Warum braucht Bitcoin das Lightning Netzwerk?

Neben SegWit und der Erweiterung der Blockgröße war das Lightning-Netzwerk einer der Lösungsansätze in der Skalierungsthematik rund um das Bitcoin-Netzwerk. Schlussendlich führte die Diskussion zur Entstehung von Bitcoin Cash. Obwohl SegWit viel schneller eingeführt wurde, war eine Einführung des Lightning-Netzwerks schon zu einem viel früheren Zeitpunkt angeregt worden. Wie auch Bitcoin Nodes fungieren Zahlungskanäle als Gateways zum Lightning-Netzwerk, aber im Gegensatz zu Bitcoin gibt es keine Miner. Stattdessen wird das Lightning-Netzwerk durch seine eigenen Smart Contracts geschützt.

Ein Netz von Zahlungskanälen

Das Kernelement des Lightning-Netzwerks sind Zahlungskanäle. Um am Netzwerk teilnehmen zu können, wird eine spezielle Software namens “Lightning Network Client” benötigt, die die Zahlungen der Nutzer durch das Erstellen von Zahlungskanälen erleichtert.

Über einen Zahlungskanal können beispielsweise zwei Nutzer im Bitcoin-Netzwerk Transaktionen senden. Dabei kann das Guthaben in diesem Kanal bis zu einem bestimmten Betrag genutzt werden, der zuvor dem Zahlungskanal zugewiesen wurde.

Nachdem zum Öffnen eines Kanals im Lightning-Netzwerk eine erste Transaktion zur Einlage des Guthabens durchgeführt wurde, können die Nutzer selbst eine beliebige Anzahl von Transaktionen miteinander durchführen, ohne dass diese in der Blockchain gespeichert werden, wodurch eine Erweiterung des Netzwerks stattfindet und folglich die Blockchain entlastet wird.

Wie unterstützt das Lightning-Netzwerk Bitcoin?

Nach jeder Zahlung wird der aktuelle Saldo in einer “Commitment Transaction“ erfasst, die von beiden Transaktionsteilnehmern signiert werden muss. Das Prinzip hat Ansätze eines Kontokorrents im klassischen Handelsrecht, wobei im Rahmen einer dauerhaften Geschäftsbeziehung eine regelmäßige Abrechnung vereinbart wird und gegenseitige Dienstleistungen kontinuierlich gebucht werden.

Nach jeder Zahlung wird der aktuelle Saldo in einer “Commitment Transaction“ erfasst, die von beiden Transaktionsteilnehmern signiert werden muss.

Bei einem Zahlungskanal im Lightning-Netzwerk werden alle Ansprüche jedoch erst abgerechnet, wenn einer der Teilnehmer den Zahlungskanal durch das Veröffentlichen einer “Settlement Transaction” schließt. In dieser Transaktion wird dann der endgültige Saldo zwischen beiden Parteien direkt in der Blockchain aufgezeichnet. Anders als bei einem Kontokorrent müssen sich die beiden Beteiligten nicht gegenseitig vertrauen, Transaktionen in einem Zahlungskanal finden jedoch nur im gegenseitigen Einvernehmen beider Parteien statt. Der Durchsatz eines Zahlungskanals ist nur durch die Verzögerung und den Durchsatz des verwendeten TCP-Sockets eingeschränkt.

Es sollte angemerkt werden, dass einander nicht persönlich bekannte Nutzer auch bei der Abwicklung dieser Transaktionen ein Auge auf relevante Aktivitäten in der Blockchain behalten sollten, denn einer der Nutzer könnte versuchen, die Transaktionen in einem Kanal mit einer veralteten Settlement Transaction zu beenden. Die andere Partei sollte in diesem Fall die korrekte Settlement Transaction veröffentlichen, um die veraltete anzufechten. 

Die Kanäle sind die Pfade von einer Kryptowährungs-Wallet zu einer anderen. Um das Lightning-Netzwerk verwenden zu können, benötigen Nutzer eine Kryptowallet, die vom Lightning-Netzwerk unterstützt wird.

Wie profitieren Bitcoin Nutzer vom Lightning-Netzwerk?

Die Gebühren im Lightning-Netzwerk sind viel niedriger als bei Bitcoin und Transaktionen werden schneller abgeschlossen

Es ist nicht nur die Blockzeit (block time) von Bitcoin, die noch geklärt werden muss, bevor wir diese mysteriöse Tasse Kaffee mit Bitcoin bezahlen werden können. Auch müssen Transaktionsgebühren so niedrig wie möglich sein und gleichzeitig jedoch die Miner im Netzwerk motivieren - in Kombination kein einfaches Unterfangen. Jedes Mal, wenn ein Benutzer mehr als nur eine Transaktion im Lightning-Netzwerk ausführt, sind die Gebühren jeweils niedriger als die Gebühren im Bitcoin-Netzwerk. 

Über die Zahlungskanäle im Netzwerk hinaus gibt es auch Teilnehmer, die Payment Nodes für Zahlungen betreiben, diese Transaktionen durchführen und dafür Gebühren erheben. Diese Zahlungsknoten ähneln Übertragungsdiensten wie Transferwise. Ihre Aufgabe ist es, jede Zahlung schnellstmöglich und unterstützt durch die Smart Contracts des Lightning-Netzwerks sicher abzuwickeln. 

Durch den Einsatz des Lightning-Netzwerks wurde der Bitcoin-Durchschnitt von 7 bis 10 Transaktionen pro Sekunde bereits überschritten. In welchem Ausmaß steht nicht ganz fest, da die Transaktionsgeschwindigkeit von Lightning davon abhängt, welcher Bitcoin-Betrag für die Eröffnung eines Kanals zugewiesen wurde.

Stelle dir eine gesicherte Kreditkarte vor. Wenn dieser der Betrag von 1.000 US-Dollar zugewiesen wurde, ist dies das Maximum, das du damit ausgeben kannst. Obwohl die maximale Gesamtanzahl an möglichen Transaktionen pro Sekunde im Lightning-Netzwerk sehr hoch sein kann, erhalten wir durch die Messung der Kapazität je Kanal präzisere Ergebnisse. 

Da die durchschnittliche Kapazität pro Kanal bei Lightning etwas über 200 US-Dollar liegt und die durchschnittliche Gebühr pro Transaktion deutlich unter 0,01 US-Dollar liegt, könnte Lightning bereits auf bestem Wege sein, das Krypto-Netzwerk für Einkäufe im Alltag zu werden.

Was sind die Nachteile des Lightning-Netzwerks?

Niedrige Benutzerfreundlichkeit

Trotz des bestehenden Hypes hat das Lightning-Netzwerk sein Ziel, alltägliche Zahlungen rentabel zu machen, bis dato nicht erreicht. Der durchschnittliche Nutzer kann ohne die Hilfe von Wallet-Drittanbietern und Zahlungsvermittlern nicht auf das Lightning-Netzwerk zugreifen. Diese Drittanbieter erheben wiederum Gebühren für die von ihnen erbrachten Dienstleistungen. Im Wesentlichen hat das Lightning-Netzwerk daher Bitcoin oder andere Kryptowährungen nicht wirklich benutzerfreundlicher gemacht.

Payment Nodes sind ein zweischneidiges Schwert

Payment Nodes (“Zahlungsknoten”) unterstützen Nutzer, erschweren jedoch gleichzeitig die Skalierung des Lightning-Netzwerks. Einerseits erleichtern sie dem durchschnittlichen Nutzer die Teilnahme, indem sie mit gängigen Wallet-Anbietern zusammenarbeiten und auf diese Art den Zugang zu Zahlungskanälen verschaffen. Andererseits erschweren sie neuen Teilnehmern im Lightning-Netzwerk an Bord zu kommen. Im Grunde bilden sie dadurch einen zusätzlichen Schritt zwischen Peers in einem Peer-to-Peer-Netzwerk.

Ähnlich wie Miner funktionieren Payment Nodes wie Unternehmen, die auf Gebühren angewiesen sind. Daher handelt es sich möglicherweise nur um eine Frage der Zeit, bis Payment Nodes beginnen Transaktionen, für die höhere Gebühren anfallen, bevorzugt zu behandeln. Das wiederum jedoch widerspräche der Vision die Verwendung von Bitcoin im alltäglichen Leben voranzutreiben. Es wird interessant mit welchen Ansätzen die Bitcoin-Community hinkünftig solche Fragen lösen wird.