Mitgeschürft
Spezialhardware fürs Bitcoin-Mining
Einmal investieren, fortan Geld im Schlaf verdienen: Das BitcoinPrinzip
klingt zu schön, um wahr zu sein. Wii· haben einige der
Goldgräber-Maschinen im c't-Labor schürfen lassen und gezählt,
wie viele Nuggets nach einem Monat im Sieb gelandet sind.
Mal eben ein paar Bitcoins berechnen -
viel mehr hatten wir uns nicht vorgenommen.
Der Büro-PC sollte nach Feierabend
Krypto-Rätsel lösen, um virtuelles
Geld in die ebenso virtuelle Kasse zu spülen.
Kann ja so schwer nicht sein. Eine Fehleinschätzung,
wie. sich schnell herausstellte.
Denn ein Jahr zuvor haben potente Spezialchips
das sogenannte Mining revolutioniert.
Sie sind CPUs und Grafikkarten (GPUs) sowohl
in puncto Effizienz als auch Performance
haushoch überlegen. Da der Schürf-
aufwand von der weltweit im Bitcoin-Netz
verfügbaren Rechenleistung abhängt, kann
man ohne Spezial-Hardware inzwischen
kaum noch einen Blumentopf gewinnen; ge-
. schweige denn Bitcoins.
Um doch noch an selbstgeschürfte Krypta-
Nuggets zu kommen, haben wir MiningHardware
von klein bis mittelgroß zusammengetragen
und den ganzen Oktober für
uns ackern lassen. Das kleinste und günstigste
Gerät im Testfeld kostet gerade einmal
14 Euro: Der Block Erupter im USB-Stick-Format
frisst nur rund zwei Watt . und schafft
etwa 330 Millionen Hash-Operationen Megahashes
pro Sekunde (MHash/s) - mehr als die
meisten Grafikkarten. Sein Geheimnis ist ein
ASIC (Application Specific lntegrated Circu jt).
Solche Spezialchips können nur eines, das
aber in atemberaubender Geschwindigkeit;
in diesem Fall SHA-256-Hashes berechnen.
Mehr als die 16-fache Rechenleistung
(5,5 GigaHashes/Sekunde oder auch GHash/s)
bietet der würfelförmige Bitcoin-Miner Jalapeno
von Butterfly Labs, verheizt aber auch
30 Watt. Für Neugeräte verlangt der Hersteller
bei Direktbestellung in den USA rund
300 US-Dollar. Zudem werden Zoll und Einführumsatzsteuer
fällig. Die Lieferzeiten sind
allerdings extrem lang: Anfang November
war Butterfly Labs noch mit den April-Bestellungen
beschäftigt. Wir haben das Testgerät
daher bei eBay geschossen, wo der Kurs für
Gebrauchtware bei Redaktionsschluss etwa
250 Euro betrug.
Darüber hinaus schickten wir zum Vergleich
noch einen mit zwei modernen Grafikkarten
bestückten Windows-PC ins Rennen.
Die Duai-GPU-Karte Radeon HD7990 und die
HD7970 (Single-GPU) bringen es gemeinsam
immerhin auf 1,7 GigaHashes pro Sekunde
(GHash/s)- allerdings zu einem hohen Preis.
Allein die Grafikkarten schlagen zusammen
mit rund 1000 Euro zu Buche und der Stromverbrauch
ist gegenüber den ASICs um ein
Vielfaches höher: Der Testaufbau schluckt
inklusive PC fast 800 Watt.
Nachdem sich die Testsysteme schon zwei
Wochen in unserem Labor warmgelaufen
hatten, erreichte uns ein noch größeres ASICGerät
von Butterfly Labs. Es schürft mit
30 GHash/s und ist damit mit Abstand das
schnellste System im Testfeld. Es wird mit
etwa 800 Euro gehandelt.
Bitcoin-Lotto mit System
Beim Bitcoin-Mining spielt der Zufall eine
große Rolle. Der Erste, der nachvollziehbar
einen Hash mit bestimmten Eigenschaften
findet, bekommt derzeit 25 Bitcoins - also
rund 4100 Euro..:.. zugesprochen. Die von den
Minern beigesteuerte Rechenleistung treibt
das Zahlungssystem Bitcoin an, die abfallenden
Krypta-Nuggets sind ihr Lohn.
Wie beim Lotto ist die Chance auf den
Jackpot für den einzelnen Teilnehmer ziemlich
gering. Einigermaßen regelmäßige Gewinne
erzielt man nur im Team, in sogenannten
Mining Pools. Der Pool teilt die HashingAufgaben
unter den Teilnehmern auf und
dementsprechend im Erfolgsfall auch die Bitcoins.
Je mehr Hash-Operationen man anteilig
beigesteuert hat, desto mehr fällt vom Gewinn
ab. ln der Regel kassiert auch der PoolBetreiber
einen Anteil. Wir haben unsere vier
Mining-Systeme in verschiedene Pools getaucht,
die unterschiedliche Auszahlungsmodelle
anbieten (siehe Kasten auf Seite 144).
Eine Übersicht der Pools und der jeweiligen
Konditionen finden Sie unter dem c't-Link.
Auf die Plätze ...
Mining-Tools wie cgminer und BFGMiner
holen die Arbeitsaufträge vom Pool ab und
füttern die Mining-Hardware. Beide stehen
unter Open-Source-Lizenz und laufen unter
Linux, Windows und Mac OS X. Viel Rechenleistung
erfordern sie nicht; um die MiningGeräte
per USB mit Arbeit zu versorgen, genügt
der 40 Euro teure Einplatinenrechner
Raspberry Pi. Dieser produziert kaum Abwär-
. me und schluckt nur knapp 2 Watt. Für einen
schnellen Start mit dem Raspberry greift man
am besten zur vorkonfigurierten Linux-Distribution
MinePeon (siehe c't-Link), die auf eine
SD-Karte mit 2 GByte passt. Lediglich die Zugangsdaten
für den Mining-Pool muss man
selbst eintragen.
MinePeon spannt automatisch alle verfügbaren
USB-Miner in das Bitcoin-Schürfen ein
und lässt sich komfortabel über ein WebInterface
administrieren. Standardmäßig
zwackt die Distribution etwas Rechenleistung
als Spende für den Entwickler ab. Wer das
Projekt nicht auf diese Weise unterstützen
möchte, kann dies in den Einstellungen auch
abschalten - wird. dann aber von MinePeon
als "Kitten killer'' begrüßt.
Der USB-Stick Block Erupter mit 330
MHash/s verbraucht im Gespann mit dem
Raspberry 4,8 Watt, liefert also rund 70 MegaHashes
pro Watt. Der Stick erhielt seine Aufträge
von BTC Guild, dem derzeit leistungsstärksten
Mining-Pool im Bitcoin-Netz. Tatsächlich
stieg das Guthaben nach dem Startschuss
kontinuierlich an und es wurde bald
zum alltäglichen Ritual, den Kontostand zu
überprüfen. Allerdings zeichnete sich schnell
ab, dass mit dem dort erschürften BitcoinKieingeld
in absehbarer Zeit keine großen
Sprünge möglich werden. Nach über einem
Monat waren gerade einmal 0,02309273 Bitcoin
(BTC) zusammengekommen. Anfang
November 2013 entsprash das umgerechnet
rund 3,80 Euro - bei Stromkosten in Höhe
von einem Euro.
Höher, schneller, reicher
Effizienter schürft ·es sich mit mehr Rechenleistung.
So ergibt ein Zehnfach-USB-Hub mit
neun Mining-Sticks schon ein kleines Rig. An
den zehnten Port würde man einen USB-Ventilator
stecken, der für etwas Durchzug sorgt;
unser Einzelstick erreichte im Dauerbetrieb
über 90 oc. Das Mining-Rig wäre ungefähr
doppelt so effizient wie der Einzelbetrieb (ca.
130 MHash/Watt), weil der Strom für den ansteuernden
Rechner nur einmal anfiele.
Der schwarze Mining-Würfel Jalapeno von
Butterfly Labs holt noch mehr heraus: rund
Bitcoin-Mining-Hardware
Prüfstand I Bitcoin-Mining
Mining-Hardware
von klein bis groß:
der Block Erupter von
ASCIMiner sowie der
Jalapeno und der Little
Single 30 vo,n Butterfly Labs
170 MHash pro Watt. Wir haben ihn an
Slush's Pool angeschlossen, dessen Betreiber
das Konzept des gemeinschaftlichen Schürfens
vor drei Jahren erfunden hat. Zunächst
machte sich Skepsis breit: Während wir bei
BTC Guild laufend mit Kleinstbeträgen belohnt
wurden, tat sich bei Slush lange Zeit
nichts. Der Grund hierfür ist, dass Slush das
Auszahlungsmodell "Pay Per Share (PPS)"
nutzt und erst ausschüttet, nachdem tatsächlich
ein neuer B'lock gefunden wurde. Einige
Stunden und nur wenige Auszahlungen
später legten sich unsere Zweifel allerdingsschließlich
zählt einzig und allein, was am
Ende herauskommt. Nach vier Wochen
waren das immerhin rund 0,34 BTC; etwa
56 Euro. Ungefähr 6,40 Euro gingen allerdings
an den Stromversarger des Heise-Ver-·
lags.
Unser GPU-System hat im BitMinter-Pool
knapp 0,10 BTC eingefahren. Umgerechnet
sind das etwas über 16 Euro vor Abzug der
Stromkosten - diese haben es allerdings in
sich: Das System frisst bei 1,7 GHash/s stolze
800 Watt, was während des vierwöchigen
Messzeitraums zu Stromkosten in Höhe von
160 Euro geführt hat. Die Effizienz beträgt gerade
einmal zwei MHash/s pro Watt.
Aber wir hatten ja mit dem "Little Single"
noch ein Ass im Ärmel, der im Testfeld das
andere Ende der Effizienzskala darstellen
sollte. Der große Bruder des Butterfly-Würfels
ist so groß wie eine Packung Toastbrot und
schafft stolze 30 GigaHashes pro Sekunde.
Das Gerät gesellte sich zwar erst zur Monatsmitte
zu den anderen Minern ins Testlabor,
konnte diese aber noch mühelos einholen.
Der Little Single hat in zwei Wochen 0,52 BTC
verdient, was über 85 Euro entspricht. ln der
Zeit sind uns etwa 12 Euro Stromkosten entstanden.
Aus einem Watt holt der Little Single
230 MHash/s raus. Das Mining-Toastbrot
stand im Dienst des Eliguis-Pools, der als einziger
der getesteten Pools keine Registrierung
verlangt. Als Nutzername dient die Bitcoin-
Adresse, an welche die geschürften Bitcoins
überwiesen werden sollen. Das Passwort
bleibt leer.
Riskante Rechenspiele
Ermittelt man den Tagelohn und teilt dadurch
den Anschaffungspreis der Hardware,
ergibt das den Break-even-Point; also den
Zeitpunkt, an man die aufgebrachten Kosten
wieder reingeholt hat und Gewinne einfährt.
Bei unseren drei ASIC-Systemen ist das jeweils
nach rund 150 Tagen so weit. Diese
Rechnung setzt allerdings voraus, dass die
Konditionen die gleichen sind, die im Oktober
2013 herrschten- und das ist extrem unwahrscheinlich.
Eine zentrale Unbekannte ist der Schwierigkeitsgrad
(Difficulty), der sich an der global
verfügbaren Rechenleistung orientiert. Je
mehr Leistung dem Bitcoin-Netz zur Verfügung
steht, desto größer ist der Rechenaufwand,
um einen Bitcoin-Biock zu knacken
(siehe Seite 146). Die Difficulty hat sich im
Jahr 2013 durch die Verfügbarkeit immer
leistungsfähigerer FPGA- und kurz darauf
ASIC-Hardware mehr als verhundertfacht
Der Schwierigkeitsgrad ist exponentiell gestiegen
- und Prognosen zufolge geht das
auch so weiter. Wer einen Blick in die Glaskugel
werfen möchte, kann mit den Eckdaten
der Miner auf der Webseite BitReturn.com
eiQige Varianten durchspielen. Setzt sich das
exponentielle Wachstum fort, erreichen die
von uns getesteten Geräte schon bald den
Zeitpunkt, ab dem sie mehr Strom verbrauchen,
als sie an Bitcoins einfahren. Dieser
Zeitpunkt liegt voraussichtlich vor dem
Break-even-Point. Kurzum: Keiner unserer
Miner hätte noch die Chance, seine Anschaffungskosten
wieder einzuspielen.
Will man einen Gewinn einfahren, muss
man die Spezialhardware rechtzeitig weiter-
verkaufen- und darauf spekulieren, dass der
zwischenzeitlich erschürfte Betrag die Differenz
zwischen Kaufpreis und Wiederverkaufspreis
(abzüglich Stromkosten) übertrifft.
Ein weiterer Risikofaktor ist der Bitcoin-Kurs.
Wie er sich entwickelt, ist nicht vorhersehbar.
Währet1d unseres Testmonats schnellte er
von unter 100 Euro pro Bitcoin auf über 160
hoch - so viel waren die digitalen Münzen
seit langem nicht mehr wert. Wenn Sie dieses
Heft in den Händen halten, hat sich der
Kurs vielleicht verdreifacht oder ist in den
Keller gefallen und kommt dort so schnell
nicht mehr raus.
Raue Sitten
Ebenfalls schwer kalkulierbar ist die Stabilität
der beteiligten Systeme. Der GAU wäre ein
Hardware-Defekt. Denn selbst wenn der Hersteller
die Kosten für die Reparatur übernimmt,
bedeutet der Versand ins Ausland
einen Verdienstausfall auf unbestimmte Zeit.
So stand der Besitzer des von ·uns getesteten
Little Single kurz davor, es zum Hersteller
Butterfly Labs in die USA zu schicken, da es
vermeintlich defekt war. Im c't-Labor konnten
wir das Gerät allerdings mit einem anderen
Netzteil wieder zum Leben erwecken.
Auch die Pools haben mit Ausfällen zu
kämpfen. Diese werden vor allem durch
Cyber-Angriffe verursacht. BTC Guild plagte
während des Tests etwa ein DDoS-Angriff,
der zu einem mehrstündigen Verdienstausfall
führte. Im Frühjahr gelang es Hackern
sogar, auf die Kundendatenbank von Slush's
Pool zuzugreifen.
Unser GPU-System wurde von zwei Pools
nacheinander nach kurzer Zeit nicht mehr
mit Krypta-Aufgaben versorgt, woraufhin wir
jeweils den Pool wechselten. Dadurch kam
die virtuelle Goldader zwischenzeitlich zum
Erliegen. Die Ursachen für den Ausschluss
konnten wir nicht ergründen ..
Zahltag
Um den Lohn für unsere Mühen in Empfang
zu nehmen, installierten wir den offiziellen
Bitcoin-Ciient (siehe c't-Link). Dieser generiert
auf Wunsch beliebig viele Bitcoin-Adressen,
mit denen man Zahlungen empfangen
kann. Damit sich die Auszahlung im Client
materialisiert, muss der Client zunächst einmalig
die globale Transaktionsliste, die sogenannte
Blockchain, aus dem Bitcoin-Netz
laden. Das dauert mehrere Stunden. Der
Client kontrolliert die Entwicklung der Blockehain
fortan und reagiert, wenn er Transaktionen
entdeckt, die zu den lokal generierten
Adressen passen.
Als wir die Auszahlung bei den vier von uns
genutzten Pools veranlassten, dauerte es nicht
lange, bis der Client den Geldeingang bekannt
gab. Ein zufriedenes Gefühl wollte sich nach
Abschluss aller Transaktionen dennoch nicht
einstellen. Ignoriert man einmal die Stromkosten,
die Hardware-Ausgaben und nimmt großzügig
die Bitcoin-Bröckchen hinzu, die vor und
nach der offiziellen Testphase eingetrudelt
sind, haben wir 1,46004791 BTC verdient -
nach dem letzten Stand entspricht das rund
250 Euro. Hart verdientes Geld.
Wer sich ' jetzt noch der Gemeinde der
Bitcoin-Schürfer anschließen will, der sollte
genau wissen, was er tut. Geld verdient man
nur, indem man frühzeitig auf potente Hardware
setzt und diese rechtzeitig an zahlungswillige
Glücksritter weiterverkauft. Die nächste
Runde im Wettrüsten ist längst e.ingeläutet:
So verspricht etwa der USB-Stick Blue
Fury bis zu 2,7 GHash/s für 150 US-Dollar und
auch Butterfly Labs macht den Schürfern
schon wieder den Mund wässrig. Die
"600 GH Bitcoin Mining Card" für 4680 USDollar
wird bereits angeboten -zur Vorbestellung.
Die Chips der neuen Miner sollen
mit 28 Nanometern. Strukturbreite gefertigt
werden und deutlich effizienter sein.
Zum Reinschnuppern in die Weit des digitalen
Gelds eignet sich auch eine Handvoll
gekaufter Krypta-Münzen ganz hervorragend.
Allein die Kursschwankungen sorgen
bereits für eine gesunde Dosis Nervenkitzel
- ganz ohne Hardware-Investitionen. Und
wer doch mal einige Eurocent errechnen will,
kann beherzt zu dem Block Erupter im
USB-Stick-Format greifen. Die investierten
14 Euro sieht man zwar nicht wieder, dafür
kann man jedoch behaupten, in den eigenen
vier Wänden echtes Geld hergestellt zu
haben.
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Auszahlungsmodelle
Beim gemeinschaftlichen Bitcoin-Schürfen
in sogenannten Pools haben sich die Auszahlungsmodelle
"Pay Per Share" (PPS) und
"Pay Per Last N Shares" (PPLNS) etabliert.
Bei PPS teilt der Pool die Beute unmittelbar
nach dem Erlegen schlicht unter allen auf,
die Rechenleistung während der Jagd beigesteuert
haben. Je mehr Rechenleistung
der Einzelne beigetragen hat, desto mehr
Anteile (Shares) stehen ihm zu. Das ist
nichts für ungeduldige Zeitgenossen, da
man nicht absehen kann, wann der nächste
Bitcoin-Biock vom Pool erschürft wird. Der
Zeitraum, bis der Kontostand wieder einmal
wächst, kann Sekunden oder aber auch
Tage betragen. Auf die Höhe der Ausschüttung
hat die vergangene Zeit - und damit
auch die investierte Energie- keinen direkten
Einfluss.
Bei "Pay Per Last N Shares" (PPLNS) hingegen
gruppiert der Pool eine bestimmte Anzahl
von Anteilen zu Schichten. Wird ein Bitcoin-
Biock gefunden, teilt ihn der Pool zum
Beispiel unter den letzten zehn Schichten
auf. Das sorgt für einen steten Geldfluss -
selbst dann noch, wenn man schon eine
Weile nicht mehr am Mining teilnimmt.
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ASICs: Unflexibel, aber schnell
Mit der Verfügbarkeit sogenannter Application
Specific lntegrated Circuits (ASCis)
wurde es urplötzlich unrentabel, mit handelsüblicher
PC-Hardware nach Bitcoins zu
schürfen. Während CPUs und GPUs flexibel
Instruktionen interpretieren, lösen ASICs
genau eine ganz bestimmte Aufgabe - das
aber in beachtlicher Geschwindigkeit. Die
Entwicklung der Spezial-Chips ist zwar kostenintensiv,
bei hohen Stückzahlen lohnt
der Aufwand jedoch, insbesondere weil sie
so viel schneller und effizienter sind. Butterfly
Labs setzt einen selbstentwickelten Bitcoin-
Mining-Cbip namens BitForce SC ein.
Er wird mit 65 Nanometern Strukturbreite
von dem Halbleiter-Hersteller GlobaiFoundries
gefertigt.
Bei einer Taktfrequenz von nominell 250
MHzsollen die 16 Engines der ASICs genau
4 GHash/s liefern und dabei 12,8 Watt verheizen.
Manche Chips sollen sogar bis zu
294 MHz schaffen, andere dafür weniger
funktionstüchtige Engines (mindestens
aber 12) haben. Butterfly Labs verkauft die
Chips auch an andere Hardware-Hersteller.
Insgesamt hat das Unternehmen die Stückzahl
auf 100 000 limitiert.
Die unter Open-Source-Lizenz stehenden
Schaltpläne der BitForce-Plattform offen-
baren ein paar interessante Details: So dienen
fast alle der 144 BGA-Kontakte des Mining-
Chips der Stromversorgung. Jeder
Chip hat eine 3-bittige Adresse und kommuniziert
über einen seriellen Bus mit
einem Atmei-Mikrocontroller. Darüber erhält
der Chip seine Aufgaben und meldet
über eine Statusleitung, wenn er fertig ist.
Ferner hat der Hersteller einen ARM-Prozesser
sowie ein LC-Display eingeplant;
vermutlich für einen Stand-alone-Betrieb.
Außerdem stießen wir auf mit "Chain out"
und "Chain in" beschriftete Anschlüsse,
durch die man die Miner offenbar in Reihe
schalten können soll.
Die Boards der von uns getesteten Butterfly-
Miner sind nur teilweise mit Chips bestückt.
Im Bauch des Jalapeno etwa rechnen
zwei BitForce SC, obwohl das Board acht
Pads hat. Man könnte mit derselben Platine
also auch 4-mal so schnelle Miner bauen.
Auch das Design des "Little Single"-Miner ist
auf Wiederverwertbarkeit getrimmt.ln dem
rechteckigen Aluminiumgehäuse ist alles
doppelt vorhanden, bestückt ist davon eine
Seite. Das legt den Schluss nahe, dass Butterfly
Labs die Chips bewusst dosiert, um
das Ansteigen der Difficulty auf mehrere
Etappen - und Hardware-Generationen -zu
verteilen.
Laut seiner Webseite liefert das Unternehmen
bereits die Pläne für eine 28-nm-Variante
an den Auftragsfertiger (Tape out).
Erste Chips soll es noch in diesem Jahr
geben. Sie sollen die Effizienz von 3,2 auf
0,6 Watt pro Gigahash und Sekunde verbessern.
Eine damit bestückte PCie-Karte soll
175 Watt in 300 GHash/s verwandeln und
2800 US-Dollar kosten.
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These are the costs and earning/electricity stats:
https://i.imgur.com/CRbuu4L.png======================================
Source: c't 18.11.2013, Heft 25
So for the peeps who don't speak german in short:
1. The image shows the stats after roughly 1 month of testing
2. There were needed around 150 days to reach the break-even point given the circumstances don't change dramatically (which is not to be expected)
3. The best performance showed the "Little Single"
4. You can calculate your possible ROI/winning here -> BitReturn.com
5. The usb miner "block errupter" wasn't any better than the other miners. (sorry guys, I had the wrong impression in my memory)
6. The usb miner became pretty hot after 2-3 weeks of usage
7. GPU-Mining was a big time waste of investment and electricity
8. Bottom line: if you want to make money you better make sure to get the miner on time
9. Mining is a worthy business only for specialized companies, not for single enthusiasts
I also have read somewhere that shipping of mining hardware is most of the time late because the manufacturers earn btcs with it a few weeks before shipping it to you.
