Was ist das Lightning Network

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Das Lightning Network (LN) als Konzept wurde 2015 von Joseph Poon und Thaddeus Dryja entwickelt. Die Grundidee des Projekts ist die Entwicklung eines Zahlungsprotokolls, das als Off-Chain-Lösung für das Skalierbarkeitsproblem der Bitcoin-Blockchain verwendet werden kann; das Konzept kann aber auch auf andere Kryptowährungen angewendet werden. 

Die Einführung des Lightning Network wurde durch die Einschränkungen ausgelöst, denen nicht nur Bitcoin, sondern auch viele andere Kryptowährungen ausgesetzt sind. Derzeit ist die Bitcoin-Blockchain nur in der Lage, 2 bis 7 Transaktionen pro Sekunde (TPS) zu verarbeiten. Da das Ökosystem der Kryptowährungen wächst und mehr Menschen dem Netzwerk beitreten, wird die Anzahl der Transaktionen, die an die Blockchain übertragen werden, wahrscheinlich zunehmen. Da das Netzwerk immer stärker überlastet wird, wird die Gesamtleistung beeinträchtigt, was die praktische Verwendbarkeit von Bitcoin als globale digitale Währung erheblich beeinträchtigt. In diesem Kontext wurde das LN als Versuch geschaffen die Netzwerküberlastung der Bitcoin-Blockchain zu verringern.


Wie funktioniert es?

Das Lightning Network besteht aus einem Off-Chain Transfer-Netzwerk, das auf der Bitcoin-Blockchain aufgebaut wird. Das System arbeitet auf Peer-to-Peer-Ebene (P2P) und seine Benutzerfreundlichkeit beruht auf der Schaffung der sogenannten zweirichtungsgebundenen Zahlungskanäle, über die Benutzer nahtlos Kryptowährungstransaktionen durchführen können. 

Nachdem zwei Parteien beschlossen haben einen Zahlungskanal zu eröffnen, können sie Gelder über ihre Wallets hin und her übertragen. Obwohl der Prozess der Einrichtung eines neuen Zahlungskanals eine On-Chain-Transaktion beinhaltet, sind alle Transaktionen, die innerhalb des Kanals stattfinden Off-Chain und erfordern keinen globalen Konsens. Daher können diese Transaktionen durch einen Smart Contract schnell ausgeführt werden, was zu deutlich niedrigeren Gebühren und einer wesentlich höheren TPS-Rate führt.

Um einen Zahlungskanal zu öffnen, müssen die beiden beteiligten Parteien eine Multi-Sig Wallet einrichten und einige Geldmittel dazugeben. Geldmittel, die auf Multi-Sig Wallets aufbewahrt werden, sind nur dann zugänglich, wenn die privaten Schlüssel beider Parteien zur Verfügung gestellt werden (zwei oder mehr, je nach Fall). Das bedeutet, dass eine Partei die Wallet nicht ohne die Zustimmung der anderen öffnen kann.

Als Beispiel nehmen wir an, dass Alice das Lightning Network nutzen will, um Bitcoins mit Bob zu handeln. Zuerst richten sie einen Zahlungskanal ein, der eine Multi-Sig Wallet verwendet. Während der Zahlungskanal sich wie ein Smart Contract verhält, verhält sich das Multi-Sig Wallet wie ein Tresor, in dem die zu handelnden Gelder eingezahlt werden. Während der Lebensdauer des Zahlungskanals können Alice und Bob so viele Off-Chain-Transaktionen durchführen, wie sie wollen. 

Direkt nach jeder Transaktion unterschreiben und aktualisieren sowohl Alice als auch Bob ihre eigene Kopie der Bilanz, in der die Anzahl der Coins pro Person festgehalten wird. Wenn sie mit ihren Transaktionen fertig sind, können sie den Zahlungskanal schließen und die endgültige Bilanz an die Bitcoin-Blockchain senden. Der LN Smart Contract stellt sicher, dass sie ihre Bitcoins gemäß der letzten Version der Bilanz beziehen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beteiligten Parteien nur zweimal mit der Bitcoin-Blockchain interagieren müssen. Einmal, um den Zahlungskanal zu öffnen und einmal, um ihn zu schließen, d.h. alle anderen Transaktionen, die innerhalb des Kanals stattfinden, interagieren nicht direkt mit der Main Chain.


Netzwerk-Routing

Auch wenn zwei Parteien keinen direkten Zahlungskanal haben, können sie Bitcoins über miteinander verbundene Zahlungskanäle senden und empfangen. Das bedeutet, dass Alice in der Lage ist, Zahlungen an Charlie zu senden, ohne einen direkten Kanal mit ihm aufbauen zu müssen, solange es eine Netzwerkroute zwischen ihnen gibt, die genügend Guthaben enthält. 

Wenn Alice also einen offenen Zahlungskanal mit Bob hat und Bob einen Kanal mit Charlie, kann sie die Zahlung über Bob senden. Die Zahlungsabwicklung kann mehrere Knoten des Lightning Networks beinhalten, aber der Smart Contract sucht automatisch nach dem kürzesten verfügbaren Weg.

 

Vorteile des Lightning Networks

  • Das LN-Projekt arbeitet an einer Off-Chain-Lösung für das Skalierbarkeitsproblem. Wenn dies gelingt, kann es den Traffic auf der Bitcoin-Blockchain potenziell reduzieren.

  • Durch die Verwendung von zweirichtungsgebundenen Zahlungskanälen ermöglicht das Lightning Network nahezu sofortige Transaktionen.

  • Die LN kann für Mikrozahlungen geeignet sein, da sie die Übertragung von Werten bis zu 1 Satoshi ermöglicht. Darüber hinaus können automatisierte Mikrozahlungen in der Machine-to-Machine Wirtschaft implementiert werden, in der Transaktionen zwischen elektronischen Geräten ohne menschliche Eingriffe durchgeführt werden.

 

Einschränkungen des Lightning Networks

  • Im Gegensatz zu On-Chain-Transaktionen können LN-Zahlungen nicht durchgeführt werden, wenn der Empfänger offline ist.

  • Die Teilnehmer des Netzes müssen möglicherweise die Zahlungskanäle regelmäßig überwachen, um ihre Gelder zu schützen (ein solches Risiko könnte durch ausgelagerte Überwachungsdienste überwunden werden).

  • Die LN ist nicht für große Zahlungen geeignet. Da das Netzwerk mit vielen Multi-Sig Wallets (die im Grunde genommen gemeinsam genutzte Wallets sind) arbeitet, sind die Chancen hoch, dass diese nicht genügend Guthaben haben werden, um als Vermittler von großen Zahlungen zu fungieren.

  • Das Öffnen und Schließen eines Zahlungskanals beinhaltet eine On-Chain-Transaktion, die in der Regel manuelle Arbeit und höhere Transaktionsgebühren erfordert.

 

Wann kommt das Lightning Network?

Wenn wir die von Lightning Labs angekündigte Mainnet-Beta-Version berücksichtigen, war der Release-Termin des Lightning Networks der 15. März 2018. Die offizielle Version steht jedoch noch aus, da sie nicht effektiv auf der Bitcoin-Blockchain implementiert ist.

Seit dem Beta-Release ist die Anzahl der LN-Knoten und Zahlungskanäle stark gestiegen. Zum November 2018 berichtet das Grafana Dashboard von mehr als 12.500 Zahlungskanälen.

Die gemeinsame Arbeit von Knoten und Zahlungskanälen macht das Lightning Network zu einer interessanten Lösung für das Skalierbarkeitsproblem. An der Beta-Version wurde viel experimentiert und ihre Effizienz ist noch nicht bewiesen. Dennoch hat das Lightning Network ein enormes Potenzial das Ökosystem von Bitcoin und Kryptowährungen zu verbessern.

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