Das Bitcoin-Protokoll hat technische Einschränkungen. In Ein früherer Artikel, Sie konnten feststellen, dass die Begrenzung des Intervalls sowie die Begrenzung der Größe der Blöcke Kompromisse sind, die für das reibungslose Funktionieren von Bitcoin unerlässlich sind.
Für Benutzer, die täglich kleine Zahlungen leisten möchten, können diese Einschränkungen ärgerlich sein. Es ist nicht optimal, auf 6 Bestätigungen warten zu müssen, wenn Sie beispielsweise für Kaffee bezahlen. Darüber hinaus bedeutet die Beschränkung der Blockgröße, dass die Gebühren für eine kleine Transaktion manchmal zu hoch sind.
Als Bitcoin eingeführt wurde, wurde Skalierbarkeit schnell zu einem zentralen Thema. Dies ist das Thema, das 2017 während des „Block Size War“ für die größte Spaltung unter den Bitcoin-Nutzern sorgte. Ein Teil der Community schlägt vor, das Blockgrößenlimit zu erhöhen. Eine andere Partei weigert sich, in Panik zu geraten und bietet an, Transaktionen außerhalb der Hauptkette durchzuführen, um diese zu entsperren. Dieser zweite Vorschlag ist das Lightning Network.
Was ist das Lightning Network?
Das Lightning Network ist ein Zahlungsprotokoll, mit dem Sie Bitcoins senden und empfangen können, ohne direkt über das Hauptnetzwerk zu gehen. Es zielt darauf ab, die Kapazität und Geschwindigkeit von Transaktionen mit begrenzten Gebühren zu erhöhen und gleichzeitig die ursprünglichen Prinzipien von Bitcoin (Dezentralisierung, Selbstverwahrung...) beizubehalten.
Lightning ist ein sogenanntes Overlay- oder Second-Layer-Protokoll. Das heißt, es stützt sich auf das grundlegende Bitcoin-System, führt dort aber nicht alle Zahlungen aus. Alle Lightning-Transaktionen werden außerhalb der Kette durchgeführt und nur die Ergebnisse dieser Transaktionen werden in der Kette veröffentlicht.
Da die Transaktionsmöglichkeiten auf dem Bitcoin-Basissystem durch technische Kompromisse begrenzt sind, versucht Lightning, eine Lösung für die Skalierung von Zahlungen bereitzustellen. Es könnte interessant sein, es zu verwenden, um Mikrozahlungen zu niedrigeren Kosten zu tätigen, von der sofortigen Abrechnung zu profitieren oder sogar, um Bitcoin-Staus in Zeiten hoher Nutzung zu vermeiden.
Im Gegensatz zu den meisten Altcoins, die versucht haben, ihre Transaktionskapazität zu erhöhen, indem sie ihre Hauptnetzwerke direkt modifizierten, erfolgt die Skalierung von Bitcoin daher außerhalb der Kette. Dadurch ist es möglich, bei der Sicherheit und Verbreitung des Kernprotokolls keine Kompromisse eingehen zu müssen.
Das Lightning Network basiert auf bidirektionalen Zahlungskanälen, sodass zwei Parteien Bitcoins von einem zum anderen senden können. Stakeholder werden im Allgemeinen als „Lightning-Knoten“ bezeichnet (nicht zu verwechseln mit Bitcoin-Knoten).
Nehmen wir zum Beispiel an, Alice und Bob möchten Off-Chain-Zahlungen zwischen ihnen über das Lightning Network tätigen. Dazu müssen sie einen Zahlungskanal zwischen ihren Lightning-Knoten öffnen. Die Eröffnung eines Kanals ist durch die Hinterlegung von Bitcoins auf der Kette auf einer 2/2-Adresse mit mehreren Signaturen gekennzeichnet. Mit anderen Worten, um die an dieser Adresse gesperrten Bitcoins auszugeben, müssen Sie 2 Signaturen erstellen: eine mit Alices Schlüssel und die andere mit Bobs Schlüssel.
Wenn Alice der Ursprung dieser Kanalöffnung ist, wird sie Bob nach seinem öffentlichen Schlüssel fragen und dann eine Einzahlungstransaktion durchführen, um Bitcoins auf der Multisignatur-Adresse zu blockieren. Sie bittet Bob auch um eine Unterschrift bei einer Auszahlungstransaktion, um das Vertrauen in ihn so weit wie möglich zu beseitigen. Sobald die Kommunikation zwischen den Protagonisten abgeschlossen ist, kann Alice ihre Einzahlungstransaktion im Bitcoin-Netzwerk übertragen.
Wenn die Transaktion in der Kette bestätigt wird, wird der Lightning-Zahlungskanal zwischen Alice und Bob geöffnet. Aus der Sicht von Lightning können Sie sich diesen Kanal als Abakus vorstellen. Bitcoins können beliebig auf die Seite von Bob oder auf die Seite von Alice verschoben werden. Andererseits verlassen Bitcoins niemals den Kanal selbst.
Stellen wir uns in unserem Beispiel vor, dass Alice hinter der Erstellung des Kanals steckt und 500.000 SATS darauf hinterlegt hat. Diese Satoshis befinden sich derzeit auf ihrer Seite des Kanals, da sie diejenige war, die sie abgelegt hat.
Alice kann jetzt Bitcoin per Lightning an Bob senden. Nehmen wir zum Beispiel an, sie schickt ihm 200.000 Sats.
Als Ergebnis dieser Lightning-Transaktion hat Bob 200.000 Sats auf seiner Seite des Kanals, und Alice hat nur noch 300.000 Sats übrig. Die Gesamtkapazität des Kanals bleibt gleich. In der Kette sind immer noch 500.000 SATS auf der Multi-Signatur-Adresse blockiert, die nicht verschoben wurden. Es wurde jedoch eine Lightning-Zahlung außerhalb der Kette geleistet.
Bob kann jetzt Satoshis an Alice schicken. Nehmen wir zum Beispiel an, er schickt ihr 25.000.
Der Saldo dieses Kanals beträgt jetzt 325.000 SATS für Alice und 175.000 SATS für Bob.
Wenn Alice und Bob diesen Kanal nicht mehr öffnen müssen, können sie ihn schließen. Diese Schließung erfolgt in Form einer On-Chain-Transaktion, bei der die für die Multi-Signatur-Adresse blockierten Bitcoins ausgegeben und sie an normale Adressen von Alice und Bob gesendet werden. Wenn alles normal läuft, sollte diese Schließung die Gelder entsprechend dem neuesten Stand des Kanals verteilen.
Wenn wir unser Beispiel noch einmal verwenden, hat Alice einen Saldo von 325.000 Sats im Lightning-Kanal und Bob hat 175.000 Sats. Bei der Schließung des Kanals werden daher die 500.000 SATS, die auf der Kette verfügbar sind, für die Multi-Sig-Adresse ausgegeben. Die Ausgänge dieser Transaktion werden 325.000 Sats für eine klassische Adresse von Alice und 175.000 Sats für eine Adresse von Bob sein.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, einen Kanal zu schließen. Am besten machst du das in Zusammenarbeit mit deinem Kollegen. Auf diese Weise ist es möglich, die Gelder innerhalb der Kette schnell zurückzuerhalten und die während des Closing ausgegebenen Bitcoin-Gebühren zu sparen.
Wenn der Peer nicht reagiert, ist es möglich, eine einseitige Schließung durchzuführen. Diese Methode erfordert zusätzliche Wartezeit. Und wenn der Peer versucht, den Status des Kanals während der Schließung zu betrügen, kann die andere Partei eine Straftransaktion verhängen. Bei dieser Transaktion gehen alle Bitcoins im Channel an die ehrliche Partei als Strafe für den Betrugsversuch der anderen Partei.
Für die Nutzung des Lightning Network müssen daher zwei On-Chain-Transaktionen durchgeführt werden: eine für das Öffnen eines Kanals und eine für das Schließen eines Kanals. Dazwischen können Benutzer eine große Anzahl von Lightning-Zahlungen tätigen, ohne jedes Mal das grundlegende Bitcoin-Protokoll verwenden zu müssen.
Es kann jedoch ziemlich mühsam sein, einen neuen Kanal eröffnen zu müssen, sobald Sie eine Lightning-Zahlung an eine neue Person leisten möchten. Aus diesem Grund gibt es ein System zur Weiterleitung von Zahlungen über das Lightning-Netzwerk.
Alle Kanäle, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben, können mit Routenzahlungen zwischen Parteien verknüpft werden, die keinen direkten Kanal haben. Dazu reicht es aus, dass eine Route zwischen den beiden Protagonisten möglich ist und dass in den Kanälen auf dieser Route ausreichend Liquidität vorhanden ist.
Kehren wir zu unserem Beispiel zwischen Alice und Bob zurück, die gemeinsam einen direkten Kanal eröffnet haben. Stellen wir uns vor, dass Alice von nun an eine Zahlung von 50.000 Sats an Frank leisten möchte, ohne einen Kanal mit ihm eröffnen zu müssen.
Einige der Teilnehmer haben bereits Kanäle zwischen ihnen geöffnet, und es gibt eine Straße zwischen Alice und Frank.
Alice wird in der Lage sein, ihre Lightning-Zahlung zu leisten, indem sie Bobs Knoten durchläuft, dann Charles, dann Davids, um schließlich bei Frank anzukommen. Die Beträge in den bidirektionalen Kanälen werden sich alle bewegen, um die Zahlung von Alice an Frank weiterzuleiten.
Wenn Sie sich jeden Kanal einzeln ansehen, haben sich ihre Beträge nicht geändert. Es ist wichtig zu verstehen, dass die Kapazität eines Kanals allein trotz Zahlungsroutings konstant ist. Das heißt, in jedem Kanal gibt es immer genau die gleiche Anzahl an Bitcoins.
Wenn Sie sich jeden Zwischenknoten einzeln ansehen, hat die Weiterleitung der Zahlung von Alice an Frank keine finanziellen Auswirkungen. Zum Beispiel erhielt Charles' Node 50.000 Sats in seinem Channel mit Bob. Dann sendete er 50.000 Sats in seinen Kanal mit David. Es ist also ein Blankoscheck für jeden Zwischenknoten wie Charles. Keiner von ihnen hat Bitcoin gewonnen oder verloren. Sie haben einfach Werte über ihre Lightning-Kanäle übertragen. Diese Methode der knotenübergreifenden Übertragung von Zahlungen ist eine Form von Zwiebel-Routing.
Der Einfachheit halber habe ich bei meiner Popularisierung bewusst die Lightning-Gebühren übersehen. In Wirklichkeit kann jeder zwischengeschaltete Knoten Lightning-Transaktionsgebühren geltend machen, um die Zahlung von Alice an Frank weiterzuleiten.
Natürlich gibt es viele andere Mechanismen, die im Lightning Network verwendet werden. Unter diesen gibt es das HTLC (Hashed TimeLock-Verträge), die eine wichtige Rolle dabei spielen, dass bei der Weiterleitung einer Zahlung kein Vertrauen zwischen den einzelnen Knoten erforderlich ist. Ihre Funktionsweise ist ziemlich komplex, daher werde ich Ihnen in einem zukünftigen Artikel darüber berichten.
Das Lightning Network ist ein elegantes Protokoll, mit dem zahlreiche Bitcoin-Zahlungen außerhalb der Kette getätigt werden können. Es ermöglicht sofortige Abrechnungen und Transaktionen zu geringeren Kosten.
Lightning hat sich in einigen Jahren zwar enorm weiterentwickelt, aber sein Kernmodell ist nicht perfekt. Wie Sie anhand dieses Artikels nachvollziehen konnten, muss der Benutzer über eingehendes Bargeld verfügen, bevor er Zahlungen erhalten kann. Das ist sehr nervig für die Benutzererfahrung. Darüber hinaus ist es aufgrund der Struktur des Lightning Network sehr komplex, bei bestimmten Zahlungen die Vertraulichkeit zu gewährleisten.
Schließlich bedeutet das Liquiditätskanalsystem, dass für den Benutzer zwangsläufig ein Anreiz besteht, sich nur mit wenigen großen Entitätsknoten zu verbinden. Im Gegensatz zu Bitcoin besteht daher bei der Funktionsweise von Lightning eine natürliche Tendenz zur Zentralisierung.
In letzter Zeit beginnen wir, die Einführung anderer Second-Layer-Protokolle auf Bitcoin mit ähnlichen Anwendungsfällen wie Lightning zu beobachten. Dies ist beispielsweise bei dem vielversprechenden Protokoll der Fall Arche, angekündigt im Mai 2023 vom Entwickler Burak. Auch wenn der Entwickler dieses Protokolls es als ergänzendes System zu Lightning präsentiert, können wir nicht anders, als zu glauben, dass es teilweise der Konkurrent ist. Dies zeigt, dass es absolut möglich ist, dass neue, effizientere Systeme der zweiten Ebene entstehen und Vorrang vor dem Lightning Network haben.
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