Was passiert wenn zwei Miner gleichzeitig einen Block finden?

Im Durchschnitt findet alle zehn Minuten ein Miner einen neuen Bitcoin-Block. Doch was passiert wenn zwei Miner - nahezu - gleichzeitig einen Block finden? Wer entscheidet welcher Block gültig ist? Orphan Blocks erklärt.


Bei einem Proof-of-Work Konsensusmechanismus (Mining) kann es passieren, dass zwei Miner nahezu gleich schnell einen gültigen Block "finden". Einer Erläuterung zum Bitcoin-Mining Prozess findest du hier.


Generell entscheidet sich das Netzwerk immer für die Blockchain in welche die meiste Energie geflossen ist - sprich die längste Kette. Da das Bitcoin-Netzwerk weltweit verteilt ist, dauert es jedoch einige Sekunden bis alle Knotenpunkten im Netzwerk die Informationen über einen neu gefundenen Block erhalten. Daher kann es unter Umständen sein, dass zwei Miner unmittelbar nacheinander einen Block finden und dies den Nodes mitteilen. Dies führt zu unterschiedlichen Ständen in den Kassenbüchern der Nodes. Für welche Blockchain entscheiden sich die Nodes - da in beide Ketten gleich viel Energie geflossen ist?


Um einen Chain Split - also eine Aufteilung der Blockchain oder gar des ganzen Netzwerks zu verhindern - wartet das Netzwerk ab. Zunächst sind beide Blockchains vorerst "gültig". Der darauffolgende Block entscheidet letztlich welcher der beiden Blöcke verworfen wird. Beim verworfenen Block spricht man von einem Orphan Block.


Beispiel

Der "grüne" Miner hat den Block 200 der Blockchain gefunden und teilt dies allen Nodes im Netzwerk mit. Anschließend hängt er den Block an die Blockchain (grüner Punkt).

Noch bevor alle Nodes im Netzwerk informiert sind, findet auch der "blaue" Miner den Block 200. Dieser wird nie komplett identisch mit dem Block eines anderen - minimal schnelleren - Miners sein. Da sich in der Regel die beinhalteten Transaktionen als auch die Nonce unterscheiden. Dadurch dass sich unser blauer Miner noch nichts von seinem grünen Kollegen weiß, teilt er den Nodes seinen eigenen Block mit und hängt diesen an die Blockchain.

Einige Nodes erfahren zuerst vom grünen Block, andere vom blauen. Daher herrscht in den Kassenbüchern der Nodes Uneinigkeit. Wer zuerst vom grünen Miner kontaktiert wird hält dessen Block für korrekt und bei den Nodes welche zunächst nur vom blauen Block Kentniss haben, halten diesen für valide. Erfährt nun eine Node - nachdem der grüne Block von der Node als gültig anerkannt wurde - wird diese Node den blauen Block ablehnen, da ein anderer Miner schneller geschürft hat (untere Grafik).

Es muss also der Block 201 darüber entscheiden welcher Block letztlich von allen als gültig anerkannt wird. Findet ein Miner - welcher den blauen Block für korrekt hält - den Block 201 wird das komplette Netzwerk den grünen Block verwerfen und auf die "blaue" Blockchain wechseln, da in dieser - durch den Block 201 - in Summe mehr Arbeit steckt.


In der unteren Grafik ist dies vereinfacht dargestellt - hier findet der blaue Miner selbst den Block 201. Die Kette (roter Stich) endet beim grünen Block 200. Da die untere Kette mit Block 200 und 201 in Summe länger ist, wird die kleinere Kette verworfen. Ärgerlich für den grünen Miner, denn die im grünen Block an sich selbst enthaltene Belohnung ist dahin. Auch alle Transaktionen welche im grünen Block 200 enthalten waren, sind - sofern diese nicht auch vom blauen Miner berücksichtigt wurden - nicht gültig. Nur die blauen Blöcke 200 und 201 entscheiden darüber welcher Transaktionen valide sind und welche nicht.


Jammern hilft nicht. Aus diesem Grund geht es für den grünen Miner weiter mit schürfen und er findet den Block 203 (rechts oben). Somit geht die neue gültige Kette von 199 (ganz links) zu den blauen Blöcken 200 und 201, über einen "grauen" Block 202 hin zum grünen Block 203.

Während man im Bitcoin-Netzwerk keine Block-Rewards für einen Orphan Block erhält, werden die Ethereum-Miner für den Aufwand des "Uncle Blocks" entschädigt. Die Bezeichnungen unterscheidet sich in den Netzwerken, stehen aber für ein und dasselbe. Durch die deutlich kürzere Blockzeit von weniger als 20 Sekunden, kommen Uncle Blocks natürlich auch deutlich häufiger im Ethereum-Netzwerk vor als Orphan Blocks bei Bitcoin.