrierenden Block aus erstreckt.

3. Das Protokoll löst nicht sofort auf, welcher Block gültig ist. Stattdessen verlässt es sich auf die nächste Mining-Runde, um die längste Kette zu ermitteln. Die Miner arbeiten weiter an dem Block, den sie zuerst erhalten haben, und erweitern so ihre jeweiligen Ketten.

4. Wenn schließlich ein neuer Block gefunden und einem der beiden Zweige hinzugefügt wird, wird dieser Zweig länger. Gemäß den Konsensregeln von Bitcoin wird die längste gültige Kette als die wahre Version der Geschichte akzeptiert.

5. Der Block, der in der kürzeren, verlassenen Kette landet, wird als verwaister Block oder genauer gesagt als veralteter Block bezeichnet. Darin enthaltene Transaktionen werden zur Aufnahme in zukünftige Blöcke an den Mempool zurückgegeben, sofern sie nicht bereits an anderer Stelle aufgenommen wurden.

Die Rolle der Netzwerkausbreitung

1. Die Geschwindigkeit, mit der sich ein neu geschürfter Block über das Netzwerk ausbreitet, spielt eine entscheidende Rolle bei der Minimierung von Forks. Eine schnellere Verbreitung verringert das Zeitfenster, in dem konkurrierende Blöcke entstehen können.

2. Mining-Pools und große Knoten nutzen oft optimierte Relay-Netzwerke wie FIBER (Fast Internet Bitcoin Relay Engine), um Blöcke in weniger als einer Sekunde über Kontinente zu übertragen, was ihnen einen Ausbreitungsvorteil verschafft.

3. Verzögerungen, die durch langsamere Internetverbindungen oder ineffizientes Routing verursacht werden, erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass ein anderer Miner einen konkurrierenden Block produziert, bevor er den ursprünglichen Block erfährt.

4. Selbst bei einer fortschrittlichen Infrastruktur führt die physische Entfernung zu unvermeidbaren Latenzzeiten. Ein Bergmann in Asien könnte einen Block nur wenige Millisekunden nach dem Abbau eines Blocks in Nordamerika abbauen, aber keiner weiß zum Zeitpunkt der Entdeckung etwas über den anderen.

5. Sobald das Netzwerk in der längsten Kette zusammenläuft, bauen alle Teilnehmer darauf auf. Dieser Mechanismus gewährleistet letztendliche Konsistenz, ohne dass eine zentrale Koordination erforderlich ist.

Belohnungen und Anreize in Fork-Szenarien

1. Nur der Miner, dessen Block in der endgültigen, akzeptierten Kette verbleibt, erhält die volle Blockbelohnung und die Transaktionsgebühren. Der Miner des veralteten Blocks verliert diese Anreize, obwohl er gültige Arbeiten abgeschlossen hat.

2. Dieses Ergebnis unterstreicht die Bedeutung einer guten Verbindung innerhalb der Netzwerktopologie. Bei Minern mit schnelleren Ausbreitungsfähigkeiten ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass ihre Blöcke verwaist sind, selbst wenn sie nicht die meiste Hash-Leistung kontrollieren.

3. Große Mining-Pools mindern dieses Risiko durch interne Koordination und die Nähe zu wichtigen Internet-Austauschpunkten. Sie profitieren auch von Skaleneffekten bei der Bandbreiten- und Serververteilung.

4. Solo-Miner sind einem höheren Risiko von Umsatzeinbußen aufgrund veralteter Blöcke ausgesetzt, insbesondere wenn sie in Regionen mit schlechter Anbindung an Kernnetzwerk-Hubs operieren.

5. Einige Blockchain-Netzwerke implementieren alternative Konsensoptimierungen oder verkürzte Blockintervalle, um solche Konflikte zu minimieren, obwohl jede Anpassung mit Kompromissen in Bezug auf Sicherheit und Dezentralisierung verbunden ist.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein veralteter Block? Ein veralteter Block ist ein gültiger Block, der abgebaut und gesendet wurde, aber letztendlich aus der Hauptblockchain ausgeschlossen wurde, weil ein anderer konkurrierender Block in die längste Kette aufgenommen wurde. Sein Inhalt wird typischerweise in nachfolgenden Blöcken erneut verarbeitet.

Gehen Transaktionen in einem veralteten Block verloren? Nein, in einem veralteten Block enthaltene Transaktionen werden im Allgemeinen an den Speicherpool zurückgegeben, wenn sie in keinem anderen bestätigten Block enthalten waren. Von dort aus können Miner sie zur Validierung in zukünftigen Blöcken wieder abholen.

Wie oft kommt es zu gleichzeitigen Blockerkennungen? Die genaue Häufigkeit variiert je nach Netzwerkbedingungen und Blockintervall. Auf Bitcoin kommt es gelegentlich zu veralteten Blöcken – schätzungsweise weniger als 1 % aller Blöcke – aufgrund von Verbesserungen in der Relay-Technologie und Trends zur Mining-Zentralisierung.

Können jemals zwei Blöcke dauerhaft auf der Blockchain aufgezeichnet werden? Nein, das Design der Blockchain erzwingt einen einzigen chronologischen Verlauf. Während vorübergehende Forks kurzzeitig existieren, stellen Konsensregeln sicher, dass nur eine Kette bestehen bleibt. Alle Knoten konvergieren schließlich auf der Grundlage eines kumulativen Proof-of-Work zur gleichen Version der Wahrheit.