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Was ist ein Blitznetz und wie funktioniert es?

Was ist ein Blitzschutznetz?

Das Lightning Network ist eine zweite Ebene, die der Bitcoin's (BTC) Blockchain, die Off-Chain-Transaktionen ermöglicht, d.h. Transaktionen zwischen Parteien, die nicht im Blockchain-Netzwerk sind. Mehrere Zahlungskanäle zwischen Parteien oder Bitcoin Nutzer bilden die zweite Ebene. Ein Lightning Network-Kanal ist eine Zwei-Parteien-Transaktionsmethode, bei der Parteien Zahlungen voneinander tätigen oder empfangen können. Schicht zwei verbessert die Skalierbarkeit der Blockchain Anwendungen durch die Verwaltung von Transaktionen außerhalb des Blockchain Mainnet (Schicht eins) und profitiert gleichzeitig von dem leistungsstarken dezentralen Sicherheitsparadigma des Mainnets.

Die Skalierbarkeit ist ein wesentliches Hindernis, das die breite Einführung von Kryptowährungen einschränkt. Bei richtiger Skalierung kann ein Blockchain-Netzwerk Millionen bis Milliarden von Transaktionen pro Sekunde (TPS) verarbeiten. In diesem Zusammenhang erhebt das Lightning Network niedrige Gebühren, indem es Transaktionen außerhalb der Kette abwickelt und abrechnet. Dies ermöglicht neue Anwendungsfälle wie sofortige Mikrozahlungen, die das traditionelle Rätsel "Kann man mit Kryptowährungen Kaffee kaufen?

Die Absicht ist zwar vorhanden, aber das Lightning Network kämpft immer noch damit, das Problem zu lösen, und führt sogar verschiedene Probleme wie niedrige Routing-Gebühren und bösartige Angriffe ein. Zum Beispiel wird eine kleine Gebühr verlangt, um einen Zahlungskanal zu öffnen und zu schließen. Zu diesen geringen Gebühren kommen noch Routing-Gebühren hinzu, die an die Knotenpunkte gehen, die die Transaktionen validieren.

Nun stellt sich die Frage: Wenn die Weiterleitungsgebühr so niedrig ist, warum sollte ein Knotenpunkt diese Transaktion validieren wollen?

Die klare Antwort ist, dass Bergleute validieren kleinere Transaktionen oft nicht, da sie für die Validierung unbedeutender Transaktionen geringere Gebühren erhalten. Infolgedessen zahlen die Händler eine Weiterleitungsgebühr und müssen möglicherweise lange warten, bis die Transaktion validiert wird. Bei böswilligen Angriffen könnte ein böswilliger Akteur verschiedene Zahlungskanäle einrichten und sie alle auf einmal schließen. Diese Kanäle müssen dann validiert werden, was den legitimen Kanälen in die Quere kommt und das Netz überlastet. Während der Überlastung könnte der Angreifer Gelder abziehen, bevor die legitimen Parteien von der Situation erfahren.

Eine kurze Geschichte des Blitznetzes

Das Lightning Network wurde 2015 von zwei Forschern, Thaddeus Dryja und Joseph Poon, in einem Papier mit dem Titel "The Bitcoin Lightning Network". Ihre Schriften basierten auf früheren Diskussionen über Zahlungskanäle von Satoshi Nakamoto, dem anonymen Schöpfer von Bitcoin. Nakamoto beschrieb Zahlungskanäle gegenüber seinem Entwicklerkollegen Mike Hearn, der die Gespräche 2013 veröffentlichte.

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Die Zusammenfassung des Papiers beschreibt ein Off-Chain-Protokoll, das aus Zahlungskanälen besteht. Innerhalb von Zahlungskanälen können zwei nicht vertrauenswürdige Parteien Werte übertragen, ohne das Mainnet zu überlasten, da die Kanäle außerhalb der Kette existieren. Off-Chain-Kanäle wurden entwickelt, um das Skalierbarkeitsproblem von Bitcoin zu lösen. Dryja und Poon erläuterten anschließend, dass Visa während der Feiertage 2013 einen Spitzenwert von 47.000 TPS erreichte. Für Bitcoin Um auch nur annähernd an das TPS von Visa heranzukommen, müssten acht Gigabyte an Transaktionen pro Block bewältigt werden, was nicht annähernd den Möglichkeiten der aktuellen Blockchain entspricht. Ursprünglich konnte Bitcoin nur sieben Transaktionen pro Sekunde bewältigen, wenn man davon ausgeht, dass diese Transaktionen jeweils etwa 300 Byte groß waren. Außerdem hatten die Bitcoin-Blöcke zu dieser Zeit nur ein Transaktionslimit von einem Megabyte, so dass sicherlich nicht annähernd 47.000 Bitcoin-Transaktionen in einen Block passen würden. Die Off-Chain-Zahlungskanäle des Lightning Network wurden geschaffen, um die mangelnde Skalierbarkeit von Bitcoin zu beheben, da die Kanäle es ermöglichen, dass verschiedene, kleinere Transaktionen existieren, ohne das Netzwerk zu überlasten.

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Im Jahr 2016 gründeten Dryja und Poon (mit einigen anderen Mitwirkenden) Lightning Labs, ein Unternehmen, das sich der Entwicklung des Lightning Network widmet. Trotz verschiedener Änderungen der Teammitglieder im Laufe der Zeit arbeitete Lightning Labs daran, das Protokoll mit dem Kern des Lightning Network kompatibel zu machen. Bitcoin-Netzwerk. Ein Durchbruch wurde nach dem SegWit-basierten Soft Fork von Bitcoin im Jahr 2017 möglich, der Platz für mehr Transaktionen in jedem Block freimachte und einen langjährigen Bitcoin-Bug namens Transaction Malleability beseitigte. Der Bug ermöglichte es Nutzern, Transaktionen zu fälschen, das Netzwerk zu belügen und Bitcoin in ihren Wallets zu behalten.

Dank der Tests vor der Markteinführung konnten die Entwickler Apps auf dem Lightning Network sofort.
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Zu den Anwendungen gehören einfache Anwendungsfälle wie Geldbörsen und Glücksspiel Plattformen, die sich die Macht der Mikrotransaktionen des Lightning Network.

Im Jahr 2018 hat Lightning Labs schließlich eine Beta-Version seiner Lightning Network-Implementierung in die Bitcoin mainnet. Zu dieser Zeit begannen Persönlichkeiten des öffentlichen Lebens wie Twitter-Gründer Jack Dorsey mit ihrer Beteiligung an dem Projekt. So stellte Dorsey beispielsweise eine Gruppe von Entwicklern ein, die sich ausschließlich auf die Entwicklung des Lightning Network konzentrieren sollten und bezahlte sie in Bitcoin. Er plant auch, das Lightning Network in Zukunft in Twitter zu implementieren.

Das Lightning-Netzwerk: Wie funktioniert es?

Dieses Protokoll ermöglicht die Einrichtung eines Peer-to-Peer-Zahlungskanals zwischen zwei Parteien, z. B. zwischen einem Kunden und einem Coffee-Shop. Sobald der Kanal eingerichtet ist, können sie eine unbegrenzte Anzahl von Transaktionen senden, die fast sofort und kostengünstig sind. Es fungiert als ein eigenes kleines Hauptbuch, mit dem die Nutzer auch kleinere Waren und Dienstleistungen wie Kaffee bezahlen können, ohne das Bitcoin-Netzwerk zu beeinträchtigen.

Um einen Zahlungskanal einzurichten, muss der Zahler eine bestimmte Menge an Bitcoin im Netzwerk sperren. Sobald der Bitcoin gesperrt ist, kann der Empfänger nach eigenem Ermessen Beträge in Rechnung stellen. Wenn der Kunde den Kanal offen halten möchte, kann er immer wieder Bitcoin hinzufügen.

Durch die Nutzung eines Lightning Network-Kanals können beide Parteien miteinander Transaktionen durchführen. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Transaktionen auf dem Bitcoin Blockchain werden einige Transaktionen anders gehandhabt. Wenn zum Beispiel zwei Parteien einen Kanal öffnen und schließen, werden sie nur in der Hauptblockchain aktualisiert.

Die beiden Parteien können unbegrenzt Gelder untereinander transferieren, ohne die Hauptblockchain zu informieren. Da nicht alle Transaktionen innerhalb einer Blockchain von allen Knoten genehmigt werden müssen, beschleunigt diese Strategie die Transaktionszeiten erheblich. Lightning Network-Knoten, die in der Lage sind, Transaktionen weiterzuleiten, werden durch die Kombination einzelner Zahlungskanäle zwischen den betroffenen Parteien gebildet. Das Lightning Network ist also das Ergebnis der Verknüpfung vieler Zahlungssysteme.

Wenn die beiden Parteien beschließen, die Transaktion zu beenden, können sie den Kanal schließen. Alle Informationen des Channels werden dann zu einer einzigen Transaktion zusammengefasst, die zur Aufzeichnung an das Bitcoin-Mainnet gesendet wird. Die Konsolidierung stellt sicher, dass Dutzende kleiner Transaktionen das Netzwerk auf einmal überschwemmen, indem sie zu einer einzigen Transaktion zusammengefasst werden, deren Validierung für die Knotenpunkte weniger Zeit und Mühe erfordert. Ohne Zahlungskanäle kommen kleinere Transaktionen den größeren in die Quere, wodurch das Netzwerk überlastet wird und die Knoten noch mehr zu validieren haben.

Nehmen wir zum Beispiel an, Mike geht jeden Tag in ein lokales Café und möchte mit Bitcoin. Er könnte eine kleine Transaktion für jede Kaffeetasse durchführen, aber aufgrund von Bitcoins Skalierungsproblemen kann die Validierung der Transaktion über eine Stunde dauern. Mike muss auch die hohen Gebühren des Bitcoin-Netzwerks bezahlen, obwohl er nur eine kleine Transaktion durchführt. Kleine Transaktionen funktionieren mit traditionellen Zahlungsmethoden wie einer Karte, weil Unternehmen wie Visa die Infrastruktur haben, um mehr als 24.000 TPS zu verarbeiten. Im Gegensatz dazu kann Bitcoin an einem normalen Tag sieben TPS validieren.

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Mit dem Lightning Network kann Mike einen Zahlungskanal mit dem Coffee Shop eröffnen. Jeder Kaffeekauf wird innerhalb dieses Kanals erfasst, und der Laden wird trotzdem bezahlt. Die Transaktion ist billig oder möglicherweise sogar kostenlos und erfolgt sofort. Wenn die Bitcoin, mit denen der Kanal eröffnet wurde, aufgebraucht sind, kann Mike den Kanal schließen oder ihn wieder auffüllen. Wenn ein Kanal geschlossen wird, werden alle seine Transaktionen in der Bitcoin-Blockchain aufgezeichnet.

Das Lightning Network erstellt einen intelligenten Vertrag zwischen zwei Parteien. Die Vertragsregeln werden bei der Erstellung in den Vertrag kodiert und können nicht gebrochen werden. Der Code des intelligenten Vertrags stellt auch sicher, dass die Vertragserfüllung automatisch erfolgt, da die Verträge zunächst mit voreingestellten Anforderungen erstellt werden, denen alle beteiligten Parteien zustimmen. Sobald diese Anforderungen erfüllt sind, z. B. wenn ein Kunde den richtigen Betrag für einen Kaffee bezahlt, wird der Vertrag automatisch und ohne Zutun Dritter erfüllt. Das Lightning Network anonymisiert die Transaktionen innerhalb eines Zahlungskanals, sobald sie validiert sind. Jeder kann nur den gesamten Werttransfer sehen, nicht aber die einzelnen Transaktionen innerhalb dieses Kanals.

Es ist durchaus möglich, Transaktionen ohne jegliche Einschränkungen außerhalb der Blockchain durchzuführen. Bei Transaktionen außerhalb der Blockchain kann man darauf vertrauen, dass sie die Blockchain durchsetzen, da sie im Mainnet landen, sobald die Zahlungskanäle geschlossen sind. Das Mainnet ist der Schiedsrichter für alle Transaktionen. Während Off-Chain-Protokolle ihr eigenes Hauptbuch haben, ist dieses Hauptbuch immer in die Mainchain integriert, was der Kern des Lightning Network ist. Nur wenn es eine Mainchain gibt, auf der man aufbauen kann, können Off-Chain-Protokolle existieren.

Vorteile des Lightning Network

Die offensichtlichen Vorteile des Lightning Network sind schnellere und billigere Transaktionen, die Micropayments in einer Weise ermöglichen, die zuvor nicht möglich war. Ohne das Lightning Network müssten Nutzer hohe Gebühren für eine einfache Transaktion zahlen und dann eine Stunde oder länger auf die Validierung warten. Längere Wartezeiten treten bei kleineren Transaktionen auf, da die Miner sich dafür entscheiden, größere Transaktionen zu validieren, weil sie dafür größere Belohnungen erhalten.

Das Lightning Network ist mit der Bitcoin-Blockchain verbunden, es existiert als eine Schicht über ihr. Die Verbindung bedeutet, dass das Lightning Network weiterhin von den Sicherheitsprotokollen von Bitcoin profitiert. Die Nutzer können dann die Haupt Blockchain für größere Transaktionen zu nutzen und für kleinere Transaktionen auf die Off-Chain des Lightning Network auszuweichen, ohne sich um die Sicherheit sorgen zu müssen. Die Lightning Network-Zahlungskanäle bieten auch private Transaktionen, da Zuschauer keinen Blick auf jede einzelne Transaktion werfen können, sondern nur auf das Gesamtpaket.

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Die Nachteile von Lightning Network

Man muss sich eine Brieftasche die mit dem Lightning Network kompatibel sind, um die Vorteile des Lightning Network nutzen zu können. Während es einfach ist, eine Wallet zu finden, die mit dem Lightning Network funktioniert, muss ein Nutzer sie von einer traditionellen Bitcoin-Wallet aus finanzieren. Die anfängliche Transaktion von der traditionellen zur Lightning Network-Wallet kostet eine Gebühr, so dass die Nutzer einige Bitcoin verlieren, um mit dem Protokoll zu interagieren. Nachdem das Geld in der Lightning Network Wallet ist, müssen die Nutzer ihre Bitcoin sperren, um einen Zahlungskanal zu erstellen.

Das Senden von Bitcoin zwischen Wallets kann lästig und teuer sein, was für neue Nutzer abschreckend wirkt. Allerdings können einige Wallets sowohl On- als auch Off-Chain-Zahlungen ohne Gebühren abwickeln, und der Komfort wird sich mit der Zeit wahrscheinlich verbessern.

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Wenn einer der Teilnehmer des Zahlungskanals beschließt, einen Teil des Geldes abzuheben, muss er aktiv einen Kanal schließen und den Betrag erhalten. Bitcoin zurück, bevor sie die Mittel verwenden. Es ist zum Beispiel nicht möglich, ein wenig Geld abzuheben und den Kanal offen zu lassen. Selbst das Schließen oder Öffnen eines Zahlungskanals erfordert von beiden beteiligten Parteien eine anfängliche Transaktion, die so genannte Weiterleitungsgebühr. Obwohl die Eröffnung eines Kanals vom Konzept her einfach ist, machen all diese zusätzlichen Zahlungen das Verfahren teurer, als es vielen potenziellen Nutzern lieb ist.

Eines der größten Probleme mit dem Lightning Network ist jedoch der Betrug bei Offline-Transaktionen. Wenn ein Teilnehmer eines Zahlungskanals beschließt, diesen zu schließen, während die andere Partei offline ist, kann die erste Partei die Gelder stehlen. Wenn die zweite Partei schließlich online geht, ist es zu spät, etwas zu unternehmen. Der Betrüger kann einfach offline bleiben und hat keine Möglichkeit, mit ihm in Kontakt zu treten.

Außerdem leidet das Lightning Network unter Fehlern wie steckengebliebenen Zahlungen, d.h. ausgehenden Transaktionen, die nicht verifiziert werden können. Das Bitcoin-Netzwerk wird eine steckengebliebene Zahlung erstatten, aber es kann Tage dauern, um sie zu erhalten, da gültige Transaktionen bei der Verifizierung mehr Priorität haben als steckengebliebene.

Und selbst wenn das Lightning Network alle Probleme löst, gibt es immer noch den Fall der Regulierungsbehörden. Die Regulierungsbehörden könnten Schwierigkeiten haben, das Lightning Network ausreichend zu verstehen, um eine angemessene Gesetzgebung zu erlassen. Wenn die Regulierungsbehörden Schwierigkeiten haben, könnten auch die Mainstream-Krypto-Nutzer Schwierigkeiten haben, das Lightning Network zu nutzen. Selbst wenn die Regulierungsbehörden das Protokoll verstehen, könnten sie das Lightning Network aufgrund seiner Anonymität nicht zulassen. Anonyme Transaktionen könnten die Gesetzgeber abschrecken, da sie nur eine abgeschlossene Transaktion sehen können, nachdem ein Nutzer seinen Zahlungskanal geschlossen hat, nicht aber die einzelnen Transaktionen innerhalb eines Kanals.

Die Zukunft des Lightning Network

Zum Glück für das Lightning Network ist die Akzeptanz jedoch im Steigen begriffen. Laut DappRadar gibt es über $110 Millionen in Bitcoin die in das Lightning Network eingebunden sind. Das können Menschen sein, die für Waren und Dienstleistungen bezahlen, Apps nutzen, Glücksspiele spielen und mehr.

Einige Apps sind für die Nutzung des Netzwerks unerlässlich, wie etwa Lightning Network-kompatible Wallets. Da das Lightning Network ein vom Bitcoin-Mainnet getrenntes Protokoll ist, benötigt es eine andere Art von Wallet, damit Nutzer Zahlungskanäle erstellen können. Trader können das Lightning Network ohne optimierte Wallets nicht nutzen. Wenn die Akzeptanz des Lightning Network weiter zunimmt, kann die Branche erwarten, dass mehr Wallet-Entwickler Lightning Network-Unterstützung integrieren. Engagierte Nutzer können auch zu einem Knotenpunkt werden, was die Transaktionszeiten im Lightning Network beschleunigt.

Es ist auch erwähnenswert, dass die Entwicklung von Lightning erweitert wurde, um als Layer-two-Lösung für verschiedene Projekte zu arbeiten. Kryptowährungsbörsen beginnen ebenfalls, das Protokoll zu unterstützen, um das Lightning Network so vielen Händlern wie möglich zugänglich zu machen. Börsen, die das Lightning Network integrieren, ermöglichen Händlern die Abhebung kleinerer Beträge von Bitcoin billig und sofort (auch wenn Bitcoin überlastet ist). Ohne das Lightning Network könnten die Nutzer aufgrund der traditionellen Bitcoin-Technologie unter hohen Transaktionsgebühren und Wartezeiten leiden.

Watchtowers, ein Drittanbieter-Schutzdienst, der aus verschiedenen spezialisierten Knotenpunkten besteht, wurde ebenfalls in das Lightning Network aufgenommen. Einige Knotenpunkte gehen von Zeit zu Zeit offline und lassen ihre Zahlungskanäle für Offline-Transaktionsbetrug offen. Anstatt seinen Kanal unbeaufsichtigt zu lassen, kann ein Teilnehmer eine geringe Gebühr an einen Wachturm zahlen und einen Signifikanten für die Kanaltransaktion angeben. Der Wachturm verwendet den Signifikanten, um den Kanal des Nutzers unter allen anderen zu identifizieren, und behält ihn im Auge.

Wenn der Watchtower böswillige Aktivitäten feststellt, z. B. den Versuch der Gegenpartei, den Zahlungskanal zu schließen, friert er die Gelder automatisch ein und erstattet sie dem Offline-Nutzer zurück. Der Watchtower bestraft auch die böswillige Partei, indem er ihre Gelder aus dem Kanal entfernt.

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