Lightning Network – HTTP von Blockchain-Netzwerken

Für diejenigen unter Ihnen, die keine Netzwerkkenntnisse haben, ist das HyperText Transfer Protocol (HTTP) der Baustein des Internets. Es ist der Satz von Regeln, die regeln, wie Pakete (d. H. Daten) zwischen zwei Benutzern übertragen werden. Die Daten können Text, Video, Bild oder ein anderes Element sein, das ein Benutzer über das Internet senden möchte. Das HTTP-Protokoll funktioniert über den TCP / IP-Protokollsatz, der das Grundprotokoll des Internets darstellt. Um dies leicht zu verstehen, stellen Sie sich vor, dass TCP ein LKW auf einer Autobahn ist und HTTP die Last ist, die von diesem LKW getragen wird.

Das Lightning Network (LN) ist eine der neuesten Innovationen im Bereich der Blockchain-Technologie, die darauf abzielt, ein ursprünglich von Bitcoin gemachtes Versprechen zu erfüllen – ein Netzwerk, das Transaktionen sofort mit geringen Gebühren abschließen kann.

Das Lightning Network wurde erstmals 2015 von Joseph Poon und Thaddeus Dryja, zwei von Bitcoin besessenen Informatikern, vorgeschlagen. Sie schrieben ein Papier, in dem das Problem der Skalierbarkeit von Bitcoin erläutert wurde, und schlugen eine Lösung in Form eines Off-Chain-Sofortzahlungssystems vor, das sie Lightning Network nannten.

Das Skalierbarkeitsproblem von Bitcoin

Elizabeth Stark, eine Kollegin von Poon und Thaddeus, die ihr Papier bearbeitet hat, erklärt das Problem der Bitcoin-Skalierbarkeit wie folgt:

“Stellen Sie sich vor, wenn Sie eine E-Mail senden müssen, müssen Sie nicht nur jede E-Mail herunterladen, die Sie jemals gesendet haben, sondern auch jede E-Mail, die jemals jemand gesendet hat.”

So funktioniert die Blockchain. Damit es ordnungsgemäß funktioniert, müssen Sie im gesamten Netzwerk einen globalen Konsens erzielen. Dies bedeutet, dass jede Transaktion und jede Änderung in der Blockchain überprüft und zur Validierung über das gesamte Netzwerk übertragen werden muss. Ein solcher Validierungsprozess ist obligatorisch, andernfalls besteht die Gefahr, dass die digitale Währung einfach kopiert und betrügerisch in die Blockchain eingefügt wird.

Dies wird als Problem der doppelten Ausgaben bezeichnet. Um dies zu verstehen, sollten Sie überlegen, wie die Fiat-Währung (physische Währung) funktioniert. Es ist nahezu unmöglich, Fiat-Währungen zu kopieren, da es so viele Sicherheitsvorkehrungen gibt. Händler können eine gefälschte Banknote einfach erkennen, indem sie sie mit bloßem Auge untersuchen. Das Problem der doppelten Ausgaben ist ein ähnliches Problem, wenn digitale Währungen berücksichtigt werden. Die Validierung durch das gesamte Netzwerk ist erforderlich, um zu verhindern, dass digitale Token gefälscht werden.

Dies verursacht jedoch ein Problem, da Tausende von Benutzern versuchen, ihre Transaktionen in einem einzigen Moment zu validieren. Die Blockchain kann zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine begrenzte Anzahl von Transaktionen enthalten, und wenn sich Transaktionen häufen, wird der Validierungsprozess immer langsamer.

Das Blitznetzwerk – die magische Lösung

Das Lightning Network ist der heilige Gral des Skalierbarkeitsproblems der Blockchain. Die Unfähigkeit einer Blockchain zur Skalierung ist kein Bitcoin-spezifisches Problem. Jeder Blockchain-basierte Altcoin kann in das Lightning-Netzwerk integriert werden, um nahtlose Transaktionen zwischen digitalen Währungen zu ermöglichen.

Betrachten Sie das Lightning-Netzwerk als eine Schicht-2-Anwendung, die die zugrunde liegende Blockchain und ihre Daten für Vorgänge verwenden kann. Die Blockchain kann als Basisschicht für den Aufbau eines dezentralen Internets verwendet werden, und das Lightning-Netzwerk kann zusammen mit Blockstack und anderen ähnlichen Anwendungen auf dieser Basisschicht aufgebaut werden. Diese Anwendungen können dann die zugrunde liegende Blockchain verwenden, um ihre Transaktionen und Daten zu verankern.

Dies bedeutet, dass die Beziehung des Lightning-Netzwerks zur Blockchain ähnlich ist, wie eine Reihe von Anwendungsprotokollen wie HTTP, FTP und andere auf den TCP / IP-Schichten aufgebaut wurden. Das Lightning-Netzwerk baut auf der zugrunde liegenden Blockchain auf, um Unterstützung und größere Funktionalität zu bieten.

Auf der Blockchain können beliebig viele Anwendungen aufgebaut werden, um bestimmte Aufgaben auszuführen. Das Lightning-Netzwerk ermöglicht sofortige Transaktionen mit hohem Volumen. Tumblebit ist ein Bitcoin-kompatibler Dienst, der Zahlungskanäle über die Blockchain hinaus anbietet. Staatliche Kanäle, bei denen es sich um wechselseitige Diskussionskanäle handelt, erleichtern Verträge außerhalb der Kette. In ähnlicher Weise kann eine unendliche Anzahl anderer Anwendungen erstellt werden, um die zugrunde liegende Blockchain zu unterstützen.

Der Vorteil der Erstellung einer zweiten Schicht (Schicht zwei), die in der Blockchain verankert ist, besteht darin, dass die Datenmenge minimiert wird, die im zugrunde liegenden öffentlichen Hauptbuch (der Basisschicht) gespeichert ist. Dies verringert die Belastung von Blockchains und fördert das Auftreten von Vorgängen wie Transaktionen außerhalb der Kette, während der gesamte Prozess dezentralisiert bleibt.

] Quelle: Elizabeth Stark, Blockstack Summit 2017[/Bildbeschriftung]

Wie es funktioniert

Das Lightning-Netzwerk funktioniert ähnlich wie intelligente Verträge. Grundsätzlich werden dieselben Prinzipien verwendet, um die sofortige Ausführung von Transaktionen mit minimalen Gebühren zu fördern. Um dies anhand eines Beispiels zu veranschaulichen, betrachten wir zwei Benutzer: Alice und Bob. Sie möchten Transaktionen ausführen und führen daher eine Transaktion mit mehreren Signaturen in der Blockchain durch.

Eine Transaktion mit mehreren Signaturen ermöglicht es den Benutzern, eine Adresse oder einen Kanal zu öffnen, über den sie Transaktionen ausführen können. Diese Kanäle erfordern die Signatur der privaten Schlüssel aller am Kanal beteiligten Benutzer, damit eine Transaktion akzeptiert werden kann.

Alice und Bob möchten eine Transaktion im Wert von insgesamt 20 US-Dollar durchführen. Als solches verpflichtet Bob 15 US-Dollar und Alice 5 US-Dollar, um in einen Zahlungskanal von 20 US-Dollar einzutreten. In der Blockchain wird nur die erste Transaktion angezeigt, die Bob und Alice ausgeführt haben, um den Kanal zu betreten. Während dieser Kanal existiert, können Bob und Alice beliebig oft Münzen umtauschen, ohne dass zusätzliche Gebühren anfallen.

] Quelle: Elizabeth Stark, Blockstack Summit 2017[/Bildbeschriftung]

Nun stellt sich die Frage: Was hindert einen der Benutzer daran, einfach alle Gelder der anderen Person zu stehlen? Es gibt einen kryptografischen Beweis, mit dem alle über den Zahlungskanal geänderten Zustände (Transaktionen) rückgängig gemacht werden können. Nehmen wir an, Alice versucht, alle Münzen von Bob zu stehlen. In diesem Fall kann Bob einfach zur Blockchain zurückkehren und den kryptografischen Beweis verwenden, um nicht nur seine Münzen, sondern auch die von Alice als Strafe zurückzubekommen.

Nehmen wir außerdem an, Bob verliert für einige Zeit die Internet-Abdeckung, aber Alice möchte, dass ihr Geld vom Vertrag befreit wird. Zahlungskanäle sind eigentlich zeitlich begrenzte Verträge. Dies bedeutet, dass Alice selbst dann, wenn Bob die Konnektivität verliert, ihr Geld nach Ablauf der Zeitüberschreitung problemlos abheben kann. Daher schützt das Lightning-Netzwerk Benutzer vor Betrug durch Gegenparteien und Benutzer können miteinander Transaktionen durchführen, ohne sich gegenseitig vertrauen zu müssen.

Blockchain ist das Gericht

Der Hauptmieter des Lightning-Netzwerks ist, dass es Benutzer vor Kontrahentenrisiken schützt. Was tatsächlich passiert, ist, dass die zugrunde liegende Blockchain, auf der das Lightning-Netzwerk basiert, als Richter fungiert.

Darüber hinaus basiert das Lightning-Netzwerk auf intelligenten Verträgen, die auf der zugrunde liegenden Blockchain basieren. Die einzige Ergänzung ist die Timeout-Funktion, mit der Benutzer ihr Geld nach Ablauf sicher abheben können.

Nehmen wir daher an, Bob und Alice gehen einen Zahlungskanal ein und können jetzt so viele Transaktionen ausführen, wie sie möchten. Wenn jedoch einer von ihnen versucht, betrügerische Transaktionen auszuführen, kann der andere Benutzer zur Blockchain zurückkehren und seine Rückzahlung von der anderen Partei verlangen, mit der er einen Vertrag abgeschlossen hat.

In diesem Szenario ist die Blockchain der Richter und ähnelt der Funktionsweise von Verträgen im wirklichen Leben. Sie können einen Vertrag mit anderen Parteien abschließen, ohne vor Gericht gehen zu müssen. Das Lightning-Netzwerk funktioniert auf ähnliche Weise.

Elizabeth Stark erklärt auf dem Blockstack-Gipfel 2017:

„Grundsätzlich funktioniert der Blitz so, dass er die Blockchain als Schiedsrichter verwendet. Die Blockchain ist ein Gericht und ähnelt der Art und Weise, wie Sie Verträge im wirklichen Leben haben, und nicht jeder Vertrag geht vor Gericht. Auf diese Weise könnten Sie Tausende oder vielleicht Millionen Male Transaktionen durchführen und sich dann mit der zugrunde liegenden Blockchain abfinden. Wenn jemand versucht, Sie zu betrügen, oder wenn sie einfach verschwinden, wissen Sie, dass die Blockchain dazu dient, Ihre Transaktion zu sichern. “

Sie fasst das Prinzip hinter Lightning Network perfekt in einem Einzeiler zusammen:

„Blockchain ist ein globaler, dezentraler Richter, der nicht bestochen werden kann”

Das Lightning-Netzwerk fördert auch die Ausführung von Transaktionen zwischen verschiedenen Blockchains. Dies bedeutet, dass Benutzer, die unterschiedliche Kryptowährungen besitzen, problemlos Transaktionen ausführen und ihre Token über das Lightning-Netzwerk austauschen können. Dieser Prozess wird als kettenübergreifende Atom-Swaps bezeichnet.

Kettenübergreifende Atom-Swaps klingen wie etwas aus einem Chemiebuch, aber keine Sorge, in der Kryptowährung gibt es keine Chemie, nur Informatik. Mithilfe des Prozesses der kettenübergreifenden Atom-Swaps kann das Lightning-Netzwerk sogar Transaktionen zwischen zwei verschiedenen Kryptowährungen verarbeiten. Derzeit unterstützt das Lightning-Netzwerk nur kettenübergreifende Atom-Swaps zwischen den Blockchains von Bitcoin und Litecoin.

Auf diese Weise können Benutzer Transaktionen untereinander ausführen, selbst wenn einer über Bitcoin und der andere über Litecoin verfügt. Dieser Prozess umfasst einen Zwischenknoten zwischen den beiden Benutzern, der über die Liquidität in beiden Währungen verfügt, die behandelt werden. Das Schöne an diesem ganzen Prozess ist, dass er vollständig dezentralisiert ist.

Dies ist nur der Anfang

Das Lightning-Netzwerk ist nicht die erste von Layer-2-Anwendungen, die auf der Blockchain basieren, und es wird sicherlich nicht die letzte sein. Die Einführung des Lightning-Netzwerks und seine schnelle Akzeptanz mit derzeit über 1.268 Knoten im Netzwerk zeigen jedoch, dass die Cryptocurrency-Community es satt hat, lange Zeiträume zu warten, die Tage erreichen können, um ihre Transaktionen zu validieren. Sie benötigen schnelle Plattformen wie das Lightning Network.

In Zukunft können wir uns auf Layer-3-Anwendungen freuen, die mit Layer-2-Anwendungen kommunizieren und Daten mit der zugrunde liegenden Blockchain teilen können. Für alle, die sich mit dem Basisnetzwerk auskennen, ähnelt dies der Verallgemeinerung der 7 OSI-Netzwerkebenen durch die TCP / IP-Protokolle. Die dritte Schicht ermöglicht möglicherweise komplexere Anwendungen, mit denen die Blockchain komplizierte Aufgaben ausführen kann, die zuvor in einem öffentlichen Hauptbuch nicht ausgeführt werden konnten.