Haben Sie sich jemals gefragt, wie Bitcoins hergestellt werden? Natürlich werden sie durch den Mining-Prozess generiert, aber ihre Ausgabe basiert hauptsächlich auf der Coinbase-Transaktion. Diese spezielle Transaktion, die für das Funktionieren von Bitcoin unerlässlich ist, ist mit der Weiterentwicklung des Protokolls komplexer geworden. In diesem Artikel lade ich Sie ein, alles, was Sie über diese Coinbase-Transaktion wissen müssen, im Detail zu erfahren.
Was ist die Coinbase-Transaktion?
Die Coinbase-Transaktion ist immer die erste Transaktion in jedem Bitcoin-Block. Sie wird von dem Miner generiert, der erfolgreich einen gültigen Arbeitsnachweis für diesen Block erstellt hat.
Diese Transaktion spielt auf zwei Ebenen eine Rolle. Auf der einen Seite ermöglicht es, dass der gewinnende Miner belohnt wird, indem ihm die Bitcoins gutgeschrieben werden, die ihm zustehen. Andererseits wird es verwendet, um neue Bitcoins in die im Umlauf befindliche Geldmenge einzuführen.
Die erhaltenen Bitcoins bilden die sogenannte Blockbelohnung. Es ist ein wirtschaftlicher Anreiz für Miner, in den Bitcoin-Proof-of-Work-Prozess zu investieren. Diese Belohnung besteht in erster Linie aus den Gebühren, die für in den Block integrierte Transaktionen anfallen. Tatsächlich werden jedes Mal, wenn Sie eine Bitcoin-Transaktion durchführen und diese bestätigt wird, die Gebühren, die Sie bei der Erstellung ausgewählt haben, von dem Miner zurückgefordert, der den Block erstellt hat.
Die Blockbelohnung besteht auch aus einer Menge neu erstellter Bitcoins. Dies wird als Blockfinanzierung bezeichnet. Dieser Zuschuss unterliegt den Regeln des Protokolls. Ursprünglich 2009 auf 50 Bitcoins pro Block festgelegt, wird es alle 210.000 Blöcke oder etwa alle vier Jahre halbiert, während eines als „Halbierung“ bezeichneten Ereignisses. Seit der letzten Halbierung im Jahr 2024 beläuft sich der für jeden Block gewährte Zuschuss auf 3,125 BTC.
Alle auf Bitcoin im Umlauf befindlichen BTC stammten also ursprünglich aus einer Coinbase-Transaktion.
Eingabe einer Coinbase-Transaktion
Coinbase ist eine sehr spezifische Transaktion. Im Gegensatz zu anderen Bitcoin-Transaktionen muss sie bestimmte Kriterien erfüllen, um als gültig angesehen zu werden. Das erste dieser Kriterien ist, dass es eine einzige Eingabe enthalten muss, die im Gegensatz zu den üblichen Eingaben auf kein vorhandenes UTXO verweisen darf. Wie bereits erwähnt, wird die Coinbase-Transaktion verwendet, um neue Bitcoins zu generieren. Das bedeutet, dass für neue UTXOs, die am Ausgang dieser Transaktion erstellt wurden, keine Eingabe-UTXOs verbraucht werden sollten. Bitcoins werden aus dem Nichts geschaffen. Aus diesem Grund wird der Einfachheit halber manchmal gesagt, dass die Coinbase keinen Input hat. Bei einer herkömmlichen Transaktion wäre dies unmöglich, da Bitcoins als Eingabe eingegeben werden müssen, um den Betrag abzudecken, den Sie überweisen möchten.
In Wirklichkeit gibt es tatsächlich einen Input in der Coinbase. Um sicherzustellen, dass für diese Eingabe keine Bitcoins ausgegeben werden, muss für die Coinbase-Transaktion ein nicht vorhandenes UTXO verwendet werden, das durch den folgenden Wert gekennzeichnet ist:
Normalerweise wird jede Eingabe in eine Bitcoin-Transaktion von einem ScriptSig begleitet, das die digitale Signatur enthält, die zum Entsperren des verwendeten UTXO erforderlich ist. Da bei der Coinbase-Transaktion jedoch kein echtes UTXO verbraucht wird, muss kein ScriptSig hinzugefügt werden. Stattdessen wird ein leeres Feld verwendet, das beliebige Daten enthalten kann, die vom Minderjährigen ausgewählt wurden. Dieses Feld wird allgemein als „Coinbase-Feld“ bezeichnet.
Genau in diesem Bereich hat Satoshi Nakamoto den berühmten Satz eingefügt“ The Times 03/Jan/2009 Kanzler steht kurz vor dem zweiten Rettungspaket für Banken “ im allerersten Block der Bitcoin-Blockchain (dem Genesis-Block).
Seit der Einführung von BIP34 im Jahr 2012 besteht die einzige Einschränkung, die Minern für das Coinbase-Feld auferlegt wurde, darin, die Höhe des Blocks einzubeziehen, der zu Beginn abgebaut wird. Diese zusätzliche Präzision hilft zu verdeutlichen, wie das Netzwerk Änderungen der Blockstruktur und Konsensregeln akzeptiert und gleichzeitig die Einzigartigkeit jedes Blocks und jeder Coinbase-Transaktion gewährleistet.
Der Rest dieses Feldes ist völlig kostenlos. Derzeit verwenden Minderjährige es für verschiedene Funktionen. Erstens ist unter Mining-Pools eine eindeutige Kennung für jeden einzelnen Chopper enthalten, um sicherzustellen, dass die Pool-Teilnehmer ihre Arbeit nicht unnötig duplizieren. Da jeder ein etwas anderes Coinbase-Feld hat, wird sichergestellt, dass keine zwei Haser jemals die exakt gleiche Berechnung durchführen.
Dann wird häufig der Name des Mining-Pools angezeigt, der den in dieses Feld eingegebenen Block extrahiert hat. Diese Praxis ist zwar nicht verpflichtend, wird aber häufig von Pools verwendet, die ihren Namen zu Coinbase-Transaktionen hinzufügen. Diese Identifizierung ist jedoch nicht unbedingt korrekt, da nichts dagegen spricht, den Namen eines bestimmten Pools anzugeben, ohne tatsächlich danach zu suchen.
Schließlich wird der Rest dieses Feldes oft als informelle Zusatzinformation verwendet. Um einen gültigen Block zu generieren, ändern Miner die 32-Bit-Nonce im Block-Header und erzeugen so viele Hashes, bis sie einen finden, der kleiner oder gleich dem Schwierigkeitsziel ist. Wenn alle möglichen Werte der Nonce im Header ausgeschöpft sind, verwenden sie einen Teil des freien Eingabefeldes der Coinbase-Transaktion als zusätzliche Nonce, um mit dem Testen neuer Hashes fortzufahren.
In Bezug auf die Ausgaben der Coinbase-Transaktion unterscheidet sich die Struktur erneut von der einer normalen Transaktion.
Erstens gibt es in der Regel einen oder mehrere Outputs, die die Mining-Belohnung verteilen, wobei die Gebühren und der Blockzuschuss kombiniert werden. Diese Ausgaben bestehen, wie bei einer klassischen Transaktion, aus UTXOs, die durch einen ScriptPubKey gesperrt sind. Die einzige Einschränkung für Miner besteht darin, dass die geforderte Summe die Gesamtgebühren aller Transaktionen, die zusätzlich zum Blockzuschuss enthalten sind, nicht übersteigt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Transaktionen unterliegen die bei einer Coinbase-Transaktion generierten Bitcoins jedoch einer Laufzeit von 100 Blöcken. Dies bedeutet, dass die verdienten Bitcoins nach dem Mining des Blocks erst am Ende dieses Zeitraums von 100 Blöcken verbraucht werden können. Diese Regel zielt darauf ab, die Komplikationen zu vermeiden, die auftreten könnten, wenn die Bitcoins aus einer Blockchain stammen, die später veraltet wäre, da validierte Blöcke manchmal letztendlich zugunsten anderer Blöcke derselben Höhe verworfen werden, die jedoch in eine Kette integriert werden, in der sich mehr Arbeit angesammelt hat. Wenn die neu erstellten Bitcoins sofort verfügbar wären, könnten alle Transaktionen, die sie beinhalteten, später storniert werden, was zu Verlusten für die Inhaber führen würde.
Indem wir eine Frist von 100 Blöcken festlegen, bevor neu erstellte Bitcoins ausgegeben werden können, verhindern wir die Störungen, die durch Münzen verursacht werden, die später ungültig werden, indem wir verhindern, dass sie im System zirkulieren und andere Benutzer beeinträchtigen. Die Wahrscheinlichkeit, dass nach 101 Blöcken eine Kettenreorganisation stattfindet, ist so gering, dass sie als Null betrachtet wird.
Zusätzlich zu den Outputs, die die Belohnung verteilen, wird es auch andere technische Outputs in der Coinbase geben. Seit dem SegWit-Soft-Fork im Jahr 2017 müssen Coinbase-Transaktionen auch eine Ausgabe mit einem OP_RETURN enthalten, der die Merkle-Wurzel der Transaktionszeugen enthält.
Dieser Mechanismus, der das Problem der Formbarkeit von Transaktionen lösen soll, trennt Signaturdaten vom Rest der Transaktion. In einem Block werden diese Signaturdaten in einem Merkle-Baum gruppiert, der von dem der Haupttransaktionsdaten getrennt ist. Die Wurzel dieses Baums wird in eine Coinbase-Transaktionsausgabe eingefügt, um sicherzustellen, dass sie in den Block integriert sind.
Die restlichen Ausgaben der Coinbase-Transaktion bleiben kostenlos. Es ist nicht ungewöhnlich, mehrere OP_RETURNS in einer Coinbase zu sehen. Zusätzlich zur Stammliste der Transaktionszeugen, die bei Vorhandensein von SegWit-Transaktionen im Block obligatorisch ist, können die anderen OP_RETURNS beliebige Daten enthalten, die von Minern für verschiedene spezifische Zwecke verwendet werden, z. B. für Merge-Mining, wodurch Bitcoin-Proof-of-Work auf anderen Blockchains, typischerweise Sidechains, wiederverwendet werden kann.
Coinbase-Transaktionen spielen daher bei Bitcoin eine wesentliche Rolle. Sie dienen nicht nur dazu, Miner zu belohnen, sie zu ermutigen, zur Suche nach Arbeitsnachweisen beizutragen, sondern auch dazu, Geld auf faire, meritokratische und programmierte Weise gemäß den Regeln des Protokolls auszugeben.
Coinbase-Transaktionen unterscheiden sich von anderen Bitcoin-Transaktionen, da sie eine eindeutige Eingabe haben, die kein vorhandenes UTXO verbraucht. Mit anderen Worten, die durch eine Coinbase-Transaktion generierten Bitcoins sind frei von jeglicher Vorgeschichte.
Im Laufe der Zeit hat sich die Verwendung der Coinbase-Transaktion weiterentwickelt. Seit der Implementierung von SegWit enthält es jetzt die Merkle-Wurzel der Transaktionszeugen. Für den Bergbau werden diese freien Felder von den Pools für verschiedene interne Bedürfnisse genutzt.
