Bitcoin Lightning Network – Alles was man wissen muss

Am 15. März 2018 hat Lightning Labs offiziell die erste Beta-Version des Lightning Network für das Bitcoin-Mainnet veröffentlicht. Ein Blog-Post, der den Start ankündigte, gab bekannt, dass die Implementierung die notwendigen „Sicherheits- und Zuverlässigkeitsfunktionen hat, die für die Verwendung von echtem Geld notwendig sind“.

Was ist Bitcoin Lightning?

Das Lightning Network ist ein „Second Layer“-Zahlungsprotokoll, das auf einer Blockkette (meist Bitcoin) arbeitet. Es ermöglicht sofortige Transaktionen zwischen teilnehmenden Knoten und wurde als Lösung für das Bitcoin-Skalierbarkeitsproblem angekündigt. Es verfügt über ein Peer-to-Peer-System zur Durchführung von Mikrozahlungen über ein Netzwerk von bidirektionalen Zahlungskanälen, ohne die Verwahrung von Geldern zu delegieren und das Vertrauen Dritter zu minimieren. Die normale Nutzung des Lightning Networks besteht darin, einen Zahlungskanal zu öffnen, indem eine Finanzierungstransaktion an die entsprechende Blockkette gebunden wird, gefolgt von einer beliebigen Anzahl von Lightning-Transaktionen. Sie aktualisieren die vorläufige Verteilung der Mittel des Kanals. Schließlich erfolgt die Schließung des Zahlungskanals, indem die endgültige Version der Transaktion zur Verteilung der Mittel des Kanals gesendet wird.

Das Lightning Network ist ein „Second Layer“-Zahlungsprotokoll, das auf einer Blockkette (meist Bitcoin) arbeitet.

Entwicklung der Blitz-Zahlmethode

• Joseph Poon und Thaddeus Dryja schrieben das Lightning White Paper
• Die Spezifikation wurde nach dem Papier angekündigt und wird von mehreren Parteien entwickelt, darunter Elements Project (c-lightning, abhängig von Bitcoin Core/bitcoind), Lightning Labs (lnd, abhängig von btcsuite/btcd oder Bitcoin Core/bitcoind) und ACINQ (eclair)
• Die öffentliche Alpha-Freigabe erfolgte am 10. Januar 2017
• TorGuard war der erste VPN-Provider, der Zahlungen über das Netzwerk akzeptierte und gleichzeitig mögliche Geldverluste beim Versand von Lightning-Zahlungen abdeckte
• Am 20. März 2018 sahen sich die Knoten des Netzwerks einem DDoS-Angriff gegenüber, der rund 200 Knoten offline schickte – von etwa 1.050 Knoten

Vorteile

Blockketten funktionieren so, als müsste ein Computer jede Mail die er empfängt, speichern. Das Lightning Network ermöglicht es hingegen, Blockchain-Transaktionen durchzuführen und nur die Daten zu speichern, um die sich die Nutzer kümmern – ihr eigenes Geld. Das Network ist damit ein Protokoll zur Skalierung und Beschleunigung von Blockketten. Es wurde entwickelt, um einige der technischen Einschränkungen des Bitcoin-Blockchain zu lösen, konnte aber auf jeder Blockkette implementiert werden.

Die Zahlungskanäle ermöglichen es den Teilnehmern, Geld zu überweisen, ohne dass alle Transaktionen in der Blockkette veröffentlicht werden müssen. Dies geschieht durch Bestrafung unkooperativer Teilnehmer. Beim Öffnen eines Kanals müssen die Teilnehmer einen Betrag festlegen (in einer Finanzierungstransaktion, die sich in der Blockkette befindet). Zeitbasierte Skripterweiterungen wie CheckSequenceVerify und CheckLockTimeVerify machen die Strafen möglich. In einem großen Netzwerk von Kanälen im Bitcoin-Blockchain, in dem mindestens ein Kanal des Blockchains geöffnet ist, ist es möglich, eine nahezu unbegrenzte Anzahl von Transaktionen in diesem Netzwerk zu erstellen. Die einzigen Transaktionen, die vorzeitig über die Bitcoin-Blockkette übertragen werden, sind unkooperative Channel-Kontrahenten.

Schnellere und günstigere Transaktionen

Skalierbarkeit war der erste wichtige Motivator für Lightning, da Bitcoins verteilte Natur die Transaktionsrate des Netzwerks stark einschränkt. Während das Unternehmen Visa Zehntausende von Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann, ist das Netzwerk von Bitcoin auf weniger als 10 pro Sekunde beschränkt. Ein weiterer Beweggrund für die Entwicklung von Lightning ist, dass die „Blockbestätigungszeit“ der Bitcoin-Blockkette etwa 10 Minuten beträgt. Das bedeutet, dass es 10 Minuten dauert, bis die Transaktion bestätigt wird. Darüber hinaus können die Gebühren zwischen 5 und 10 Cent für eine Transaktion liegen. Das Network hingegen kann nahezu sofortige Transaktionen mit einer Rate von Tausenden bis Millionen pro Sekunde und Gebühren von einem Bruchteil eines Cent (oder sogar kostenlos) ermöglichen.

Skalierbarkeit war der erste wichtige Motivator für Lightning, da Bitcoins verteilte Natur die Transaktionsrate des Netzwerks stark einschränkt

Wie die Transaktionen funktionieren

Das Network basiert auf einer Technologie namens Zahlungskanäle. Ein Zwei-Parteien-Zahlungskanal wird angelegt, wenn beide Parteien eine 2-aus-2-Mehrfachsignaturtransaktion auf der Blockkette anlegen, wobei mindestens eine Partei Mittel für die 2-aus-2-Ledgerbuchung bereitstellt. Jede Person hat einen privaten Schlüssel und die Ausgaben aus der Ledgerbuchung können nur noch getätigt werden, wenn beide Schlüssel unterschreiben. Diese erste Transaktion zum Öffnen eines Kanals dauert 10 Minuten (oder wie auch immer die normale Blockzeit ist), aber danach können die Teilnehmer sofort mit den im Kanal zugewiesenen Geldern miteinander handeln. Diese sofortigen Transaktionen werden durchgeführt, indem unterzeichnete Transaktionen hin- und hergereicht werden, wobei die Ausgaben aus dem 2-aus-2-Ledger gebucht werden.

Jede Transaktion wäre gültig, wenn sie in das Netzwerk übertragen und von den Minern des Netzwerks in die Blockkette aufgenommen werden würde, aber in einem Zahlungskanal werden diese signierten Transaktionen erst dann übertragen, wenn die Teilnehmer wollen, dass der Kanal geschlossen wird. Signierte, aber nicht übertragene Transaktionen werden über direkte Peer-to-Peer-Kommunikation ausgetauscht und von den Teilnehmern wie einlösbare Quittungen gehalten.

Beispiel:

• Um Lightning zu nutzen, erstellen zwei Teilnehmer, Alice und Bob, eine erste Transaktion auf der Blockkette für $20, wobei jede Partei $10 des Wertes hat
• Diese anfängliche Zuweisung kann aktualisiert werden, sodass Alice dann $5 des Gesamtwertes von $20 hat und Bob $15, und so weiter
• Wenn die Teilnehmer ihre Transaktionen abgeschlossen haben, wird die zuletzt ausgetauschte Transaktionssignatur an das Netzwerk gesendet, wodurch die Bewegung der Gelder im Kanal abgeschlossen wird – einige zu einer Partei und (falls vorhanden) einige zurück zur anderen

Lightning übernimmt die Technologie hinter den Zahlungskanälen und schafft ein Netzwerk aus diesen Kanälen, das mit „intelligenten Verträgen“ dafür sorgt, dass das Netzwerk dezentral und ohne Gegenparteirisiko funktionieren kann. Als Beispiel kann Alice einen Kanal mit Bob öffnen, der wiederum einen Kanal mit Carol hat, der einen mit Dave hat. Wenn Alice mit Dave Geschäfte machen will, kann sie Gelder über Bob und Carol schicken und Dave wird sie schließlich erhalten. Aber aufgrund der Multi-Signatur und der intelligenten Verträge, die dem Design von Lightning innewohnen, muss Alice Bob und Carol nicht als Vermittler vertrauen – das Protokoll verwendet Kryptografie, um sicherzustellen, dass die Gelder entweder über Bob und Carol zu Dave gelangen oder automatisch an Alice zurückerstattet werden.