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.

Inhaltsverzeichnis

Warum wurde das Lightning Network von Bitcoin erstellt?

Das Lightning Network wurde als Antwort auf Skalierbarkeitsprobleme von Bitcoin entwickelt, insbesondere auf die Geschwindigkeit und die Kosten von Bitcoin-Transaktionen.

Die aktuelle theoretische maximale Transaktionsrate (TPS) von Bitcoin liegt bei 10, in der Realität jedoch zwischen 3 und 7. Im Gegensatz dazu verarbeitete ein traditioneller Zahlungsdienstleister wie VISA im Jahr 2020 durchschnittlich 6.000 TPS (basierend auf VISAs Angabe von 188 Milliarden Transaktionen pro Jahr).

Die Transaktionsgebühren von Bitcoin können stark variieren, abhängig von der aktuellen Nachfrage nach dem Netzwerk. Am 20. April 2021 lagen die durchschnittlichen Transaktionsgebühren beispielsweise über 50 $, während sie am 9. August 2021 rund 2,50 $ betrugen. Für große Transaktionen, wie Banküberweisungen oder internationale Geldüberweisungen, sind Bitcoins Geschwindigkeit und Kosten vergleichbar oder überlegen gegenüber Alternativen. Soll Bitcoin jedoch für alltägliche Zahlungen (sogenannte Mikrotransaktionen, z.B. eine Tasse Kaffee, Benzin) verwendet werden, muss 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 einen neuen Block auf der Blockchain eingefügt werden muss. Da Blöcke ungefähr alle 10 Minuten zur Kette hinzugefügt werden, gibt es eine feste Grenze für die Anzahl der Transaktionen, die ohne signifikante Änderungen am Bitcoin-Protokoll möglich sind.

Mehr lesen: Wie funktionieren Bitcoin-Transaktionen?

Debatten über grundlegende Überarbeitungen des Bitcoin-Protokolls haben bereits stattgefunden und führten zu „Hard Forks“, am bemerkenswertesten zur Schaffung von Bitcoin Cash. Das Lightning Network ist, anstatt eine neue Blockchain zu erstellen, eine Layer-2-Lösung. Das bedeutet, dass das Bitcoin-Protokoll relativ unverändert bleibt, aber die Vorteile bietet, die größere Überarbeitungen bringen könnten - zumindest theoretisch.

LN funktioniert, indem ein Zahlungskanal zwischen zwei Parteien eingerichtet wird, wobei nur die erste und letzte Transaktion auf die Bitcoin-Blockchain gesetzt werden. Alle Transaktionen zwischen der ersten und letzten erfolgen außerhalb der Kette, 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. Dieser Bitcoin wird gehalten und kann nicht freigegeben werden, solange der Zahlungskanal offen bleibt. Der Gesamtbetrag an Bitcoin, der durch diesen Kanal übertragen werden kann, ist der Gesamtbetrag des festgelegten 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 gesetzt. Sobald diese Transaktion zur Blockchain hinzugefügt wurde, was 10 Minuten oder mehr dauern kann, können Alice und Bob eine unbegrenzte Anzahl von Transaktionen mit viel schnelleren Geschwindigkeiten und praktisch null Kosten durchführen. Im Folgenden sind Transaktionen zwischen Alice und Bob aufgeführt:

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

Wenn eine oder beide Parteien den Kanal schließen möchten, wird eine Abschlusstransaktion mit den endgültigen Salden von Alice und Bob an die Blockchain gesendet. In diesem Fall beträgt das endgültige Guthaben von Alice 11 BTC und das von Bob 4 BTC.

Was ist, 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 Zahlung für das Weiterleiten der Transaktion erhält. Im Laufe der Zeit ermöglicht das LN durch die Theorie der sechs Grade der Trennung, dass Alice mit jedem anderen transagiert.

Lightning Network node mesh network Knoten A transagiert mit Knoten Q, obwohl es nur direkte Zahlungskanäle mit den Knoten C und B hat.

Lightning Network in der Praxis

LN ist ein relativ neues Protokoll. Es ist mit vielen Herausforderungen konfrontiert, die von der Benutzerfreundlichkeit bis zur Sicherheit reichen.

Es gibt Bedenken, wie einfach es ist, einen LN-Knoten zu betreiben. Damit LN erfolgreich ist, benötigt es ein robustes Netzwerk von Bitcoin-Knoten, die das LN-Protokoll ausführen. Das Betreiben eines LN-Knotens kann ziemlich schwierig sein und es könnte sein, dass es Zahlungsanreizprobleme für den Betrieb kleinerer Knoten gibt. Es kann argumentiert werden, dass das Betreiben eines LN nicht viel schwieriger ist als das Betreiben eines vollständigen Bitcoin-Knotens. Da LN jedoch hauptsächlich auf Mikrotransaktionen abzielt, wird die tägliche Erfahrung mit LN durch LN-fähige Wallets erfolgen. Im Gegensatz zu einigen der etablierten 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 nutzen - verwirrender, weniger unkompliziert. Die verwahrten Optionen sind einfacher zu nutzen, aber man muss sich auf einen Dritten mit seinem Bitcoin verlassen.

Mehr lesen: Verstehen Sie den Unterschied zwischen verwahrten und nicht verwahrten Wallets und wie er sich auf wirtschaftliche Freiheit bezieht.

LN muss sich auch mit Wettbewerbern auseinandersetzen. Stand Februar 2024 sind im LN ungefähr 5.000 BTC gesperrt. Das mag viel klingen, aber zum Vergleich: Über 150.000 Bitcoin sind ab Februar 2024 auf Ethereum (WBTC, Wrapped Bitcoin) gesperrt. Da die Blockzeiten auf Ethereum ungefähr alle 14 Sekunden im Gegensatz zu den 10 Minuten von Bitcoin sind, ist es bereits viel schneller, Bitcoin über WBTC im Ethereum-Netzwerk zu transagieren. Darüber hinaus ist es vorstellbar, dass Ethereum-Projekte wie ETH 2.0 und Ethereum Plasma die Transaktionsgebühren ausreichend senken, um das Lightning Network überflüssig zu machen. 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, war LN mit einer Reihe von Schwachstellen konfrontiert. Dazu gehören:

Griefing-Angriffe: Gelder gehen nicht verloren, aber es führt dazu, dass die Lightning-Gelder des Opfers eingefroren werden, sodass der Zahlungskanal keine Transaktionen verarbeiten kann.
Flut und Plünderung: Ein Angreifer zwingt viele Opfer dazu, ihre Gelder gleichzeitig von der Blockchain einzufordern (Flut). Der Angreifer nutzt diese Überlastung, um Gelder zu stehlen, die nicht vor der Frist beansprucht werden konnten (Plünderung).
Zeitdilatationsangriffe: Ein Angreifer verlängert die Zeit, bis ein Opfer von neuen Blöcken erfährt, indem er die Blocklieferung verzögert.
Pinning-Angriffe: Ein Angreifer täuscht ein Opfer, seinen LN-Kanal unsachgemäß zu schließen, und stiehlt einzelne Transaktionen.

Noch zu leistende Arbeit am Bitcoin Lightning Network

Obwohl LN unter Schwachstellen leidet, hat noch niemand diese ausgenutzt. Es ist wahrscheinlich, dass aufgrund der hohen erforderlichen Expertise, um diese Schwachstellen auszunutzen, bisher niemand dies getan hat. 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, verschiedene Lösungen für die bisher gefundenen Schwachstellen zu schaffen, obwohl für die Behebung von Pinning-Angriffen und Zeitdilatationsangriffen sowohl LN-Implementierungen als auch Bitcoin Core gleichzeitig angepasst werden müssen.

Das Lightning Network von heute steht vor vielen Herausforderungen, aber das Protokoll ist noch relativ jung und solche Probleme sind zu erwarten. Lightning-Entwickler werden das Protokoll weiterhin 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 einem anderen Anwendungsfall dient.

Für eine nüchterne Einschätzung des Lightning Network aus der Vogelperspektive, geschrieben von einem hauptberuflichen Bitcoin Core-Mitwirkenden, sehen Sie sich Antoine Riards ausgezeichneten Beitrag an.

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