Bitcoin Lightning Network einfach erklärt

Letzte Aktualisierung: 31.03.2018

Das Lightning Network ist eine vorgeschlagene Lösung für das Skalierungsproblem der Kryptowährung Bitcoin. Im Januar 2018 war es dann soweit, die erste Transaktion wurde über das Netzwerk getätigt. Doch was ist das Lightning Network überhaupt und wie funktioniert es. Das und einiges mehr, findet man in diesem Grundlagenartikel zum Lightning Network.

Lightning Network einfach erklärt

Bevor wir zur Erklärung des Lightning Networks kommen, müssen wir uns erst einmal anschauen, warum dieses überhaupt benötigt wird. Ursache ist nämlich die Konzeption des Bitcoins, dessen Netzwerk ein Broadcast-Netzwerk ist. Diese Stärke ist gleichzeitig auch seine Schwäche, denn die erkaufte Sicherheit dadurch, dass jeder beteiligte Knoten jede Transaktion empfängt, validiert und bei sich speichert, geht gleichzeitig auf die Durchführungsgeschwindigkeit. Das mag in einem kleinen Netzwerk noch ohne Probleme funktionieren, umso größer das Netz aber wird, umso schneller kommt es an die eigenen Grenzen. Kurz gesagt, es skaliert einfach nicht. So sind beispielsweise bei Bitcoin 7 Transaktionen pro Sekunde möglich, bei Visa sind es hingegen mehrere tausende Transaktionen pro Sekunde. Soll Bitcoin zum ernsthaften Zahlungsmittel werden, dann muss es auch skalieren.

Das Lightning Network ist nun ein Ansatz, wie die Skalierbarkeit innerhalb des Bitcoin-Netzwerkes hergestellt werden soll. Im Mittelpunkt stehen hier die sogenannten Payment-Channels. Diese Zahlungskanäle werden zwischen dem Sender und Empfänger geöffnet. Dafür muss eine Blockchain-Transaktion durchgeführt werden, bei der eine beliebige Menge von Bitcoins auf eine sogenannte Multi-Signature-Adresse transferiert werden. Diese ist nun wie eine Bilanz, in der jeweils steht, wie viel Geld auf Seiten des Senders und des Empfängers ist. Nun können innerhalb dieses Payment-Channels die Partner mit dem eingezahlten Geld beliebig viele Transaktionen durchführen, sprich der eigentliche Empfänger könnte dem Sender auch wieder Geld zurückerstatten. Die Blockchain müsste dafür nicht geändert werden, da sich alles innerhalb des Payment-Channels auf der Bilanz ändert. Diese wird jeweils immer im Einverständnis von beiden Parteien „aktualisiert“ und gibt den momentanen Geldstand an. Möchte nun eine der Parteien, z.B. der eigentliche Empfänger der Zahlung, an sein Geld, dann muss der Payment-Channel geschlossen werden. Wie auch beim Öffnen, ist auch beim Schließen nun eine Änderung der Blockchain nötig. Dafür wird die aktuellste Bilanz an das Bitcoin-Netzwerk gesendet. Dafür ist wiederum nur eine Transaktion nötig. Durch Payment-Channels wird das Bitcoin-Netzwerk also deutlich entlastet, da nun mehr lediglich zwei Transaktionen benötigt werden, jeweils für den Aufbau und dem Schließen des Payment-Channels. Innerhalb des Channels wiederum können für die Zeit, in dem er offen ist, beliebig viele Transaktionen stattfinden, ohne das Netzwerk zu belasten.

Das Besondere am Lightning Network ist nun auch noch, dass man nicht für jede Transaktion einen direkten Payment-Channel zum Empfänger aufbauen muss. Man kann schon vorhandene Payment-Channels nutzen, wenn man mit diesen verbunden ist. Nehmen wir beispielsweise an, Person A hat einen Payment-Channel mit Person B und Person C. Nun möchte Person B auch eine Transaktion mit Person C durchführen, dann muss kein neuer Payment-Channel aufgebaut werden. Person B kann nämlich über den Payment-Channel zu Person A, auch zu Person C gelangen, da ja A sowohl einen Channel zu B als auch C hat. A leitet die Transaktion also einfach über den eigenen Channel weiter. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass der Zwischenvermittler, in dem Fall A, auch genügend Bitcoins innerhalb des Channels hat.

Eine ausführliche Vorstellung, wie das Bitcoin Lightning Network funktioniert, sieht man auch noch einmal im nachfolgenden englischsprachigen Video. Vorgestellt wird darin das Lightning Network von Joseph Poon und Thaddeus Dryja, die dazu auch ein wissenschaftliches Paper (PDF) veröffentlicht haben.

Lightning Network Probleme

Noch befindet sich das Lightning Network in der Versuchsphase, da es noch ein paar Probleme gibt. Zum einen, muss sich das Netzwerk erst einmal selbst aufbauen, da eine Skalierung innerhalb des Netzwerks auch erst funktioniert, wenn genügend Channels vorhanden sind.

Innerhalb des Netzwerkes muss dann auch das Routing einwandfrei funktionieren. Es muss also für die Transaktionen der kürzeste mögliche Weg gefunden werden. Man kann sich das Lightning Network ein bisschen wie das Internet vorstellen, wo die Datenpakete sich auch ihren Weg über verschiedene Router zum Ziel suchen müssen. Damit dies effizient gelingt, gibt es hier verschiedenste Routing-Protokolle mit ihren Vor- und Nachteilen.

Vorteile des Lightning Network

Nachfolgend werden kurz und knapp noch einmal die Vorteile des Lightning Networks aufgeführt.

• Skalierbarkeit: Bisher skalierte die ursprüngliche Bitcoin-Technologie nicht. Je mehr Teilnehmer, umso höher die Last im Netzwerk. Durch das Auslagern der Transaktionen durch das Lightning Netzwerkes, wird dieses Skalierungsproblem angegangen.
• Geschwindigkeit: Ursprünglich sah der Erfinder des Bitcoins, Satoshi Nakamoto, eine augenblickliche Bitcoin-Transaktion vor. Die heutige Realität zeigt aber, dass Transaktionsbestätigungen von einigen Minuten bis zu mehrere Stunden dauern können. Durch die Einführung des Lightning-Netzwerkes werden Transaktionen wieder augenblicklich gültig.
• Energiesparsamkeit: Das Minen der Bitcoin-Blöcke verschlingt Unmengen an Energie. Durch die Datenverringerung des Lightning Networks, würde aber weniger Energie für die Aufrechterhaltung des Blockchain Netzwerkes benötigt. Ein weiterer Vorteil des Lightning Networks wäre also die Umweltfreundlichkeit.

Kritik am Lightning Network

Wie im Artikel schon öfters erwähnt, ist das Lightning Network nur eine Möglichkeit zur Lösung des Bitcoin-Skalierungsproblems. Während der eine Teil der Bitcoin-Gemeinde das Netzwerk feiert, kommt von der anderen Seite aber auch Kritik daran auf. So soll das Lightning Network eine Tendenz zur Zentralisierung aufweisen und damit sich zu sehr von dem eigentlichen Grundgedanken eines dezentralen Peer-to-Peer-Zahlsystems entfernen.

Quellen und Verweise

• https://lightning.network/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning_Network
• https://paymentandbanking.com/lightning-im-bitcoin-netzwerk/

Bildquelle: Meetyhtan/pixabay.com