Das Lightning Netzwerk

Originally Published 21.05.21

Bitcoin

Die erste, grösste und bekannteste Kryptowährung heisst Bitcoin. Das Netzwerk wurde 2009 von Satoshi Nakamoto veröffentlicht unter dem Vorwand das, dass Geldsystem völlig kaputt und veraltet ist und etwas Neues her muss. Nach dem Finanzcrash 2007 baute er fleissig an diesem „magischen Internet-Geld“ und löste ein wichtiges Problem: das Double Spending Problem. Das Problem war bis zu diesem Zeitpunkt, dass digitale Informationen, Daten und Zahlen einfach beliebig oft vermehrt oder geändert werden konnten, ohne sie von einer zentralen Organisation zu überwachen lassen. Und das war Satoshi ganz wichtig, weil eine zentrale Organisation früher oder später diese Macht für sich ausnutzen wird. Vor allem in der Geldgeschichte wurde praktisch jede zentral geregelte, auf einer beinahe unendlich leicht herstellbaren Währung oft missbraucht. Bitcoin läuft mittlerweile seit über 12 Jahren und das ohne Fehler. Wie Bitcoin funktioniert, werde ich aber in diesem Artikel nicht weiter behandeln. Aber schauen wir uns doch kurz an, wofür Bitcoin erschaffen wurde und welche Probleme noch bestehen.

Das Ziel von Bitcoin

Bitcoin ist das solideste Geld, was wir jemals hatten. Wir können mit absoluter Sicherheit sagen, dass es nie mehr als 21 Millionen Bitcoin geben wird. Dadurch ist Bitcoin deflationär. Durch die Blockchain werden die ganzen Transaktionen, die jemals gemacht wurden, abgespeichert. Das Problem ist jetzt aber, dass Bitcoin im Schnitt nur 7 Transaktionen pro Sekunde verarbeiten kann, weil die maximale Blockgrösse und somit die Anzahl der Transaktionen begrenzt ist. Wenn wir das jetzt mit den altbekannten Anbietern wie VISA und Mastercard vergleichen, können diese mehrere zehntausend Transaktionen pro Sekunde verarbeiten. Dies führt dazu, dass die Transaktionsgebühren relativ teuer werden, weil diese durch Angebot und Nachfrage bestimmt werden. Man kann sich Bitcoin also als Settlement Layer vorstellen, wie zum Beispiel FED Wire von der US-Zentralbank.

The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks.

*> - Satoshi Nakamoto

Ziele von Lightning

Lightning versucht die oben benannten Probleme zu lösen und sogar noch einige mehr. Auch werden neue Möglichkeiten geschaffen welche wir später noch genauer anschauen werden. Lightning ist ein Protokoll welches auf Bitcoin aufbaut, und ist völlig Open Source. Das heisst, theoretisch könnte man das LN (Lightning Netzwerk) auch auf anderen Kryptowährungen anwenden und benutzen. Zur Zeit geschieht dies aber noch nicht, weil die meisten anderen Kryptowährungen eher versuchen, diese Probleme auf dem Mainlayer zu lösen. Ob dies sinnvoll ist oder nicht lasse ich einfach mal so stehen. Als Ziele haben sich die Entwickler von Lightning und die Community verschiedenste Dinge gesetzt:

• P2P Netzwerk mit Zahlungskanälen zwischen den einzelnen Nutzern
• Routing über fremde Kanäle
• Skalierbarkeit von Bitcoin ausgleichen
• Geringe oder gar keine Netzwerkgebühren
• Hohe Privatsphäre

Wie Lightning entstanden ist

Man merkte schon relativ früh, dass man bei Bitcoin einige Probleme hat, wenn man damit einen Kaffee zahlen will. Die Transaktionsgebühren können da schnell mal höher als der Kaffee selbst sein. Dies ist natürlich nicht zielführend und ökonomisch kompletter Blödsinn. Deshalb machte man sich schon früh Gedanken, wie man dies verbessern könnte.

Es gibt drei Methoden, um dieses Problem zu lösen:

• Maximale Blockgrösse erhöhen (mehr Transaktionen)
• Zeit zwischen den Blöcken verkleinern
• Einführung eines Second Layer

Das Problem bei den ersten zwei Punkten ist, dass mit diesen Funktionen es sich viel schwieriger gestaltet ein eigene Node (Knotenpunkt) zu betreiben. Dieser Knotenpunkt müsste viel mehr Speicher haben als heute (ca. 300 GB) und würde somit mehr kosten. Auch müsste der Prozessor viel besser werden und somit mehr Energie verbrauchen, weil mehr Transaktionen validiert werden müssen. Weil es den Bitcoinern sehr wichtig ist, dass sie nicht auf andere vertrauen müssen, sondern alles selber verifizieren können.

Don’t trust, verify!

*> - bekanntes Bitcoin saying

Somit bleibt nur die Lösung eines Second Layers übrig. Auch wenn der Grossteil der Bitcoin Community für den Second Layer war, gab es ein kleines Lager, welches trotzdem für die Erhöhung der Blockgrösse war. So entstand Bitcoin Cash (BCH). Sie Forkten somit die Bitcoin Blockchain und es entstand ein neuer Abzweiger. Die Blockgrösse wurde von 1 MB auf 32 MB angehoben. Damit man den Second Layer mit Bitcoin verknüpfen konnte, musste noch das SegWit (Segregated-Withness) Update implementiert werden. Auch hier waren über 90 % der Bitcoin Community für ein Update, was ein Softfork bildete. Softforks sind nichts Schlechtes und sind eigentlich nur Software-Updates, welche Rückwärts kompatibel sind. Lightning wurde somit 2015 vorgestellt und 2018 veröffentlicht, auch wenn Lightning immer noch in den Kinderschuhen steckt, hat es ein Riesenpotenzial, vor allem wenn man sich anschaut wie schnell und gross das Netzwerk mittlerweile geworden ist.

Funktionsweise

Eines der wichtigsten Funktionen bei Lightning ist es, dass man Zahlungskanäle einrichtet, welche zwischen dir und dem Empfänger geöffnet werden. Das ausgeklügelte daran aber ist, dass man nicht zu jedem, dem man eine Transaktion schickt, auch einen Kanal offen haben muss. Aber schauen wir uns zuerst mal das Prinzip von einem einfachen Zahlungskanal an.

In diesem Beispiel haben Alice und Bob sich gegenseitig einen Zahlungskanal geöffnet, damit dies auch wirklich passiert, muss man Liquidität hinzufügen. Das Tolle daran ist, dass nicht unbedingt beide müssen oder nicht gleichviel hinzufügen müssen. Dies macht vor allem Sinn, wenn Alice ein Kaffee betreibt und Bob sich da jeden Morgen einen Kaffee holt. Somit muss Alice nie Geld zu Bob senden, aber Bob muss immer Geld zu Alice. In unserem Beispiel sind Alice und Bob Freunde und schicken sich gegenseitig immer wieder Geld. Bei der Eröffnung, also der Liquiditätseingabe, wird eine Transaktion auf der Bitcoin Blockchain zu einem Multi Signature Wallet gemacht. Dieses Wallet hat zwei Private Keys und kann nur geplündert werden, wenn beide dazu zustimmen. Das Geld wird also eingefroren. Durch eine Schnittstelle erkennt das Lightning Netzwerk das und ordnet die eingezahlten Gelder den beiden zu.

Mann kann sich vorstellen, dass innerhalb eines Zahlungskanals immer Geld hin und hergeschickt werden kann ohne Gebühren. Dies wird digital in einem Buchhaltungsähnlichen System gespeichert. Und am Ende kommt eine neue Balance heraus, welche mit der Schliessung des Channels wieder in den Mainlayer (also Bitcoin) implementiert wird. Dadurch können unendlich viele Transaktionen in maximal 4 Transaktionen auf der Bitcoin Blockchain dargestellt werden. Das absolut verrückte ist aber, dass 500 Transaktionen pro Sekunde durchgeführt werden können, in jedem Channel!

Routing von Transaktionen

Um nicht bei jeder kleinsten Transaktion einen neuen Channel erstellen zu, müssen gibt es noch eine weitere Möglichkeit Geld zu versenden. Dabei werden fremde Channels verwendet und eine Route wird von dir zu deinem Empfänger gesucht. Sobald diese Route gefunden ist, wird das Geld von Person zu Person vollautomatisch versendet. Als Gebühr für die Mitbenutzung der Fremden Channel bezahlt man eine kleine Gebühr, welche aber sehr klein ist und meist nur wenige Cent beträgt.

### Vorteile von Lightning

Das Lightning Netzwerk nutzt auch Bitcoin als Währung und ist somit ebenfalls extrem sicher und man kann garantieren das es nie mehr als 21 Millionen geben wird auf dem Lightning und Bitcoin-Netzwerk. Weil viele neue Möglichkeiten durch dieses schnelle Netzwerk geschaffen werden, wurde der Satoshi (1:100’000’000 Bitcoin) nochmal in eine kleinere Unterwährung aufgeteilt. Dabei wird 1 Satoshi in 1000 mSatoshis (mili) aufgeteilt. Ein weiterer Vorteil ist die Fehlende öffentliche Transaktionshistorie, damit ist die Privatsphäre extrem hoch und die Nachverfolgbarkeit extrem schwierig, vor allem wenn die Bezahlungen über mehrere Routing Hops (Sprünge) laufen. Man kann also sagen, dass Lightning Privacy per Default hat. Lightning ist dezentral und für jeden Menschen nutzbar, welcher es nutzen will.

Anwendungsbereiche

Mittlerweile gibt es schon extrem viele Bereiche wo Lightning angewendet wird um die Vorteile von der Blockchain und von Lightning allgemein zu nutzen, einige davon Werde ich euch nun vorstellen:

Fountain: Podcast Plattform

Fountain funktioniert im Prinzip wie jede andere grössere Podcastplattform wie zum Beispiel Spotify oder Apple Podcasts und viele mehr. Nicht nur für den Content Creator gibt es viele coole Features, sondern auch für den Nutzer. Zum Beispiel kann der Nutzer einstellen, wie viel Geld er zahlen will, um den Creator zu unterstützen, während er sich den Podcast anhört wird für die Zeit, die er hört ein Betrag abgebucht. Meiner Meinung ist dies ein extrem guter Weg, um vor allem kleine Podcasts zu monetisieren und guten Content zu fördern. Auch für den Nutzer ist diese Lösung ideal, weil man nur bezahlt, wenn man die Dienstleistung überhaupt benutzt. Des Weiteren gibt es viele "Neue" Features, die so bisher nur auf solchen "neuen" Podcast Plattformen zu finden sind. Zum Beispiel gibt es Kapitelmarken, referenzierte Musik-Tracks und Livestreams, und ausserdem kann man auch Kommentare hinterlassen, was die Interaktion zwischen Creator verbessert!

Strike: Cash App

Man kann sich Strike vorstellen wie Paypal nur mit dem entscheidenden unterschied, dass das ganze auf Bitcoin läuft. Strike ermöglicht es heute schon tausenden von Menschen auf einfachste Art und Weise Geld über die ganze Welt zu versenden und das mit dem solidesten Geld, was es überhaupt gibt, das schöne ist, dass die Werte auch wirklich verschickt werden. Hierzu ein kleiner Exkurs aus dem aktuellen Bankensystem: Wenn jemand aus Europa jemandem Geld in Amerika schicken will, verlässt das Geld das Land nicht. Man braucht für einen Internationalen Banktransfer immer einen Gegenspieler, welcher Geld aus Amerika nach Europa schicken möchte. Diesen Vorgang nennt man ’’Clearing’’. Meistens ist das kein Problem, da viele Transaktionen das Land verlassen aber auch kommen, aufgrund dieser Liquidität geht das zumindest in Industrieländern ganz gut. Entwicklungsländer haben hier schon eher Schwierigkeiten und werden Teilweise sogar aus dem Bankensystem ausgeschlossen (Siehe Iran Swift Sanctions) Ein weiterer Vorteil der sich durch Strike ergibt, ist das die Zahlungen fast keine Gebühren verursachen. Diese sind meist im Cent / Rappen Bereich.

Sphinx /Juggernout: Chat App

Die beiden Apps versuchen ein WhatsApp mit absoluter Privatsphäre zu bauen. Um dies zu erreichen wird die Channelfunktion von Lightning benutzt, weil diese nur von den zwei Parteien eingesehen werden kann und mit höchstmöglicher Privatsphäre durch die Blockchain gesichert wird. Diese Services kosten zwar etwas, aber mit der eigenen Lightning Node (Knotenpunkt) sind diese Kosten sehr gering und liegen ebenfalls im Cent / Rappen Bereich.

Edit: Spinx und Juggernout konnten sich bis anhin leider nie durchsetzen.

Originally Published 21.05.21