Was ist das Lightning Network?

Vorgeschlagen in einem Whitepaper von 2016, ist das Lightning Network (LN) eine Layer-2-Lösung, die auf Bitcoin aufgebaut ist.

In diesem Artikel werden wir in die Geschichte und den aktuellen Stand des Lightning-Netzwerks von Bitcoin eintauchen.

Warum wurde das Bitcoin Lightning Network erstellt?

Das Lightning Network wurde als Antwort auf Skalierungsprobleme mit Bitcoin entwickelt, insbesondere in Bezug auf die Geschwindigkeit und Kosten von Bitcoin-Transaktionen.

Die derzeitige theoretische maximale Transaktionen pro Sekunde (TPS) von Bitcoin liegt bei 10, in der Realität jedoch zwischen 3 und 7. Im Vergleich dazu verarbeitete traditionelle Zahlungsanbieter wie VISA im Jahr 2020 durchschnittlich 6.000 TPS (basierend auf VISAs Behauptung von 188 Milliarden Transaktionen pro Jahr).

Die Transaktionsgebühren von Bitcoin können stark variieren, abhängig von der aktuellen Nachfrage nach Nutzung des Netzwerks. Zum Beispiel lagen die durchschnittlichen Transaktionsgebühren am 20. April 2021 bei über 50 USD, während sie am 9. August 2021 bei etwa 2,50 USD lagen. Bei großen Transaktionen, wie Banküberweisungen oder internationalen Geldsendungen, sind Bitcoins Geschwindigkeit und Kosten vergleichbar oder überlegen gegenüber Alternativen. Soll Bitcoin jedoch für den täglichen Zahlungsverkehr (sogenannte Mikrotransaktionen, z.B. eine Tasse Kaffee, Benzin) genutzt werden, müssen die Transaktionsgeschwindigkeit erhöht und die Transaktionskosten drastisch gesenkt werden.

Lightning Network in der Theorie

Um zu verstehen, wie das LN funktioniert und welche aktuellen Herausforderungen es gibt, müssen wir über Bitcoin sprechen. Der limitierende Faktor des Bitcoin-Netzwerks ist, dass jede Transaktion in einem neuen Block auf der Chain festgehalten werden muss. Da Blöcke etwa alle 10 Minuten zur Kette hinzugefügt werden, gibt es eine feste Grenze für die Anzahl der möglichen Transaktionen, ohne das Bitcoin-Protokoll signifikant zu verändern.

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Debatten über größere Überarbeitungen des Bitcoin-Protokolls gab es bereits und führten zu sogenannten 'Hard Forks', am bekanntesten die Schaffung von Bitcoin Cash. Das Lightning Network ist, anstatt eine neue Blockchain zu schaffen, eine Layer-2-Lösung. Das bedeutet, dass es das Bitcoin-Protokoll relativ unverändert lässt, aber die Vorteile bietet, die größere Überarbeitungen bringen könnten - zumindest theoretisch.

Das LN funktioniert, indem ein Zahlungskanal zwischen zwei Parteien eingerichtet wird, wobei nur die erste und letzte Transaktion auf der Bitcoin-Blockchain festgehalten werden. Alle Transaktionen zwischen der ersten und der letzten finden off-chain statt, was bedeutet, dass diese Transaktionen nicht durch das Bitcoin-Protokoll begrenzt sind.

Um einen Zahlungskanal zu starten, müssen beide Parteien einen Betrag an Bitcoin festlegen. Diese Bitcoin werden gehalten und können nicht freigegeben werden, solange der Zahlungskanal offen bleibt. Die Gesamtmenge an Bitcoin, die durch diesen Kanal übertragen werden kann, entspricht der gesamten Menge an festgelegtem Bitcoin. Schauen wir uns ein Beispiel an, um dies zu veranschaulichen:

Alice und Bob möchten einen Zahlungskanal miteinander bilden. Alice legt 10 BTC fest und Bob legt 5 BTC in den Zahlungskanal ein. Eine Eröffnungstransaktion, die die kombinierten 15 BTC von Alice und Bob hält, wird auf die Bitcoin-Blockchain gestellt. Sobald diese Transaktion zur Blockchain hinzugefügt wurde, was 10 Minuten oder länger dauern kann, können Alice und Bob eine unbegrenzte Anzahl von Transaktionen mit viel schnelleren Geschwindigkeiten und praktisch ohne Kosten durchführen. Hier sind die Transaktionen zwischen Alice und Bob:

1. Alice sendet Bob 1 BTC Alice: 9 BTC Bob: 6 BTC
2. Alice sendet Bob 2 BTC Alice: 7 BTC Bob: 8 BTC
3. Bob sendet Alice 3 BTC Alice: 10 BTC Bob: 5 BTC
4. Bob sendet Alice 1 BTC Alice: 11 BTC Bob: 4 BTC

Wenn eine oder beide den Kanal schließen möchten, wird eine Schlusstransaktion mit den endgültigen Salden von Alice und Bob an die Blockchain gesendet. In diesem Fall beträgt Alices Endsaldo 11 BTC und Bobs 4 BTC.

Was passiert, wenn Alice mit Carol transagieren möchte? Nun, es stellt sich heraus, dass Bob einen Zahlungskanal mit Carol hat, also transagiert Alice mit Bob, und Bob leitet die Transaktion an Carol weiter. Beachten Sie, dass Bob in diesem Szenario möglicherweise eine kleine Gebühr für das Weiterleiten der Transaktion einnimmt. Im Laufe der Zeit ermöglicht das LN durch die Theorie der sechs Grad der Trennung Alice, mit jedem anderen zu transagieren.

Node A transagiert mit Node Q, obwohl es nur direkte Zahlungskanäle mit den Nodes C und B hat.

Lightning Network in der Praxis

LN ist ein relativ neues Protokoll und sieht sich vielen Herausforderungen gegenüber, die von Benutzerfreundlichkeit bis zur Sicherheit reichen.

Es gibt Bedenken darüber, wie einfach es ist, einen LN-Node zu betreiben. Damit LN erfolgreich ist, benötigt es ein robustes Netzwerk von Bitcoin-Nodes, die das LN-Protokoll betreiben. Einen LN-Node zu betreiben kann ziemlich schwierig sein und es könnte Probleme mit den Zahlungsanreizen für kleinere Nodes geben. Es kann argumentiert werden, dass das Betreiben von LN nicht viel schwieriger ist als das Betreiben eines vollständigen Bitcoin-Nodes. Da LN jedoch hauptsächlich auf Mikrotransaktionen abzielt, wird der Alltag mit LN über LN-fähige Wallets erlebt. Im Gegensatz zu einigen der etablierteren Bitcoin-Wallets bedeutet die Neuheit dieser LN-fähigen Wallets, dass es Kompromisse zwischen verwahrten und nicht-verwahrten Versionen gibt. Die nicht-verwahrten LN-Wallets sind schwerer zu bedienen - verwirrender, weniger intuitiv. Die verwahrten Optionen sind einfacher zu bedienen, aber man muss sich auf eine Drittpartei mit seinen Bitcoin verlassen.

Mehr lesen: Verstehen Sie den Unterschied zwischen verwahrten und nicht-verwahrten Wallets und wie dies mit wirtschaftlicher Freiheit zusammenhängt.

LN muss sich auch mit Konkurrenten auseinandersetzen. Im Februar 2024 hat LN ungefähr 5.000 BTC gesperrt. Das mag viel erscheinen, aber im Vergleich dazu sind im Februar 2024 über 150.000 Bitcoin auf Ethereum (WBTC, Wrapped Bitcoin) gesperrt. Da die Blockzeiten auf Ethereum etwa alle 14 Sekunden im Gegensatz zu Bitcoins 10 Minuten betragen, ist es bereits viel schneller, Bitcoin über WBTC im Ethereum-Netzwerk zu transagieren. Darüber hinaus ist es denkbar, dass Ethereum-Projekte wie ETH 2.0 und Ethereum Plasma die Transaktionsgebühren so weit senken werden, dass das Lightning Network unnötig und obsolet wird. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Verwendung von WBTC alle massiven Vorteile des Zugangs zu DeFi mit sich bringt, die LN nicht bietet.

Zuletzt und am besorgniserregendsten ist, dass sich LN einer Reihe von Schwachstellen gegenüber sieht. Dazu gehören:

• Griefing-Angriffe: Es gehen keine Gelder verloren, aber es führt dazu, dass die Lightning-Gelder des Opfers eingefroren werden, sodass der Zahlungskanal keine Transaktionen verarbeiten kann.
• Flood and Loot: Ein Angreifer zwingt viele Opfer, ihre Gelder gleichzeitig von der Blockchain abzurufen (Flood). Der Angreifer nutzt diese Überlastung, um Gelder zu stehlen, die nicht vor Ablauf der Frist abgerufen werden konnten (Loot).
• Zeitdilatations-Angriffe: Ein Angreifer verlängert die Zeit, die ein Opfer benötigt, um von neuen Blöcken Kenntnis zu erlangen, indem die Blocklieferung verzögert wird.
• Pinning-Angriffe: Ein Angreifer täuscht ein Opfer dazu, seinen LN-Kanal unsachgemäß zu schließen, und stiehlt einzelne Transaktionen.

Noch zu leistende Arbeit am Bitcoin Lightning Network

Obwohl LN Schwachstellen aufweist, hat bisher niemand diese ausgenutzt. Es ist wahrscheinlich, dass niemand sie ausgenutzt hat, da das erforderliche Fachwissen zum Ausnutzen dieser Schwachstellen so hoch ist. LN-Entwickler sind zuversichtlich, dass das Finden dieser Schwachstellen das Netzwerk nur stärker machen wird - dass es eine notwendige Wachstumsphase ist. Die Entwickler sind optimistisch, dass sie verschiedene Lösungen für die bisher gefundenen Schwachstellen schaffen können, obwohl Pinning-Angriffe und Zeitdilatations-Angriffe Anpassungen sowohl an den LN-Implementierungen als auch am Bitcoin Core erfordern werden.

Das Lightning Network von heute sieht sich vielen Herausforderungen gegenüber, aber das Protokoll ist noch relativ jung und solche Probleme sind zu erwarten. Lightning-Entwickler werden weiterhin das Protokoll verbessern und möglicherweise in der Lage sein, die Probleme zu lösen, um Bitcoin auf Layer-2 zu skalieren.

Mehr lesen: Verstehen Sie die Unterschiede zwischen Bitcoin und Bitcoin Cash, und warum Bitcoin Cash weitgehend einen anderen Anwendungsfall bedient.

Für eine nüchterne Bewertung des Lightning Networks aus 10.000 Fuß Höhe, geschrieben von einem Vollzeit-Bitcoin-Core-Beitragenden, schauen Sie sich Antoine Riards hervorragenden Beitrag an.