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Kryptowährung

Eine Kryptowährung ist eine Virtuelle Währung (Elektronische Währung), welche ohne Bargeld funktioniert und auf der Blockchain-Technologie basiert. Die bekannsteste Kryptowährung ist der Bitcoin.

Mining oder auf Deutsch «Schürfen» bezeichnet den Prozess, über den die Transaktionen in einer Kryptowährung verifiziert und neue Währungseinheiten geschaffen werden. Für diese komplexen Berechnungen sind erhebliche IKT-Ressourcen notwendig.

Die Bereitstellung dieser Ressourcen wird mit einer gewissen Menge von «geschürftem» Geld entschädigt, die dem Anteil der Beteiligung an der Berechnung entspricht. Letztlich trägt das Mining zur Geldschöpfung bei.

Der Erfolg der Kryptowährungen bietet äusserst verlockende Perspektiven für Cyber-Kriminelle. Neben Bitcoin-Diebstählen im grossen Stil haben sich die Kriminellen auch an anderer Stelle breit gemacht, indem sie das für diese Art von Währung typische «Mining» missbrauchen.

(Quelle: Melde- und Analysestelle Informationssicherung MELANI, INFORMATIONSSICHERUNG, Halbjahresbericht 2018/I)

Blockchain (Distributed Ledger-Technologie)

Die Datenbanktechnologie Blockchain ist ein dezentrales Verfahren zum Speichern und Verschlüsseln von Daten. Sie basiert auf einer stetig wachsenden Liste von aufeinander basierenden Datensätzen und funktioniert so, dass einmal gespeicherte Informationen/ Daten zwar ausgelesen, aber nicht mehr verändert werden können. Aufgrund der Kombination von dezentraler Speicherung, der Transparenz der Einträge und der Manipulationsresistenz eignet sich diese Technologie als Register für Verträge und direkte Transaktionen zwischen zwei Parteien ohne Mittelsmänner. adurch, dass Blockchain als dezentrale Lösung für Leistungen gehandelt wird, die herkömmlicherweise zentral, zum Beispiel vom Staat oder Banken erbracht werden, stellt sich die Frage, inwiefern die Blockchain- Technologie die Aufgaben des Staates oder Transaktionssysteme verändert. Prominent wurde Blockchain durch die Kryptowährung Bitcoin. (Quelle: economiesuisse, Zukunft digitale Schweiz, August 2017)

Die Blockchain-Technologie verfolgt ähnliche Ziele wie eine Datenbank. Jeder Datensatz, der durch einen Zahlungsauftrag oder einen anderen Auftrag entsteht, wird in digitaler Form in eine Liste eingetragen. Dieser Vorgang kann mit einem Eintrag in eine Liste des Tabellenkalkulationsprogramms Excel vergleichbar. Der einzelne von einem Benutzer formulierte Datensatz wird jedoch nicht unverzüglich in die Blockchain eingefügt. Erst nach einer gewissen Zeit (so etwa alle 10 Minuten) werden die Datensätze automatisch abgefragt, "eingesammelt" und zusammen mit anderen weltweit erstellten Datensätzen zu einem Datenblock zusammengefügt. Dieser Datenblock wird der bestehende Blockchain angefügt, wobei das System bestimmt, auf welchen, weltweit verstreuten Computern der Datenblock abgespeichert wird. Die dezentral abgelegten und kryptografisch verschlüsselten Datenblöcke sind nach heutigem Wissen nicht manipulierbar.

Die Blockchain-Technologie ist gegenwärtig noch nicht ausgereift. Niemand weiss, ob diese verlockende Technologie jemals eine gewichtige Rolle in unserem Alltag einnehmen wird.

Bitcoin

Bitcoin ist die bekannteste Kryptowährung. Bitcoin ist eine digitale Währung und es gibt keine Noten oder Münzen in dieser Währung. Weitere bekannte Kryptotechnologien sind gegenwärtig Ethereum und Ripple. Die Blockchain-Technologie ist gegenwärtig noch im Aufbau begriffen. Sie verändert sich laufend. Neben Bitcoin sind unzählige andere Kryptowährungen wie Litecoin, Dash, Monero, Giracoin usw. im Gebrauch. Gegenwärtig gibt es Tausende von Kryptoanwendungen. Im Gegensatz zu anderen Kryptowährungen ist der Programmcode von Bitcoin frei verfügbar und dezentral auf Millionen von Computern gespeichert. Andere Kryptowährungen arbeiten in einem geschlossenen System.

Zahlungsabwicklungen über Bitcoin-Plattformen sind im Alltag wie Zahlungen mit Peer-to-Peer-Applikationen, POS-Lösungen oder Wearables wie bspw. Smartwatches eine untergeordnete Rolle. Nur je 2 -4% aller Zahlungen wurden 2019 laut einer Studie der ZHHW mit einer der genannten Zahlungsmöglichkeiten getätigt.

Zum Überweisen einer Zahlung in Bitcoin mit der Blockchain-Technologie benötigt keine Vermittler wie Banken usw., welche für die Transaktionen Gebühren verrechnen.

Wo die Geldströme fliessen, egal ob digital oder analog, sind meistens von kriminellen Aktivitäten begleitet. Das ist beim Geschäft mit den Kryptowährungen nicht anders. So versuchten 2018 Internetkriminelle Cryptominer-Schadsoftware «Monerominer», welche sich als Trojaner auf einigen Computern eingenistet hatte, Kryptowährungstransaktionen in eigener Regie auf die eigenen Konten zu lenken. Bei zahlreichen über das Internet getätigten Betrugsfällen verlangen Erpresser für ihre kriminellen Taten Summen in Bitcoin oder einer anderen Kryptowährung

Mining

Mining ist der vom Bitcoin-System initiierte rechnerische Prozess, welcher bestimmt, welche Computer den neu erstellten Datenblock in die Blockchain eintragen darf. Die Organisation des Ablaufs bei Transaktionen mit Kryptowährungen wie Bitcoin ist kompliziert und benötigt viel Energie. Die Besitzer jener Computer, welche zum Eintrag des Datenblocks Rechnerleitung zur Verfügung stellt, erhalten als Entgelt eine Summe Bitcoins. Die Verarbeitung der Transaktion, also die Vereinigungen der Datensätze zu einem Datenblock sowie der Eintrag des Datensatzes in die Blockchain, verbraucht nicht mehr Energie als andere Zahlungsformen.

Je mehr Transaktionen in Bitcoin ausgeführt werden, desto mehr Rechnerleistung und elektrische Energie werden dafür benötigt.

Text: RAOnline 2020
Bitcoin
Bitcoin ist eine Kryptowährung, eine Geldeinheit. Bitcoin ist ein weltweit verfügbares, digitales und dezentrales Zahlungssystem, das auf der Speicher- und Verschlüsselungstechnologie
Blockchain basiert. Die Blockchain ist so organisiert, dass jeder Geldbetrag nur einmal ausgegeben werden kann und einen eindeutigen Besitzer hat. Neben Bitcoin gibt es zahlreiche andere Kryptowährungen.
Quelle: Economiesuisse
Peer-to-Peer (P2P-Zahlungen)
P2P ist eine Form des mobilen Bezahlens, welche Überweisungen zwischen Privatpersonen im In- und Ausland über eine mobile Anwendung ermöglich (z. B. PayPal, Twint, Western Union)
Quelle: Deutsche Bundesbank, 2017
POS (Point of Sale)
Bezahlen mit dem Mobiltelefon vor Ort in einem Ladengeschäft.«Bezahlen vor Ort» (POS-Zahlungen)
Quelle: Swiss Payment Monitor 2019, ZHAW und Uni St. Gallen
Zahlen mit Wearables
Zahlen mit Wearables ist eine Form des mobilen Bezahlens, welche das kontaktlose Bezahlen über tragbare Endgeräte wie bspw. Smartwatch oder Fitness-Tracker beschreibt.
Quelle: Swiss Payment Monitor 2019, ZHAW und Uni St. Gallen

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Hardware und IP-Adressen für CO2-Fussabdruck der Kryptowährung analysiert

Bitcoin verursacht ähnlich viel CO2 wie die Stadt Hamburg

Der Einsatz von Bitcoins verursacht jährlich rund 22 Megatonnen Kohlendioxid - ähnlich viel wie Hamburg oder Las Vegas. Dies zeigt die bislang detaillierteste Kalkulation des CO2-Fussabdrucks der Kryptowährung. Ein interdisziplinäres Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) wertete dafür unter anderem Börsenunterlagen von Hardware-Herstellern und IP-Adressen der Bitcoin-"Schürfer" aus.

Die Währung Bitcoin ist zwar virtuell, die Energie aber, die für ihren Einsatz verbraucht wird, ist real. Damit eine Überweisung ausgeführt und dokumentiert wird, muss eine Rechenaufgabe von einem beliebigen Computer im weltweiten Bitcoin-Netzwerk gelöst werden, an dem jeder teilnehmen kann und dafür wiederum mit Bitcoins belohnt wird. Die eingesetzte Rechnerkapazität für dieses sogenannte Schürfen der Bitcoins ist in den vergangenen Jahren stark gestiegen. Statistiken zeigen, dass sie sich allein 2018 vervierfacht hat.

Mit dem Bitcoin-Boom stellt sich deshalb die Frage, ob die Kryptowährung zu einer zusätzlichen Belastung für das Klima wird. Mehrere Untersuchungen haben versucht, den Ausstoss an Kohlendioxid zu ermitteln, der durch das Schürfen der Bitcoins verursacht wird. "Diese Studien beruhen allerdings auf zahlreichen Schätzungen", sagt Christian Stoll, der an der Technischen Universität München (TUM) und am Massachusetts Institute of Technology (MIT) forscht.

"Detektivarbeit" zur Ermittlung des Stromverbrauchs

Ein Team aus Wirtschaftswissenschaften und Informatik der TUM hat deshalb die bislang detaillierteste Kalkulation des CO2-Fussabdrucks des Bitcoin-Systems erstellt. Ihre Vorgehensweise glich einer Detektivarbeit, um Schritt für Schritt stichhaltige Daten zu recherchieren.

Zunächst ermittelte das Forschungsteam den Stromverbrauch des Netzwerks, der vor allem von der Ausrüstung abhängt, die zum Schürfen der Bitcoins eingesetzt wird. "Heute werden dafür spezielle Geräte eingesetzt, sogenannte ASIC-Miner", erklärt Stoll. 2018 planten die drei Hersteller, die den Markt für ASIC-Miner beherrschen, an die Börse zu gehen. Aus den Unterlagen, die sie dafür veröffentlichen mussten, konnte das Team die Marktanteile der einzelnen Modelle berechnen. Daneben musste die Studie berücksichtigen, ob jemand zu Hause mit einem einzelnen Miner schürft oder ob riesige "Farmen" aktiv sind, die in den letzten Jahren von professionellen Betreibern aufgebaut wurden. "Dort wird allein schon für die Kühlung des Rechenzentrums zusätzliche Energie benötigt", sagt Stoll. Um ein Bild von den Grössenordnungen zu bekommen, nutzte das Team die Statistiken eines öffentlichen Pools unterschiedlicher Schürfer, der die Rechenkraft seiner Mitglieder anzeigt.

68 Prozent der Rechnerkraft in Asien

So ermittelten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler - Stand November 2018 - einen jährlichen Stromverbrauch von rund 46 Terrawattstunden. Welche CO2-Emmissionen verursacht die Erzeugung dieser Energie? Auch bei dieser Frage wollte sich das Forschungsteam nicht auf Schätzungen verlassen. Deshalb war die entscheidende Frage: In welchen Ländern sitzen die Schürfer?

Wieder halfen dem Team Livestatistiken von "Mining Pools" weiter. "In diesen Gruppen haben Schürfer ihre Rechenleistung zusammengeschlossen, um bei der Lösung der Rechenaufgaben schneller zum Zug zu kommen - ähnlich wie bei einer Tippgemeinschaft", erklärt Stoll. Die IP-Adressen in den Statistiken der zwei grössten Pools zeigten, dass sich die meisten Schürfer einem Pool in oder nahe ihrem Heimatland anschliessen. So konnte das Team 68 Prozent der Rechnerkraft des Bitcoin-Netzwerks in asiatischen Staaten, 17 Prozent in europäischen Ländern und 15 Prozent in Nordamerika lokalisieren. Dieses Ergebnis überprüften die Forscherinnen und Forscher mit einer zweiten Methode, indem sie mit einer Internet-of-Things-Suchmaschine die IP-Adressen einzelner Miner lokalisierten. Dann kombinierten sie die Ergebnisse mit Statistiken zur CO2-Bilanz der Stromversorgung in den jeweiligen Ländern.

"Mining-Farmen mit Produktion erneuerbarer Energie koppeln"

Das Ergebnis der Studie: Das Bitcoin-System verursacht zwischen 22 und 22,9 Megatonnen Kohlendioxid pro Jahr. Das hinterlässt einen ähnlichen grossen CO2-Fussabdruck wie Hamburg, Wien oder Las Vegas.

"Auch wenn es bedeutendere Faktoren für den Klimawandel gibt: Der CO2-Fussabdruck ist so gross, dass er Anlass genug bietet, um über die Regulierung von Krypto-Mining an Standorten mit CO2-intensiver Stromproduktion zu diskutieren", sagt Christian Stoll. "Um die ökologische Bilanz zu verbessern, wäre es beispielsweise möglich, mehr 'Mining-Farmen' mit zusätzlicher Erzeugung von erneuerbarer Energie zu koppeln."

Publikationen:

C. Stoll, L. Klaassen, U. Gallersdörfer: The Carbon Footprint of Bitcoin. Joule, 2019. DOI: 10.1016/j.joule.2019.05.012

Mehr Informationen:

Die Studie entstand am Center for Energy Markets der TUM School of Management.
Corporate Communications Center
Technische Universität München

Quelle: Technische Universität München TUM, 13. Juni 2019

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