Lightning Serie - Teil I: Was ist das Lightning Netzwerk?
Diese Frage soll hier etwas verständlicher erklärt werden, daher werde ich versuchen, kurz und knapp die Kernpunkte des Lightning Netzwerks zu erläutern.
I. Wieso gibt es überhaupt das Lightning Netzwerk?
Das Hauptproblem bei Bitcoin ist das Skalierungsproblem: BTC hat ein Limit von nur 7 Transaktionen pro Sekunde und ist zudem bei vielen, kleinen Zahlungen wie sie oft im Alltag vorkommen, nicht billig. Vor allem in Zeiten großer Nachfrage ist diese Kapazitätsgrenze schnell überschritten, so dass dadurch auch die Transaktionen teurer werden. Ende 2017 waren z.b. die Gebühren bei 40 USD / Transaktion und man musste trotzdem stundenlang auf eine Bestätigung warten. Wie kann man also dieses Problem beheben?
Das Lightning Netzwerk (kurz: LN, der Blitz als Symbol) ist hierzu ein Lösungsvorschlag, der 2015 erfunden wurde und seitdem immer mehr Anwendung findet. Einige Schätzungen gehen davon aus, dass das Lightning-Netzwerk bei korrekter Implementierung eine Durchführung von circa 50.000 Transaktionen pro Sekunde unterstützen könnte, eine Zahl, die mit der von VISA heute vergleichbar ist. Die Lightning Network-Website ist stolz darauf, dass die Technologie “Millionen bis Milliarden” von Transaktionen pro Sekunde unterstützen kann, wodurch die maximale Verarbeitungsmenge der Konkurrenz zunichte gemacht wird.
II. Wie funktioniert das?
Es findet als Protokoll der zweiten Ebene (second layer) off-chain statt, das bedeutet, dass das Lightning-Netzwerk auf der bereits vorhandenen Bitcoin-Blockchain aufbaut, das LN ist also keine eigene Chain für sich. Es werden einmalig on-chain Zahlungskanäle zwischen zwei Personen erstellt, die für alle zukünftigen LN-Transaktionen dienen. Die Transaktionen zwischen zwei Personen (Peers) müssen dort nicht mehr von allen Minern bestätigt werden, sondern nur noch durch die jeweiligen Private Keys. Somit können die Transaktionen zwischen den Parteien instant, z.B. per Mausklick, bestätigt sein und kosten (fast) keine Gebühr mehr.
Durch die Implementierung des Lightning-Netzwerks wird nicht nur die Transaktionsgeschwindigkeit drastisch erhöht, sondern auch der Datenverkehr in der überlasteten Blockchain erheblich reduziert. Dies wird hoffentlich die 300.000 durchschnittlichen täglichen Transaktionen reduzieren, die die Bitcoin-Chain überladen.
III. Das Lightning Netzwerk im täglichen Leben
Um sich das LN als Benutzer ein wenig besser vorstellen zu können, hier ein konkretes Beispiel: Anna kauft jeden Morgen einen Kaffee bei ihrem Bäcker, hierfür jedes mal eine Bitcoin on-chain Transaktion auszuführen, würde fast mehr an Gebühren kosten als der Kaffee selbst und zudem sehr lange dauern.
Mit dem Lightning Netzwerk könnte sie jedoch einen LN Zahlungskanal mit ihrem Bäcker öffnen. Dies findet einmalig on-chain auf der Bitcoin Blockchain statt. Dazu müssen sie jeweils eine gewisse Menge an BTC in einer sog. Multisignature-Adresse hinterlegen. Wenn nun ein Zahlungskanal geöffnet wird, wird eine Anfangsbilanz beider Parteien erstellt, die von ihnen auf der Blockchain einsehbar ist: Anna: 1 BTC, Bäcker: 0 BTC.
Will Anna nun einen Kaffee bestellen, der 0.001 BTC kostet, zieht sie einfach ihrer BTC-Bilanz 0.001 BTC ab und fügt diese der Bäckerbilanz hinzu. Beide Parteien unterzeichnen nun die aktualisierte Bilanz mit ihren private Keys und erhalten eine Kopie der aktuellen Bilanz, nichts weiteres. Anna kann solange Kaffees bestellen wie sie BTC-Guthaben in der Bilanz hat. Sollte der Bäcker abrechnen wollen oder hat Anna einen anderen Lieblings-Cafe gefunden, können sie jederzeit, unabhängig voneinander, den Kanal schließen. Hierbei wird die letzte aktualisierte Bilanz, also die Endbalanz der Zahlungskanäle, wieder on-chain an die Bitcoin-Blockchain übermittelt. Anna hat nach 100 Kaffees also noch 0.9 BTC und der Bäcker jetzt 0.1 BTC.
IV. Das Lightning Netzwerk als tatsächliches Netzwerk
Nun muss Anna aber nicht wieder einen neuen Zahlungskanal aufmachen und den Alten schließen, wenn sie ihren Cafe woanders kaufen will. Hat nämlich ihr ursprünglicher Bäcker (z.B. weil dieser dort ebenfalls gerne Cafe trinkt) oder ihr Freund Daniel zu dem neuen Cafe eine aktive LN Verbindung, kann sie diese Zahlungskanäle mitnutzen. Somit bilden alle miteinander verbunden Parteien ein großes Netzwerk über das Zahlungen getätigt und weitergeleitet (geroutet) werden können.
Obwohl das LN noch sehr am Anfang seiner Entwicklung steht und es erst seit 2018 im Mainnet ist, gibt es weltweit bereits über 30.000 aktive Kanäle wie man auf der Grafik sehen kann.
Was zu den eben genannten Vorteilen (sofortige Transaktionen bei praktisch null Gebühren) beim LN noch hinzukommt, ist der Datenschutz: die einzelnen Bilanzänderungen zwischen Anna und dem Bäcker sind nur jeweils für die beiden einsehbar, die Öffentlichkeit kann nur die Anfangs- und Endbalanz sehen. Bei der Bitcoin-Blockchain dagegen ist jede Transaktion für jeden im Explorer leicht sichtbar.
Im kommenden Artikel will ich noch ausführlicher auf die drei Hauptvorteile des Lightning Netzwerks eingehen.
// Disclaimer: Alle Rechte liegen bei Stakenet und den Autoren. Quellen: Kuosumis Erklärung in Discord und https://www.youtube.com/watch?v=rrr_zPmEiME . Deutsche Version: Jonathan Park //
