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Neue und alte Herausforderungen des Lightning-Netzwerks erklärt!

Am von

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Vor genau sechs Jahren, also am 8. Januar 2018, fand im damals noch sehr jungen Lightning-Netzwerk die erste „richtige“ Zahlung statt – ein Nutzer bezahlte damals mit Bitcoin für einen VPN-Service bei TorGuard. Der Anbieter war der erste, bei dem man mit Bitcoin über das unerprobte und als „reckless“ geltende Lightning-Netzwerk bezahlen konnte. Sogar die Kosten sollten übernommen werden, falls doch irgendetwas schiefgehen sollte.

Seither hat sich das Netzwerk enorm weiterentwickelt. Über 5.000 BTC in fast 60.000 Zahlungskanälen ermöglichen täglich schnelle und kostengünstige Zahlungen mit Bitcoin, ob für ein Bier auf einem Bitcoin-Event, eine kleine Spende für einen guten Beitrag auf Nostr oder das „orangepillen“ eines interessierten Anfängers. Doch das Lightning-Netzwerk hat auch seine Probleme und Eigenheiten. Einige davon ergeben sich inhärent aus dem Design, und sind damit auch schon länger bekannt, während andere sich erst mit der Zeit herausstellten. In einem Beitrag auf Stacker News fasst ein Entwickler der Mutiny Wallet seine Erfahrungen mit Herausforderungen und Problemen von Lightning zusammen und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung. Dem schließen wir uns an, und fassen die Punkte von Ben Carman für euch zusammen.

In den letzten Monaten scheint es, als wäre die Bitcoin-Community immer skeptischer gegenüber dem Lightning-Netzwerk geworden. Um ehrlich zu sein, aus gutem Grund. Im Jahr 2017 wurde uns ein dezentrales Zahlungsnetzwerk versprochen, das immer günstige Zahlungen ermöglichen könnte und in dem jeder seine eigene Node betreiben würde. Heutzutage benutzt der durchschnittliche Lightning-Benutzer nicht wirklich Lightning; er nutzt einfach einen Custodial-Service, während diejenigen, die eine eigene Lightning-Node betreiben, dies oft als mühsame Aufgabe empfinden.

@benthecarman auf stacker.news

Channel Liquidität

Eines der grundlegenden Eigenschaften von Zahlungskanälen im Lightning-Netzwerk ist gleichzeitig auch ein häufiges Problem für die Nutzererfahrung. Um eine Zahlung zu versenden, reicht es nicht aus, einen Kanal mit einem ausreichenden Gesamtbetrag zu verwalten. Ob das Verhältnis stimmt, also die Aufteilung der Bitcoin auf die beiden Teilnehmer, ist entscheidend. Wer sich mit Lightning beschäftigt hat, kennt dieses Grundprinzip natürlich, doch beim durchschnittlichen Endnutzer führt es auch heute noch regelmäßig zu Verwirrung. Oftmals ist nicht klar, wieso die eine Zahlung nahezu kostenlos war, und die andere wiederum teure Gebühren mit sich zog.

Lese-Tipp: Das Lightning-Netzwerk einfach erklärt!

Technische Ansätze, um die Nutzererfahrung rund um das „Problem“ der Liquidität von Zahlungskanälen anzugehen, gibt es natürlich, und diese werden auch stetig weiterentwickelt. Die non-custodial Lightning-Wallet Phoenix setzt beispielsweise auf „Splicing“, um Liquidität in einem Kanal nachträglich möglichst effizient anzupassen. Auch Ben Carman selbst arbeitet bei Munity an ähnlichen Verbesserungen. Mangelhafte Nutzererfahrung ist alles andere als „unlösbar“, sondern benötigt schlichtweg viel Zeit. Die Herausforderung dahinter kann man zwar nicht einfach so loswerden, doch zumindest vor dem Nutzer möglichst verbergen.

Hat man aber einen Lightning-Kanal mit ausreichend Liquidität eröffnet, können theoretisch unendlich viele, nahezu kostenlose Zahlungen folgen – oder nicht? Tatsächlich ist man als Lightning-Nutzer auch während der Nutzung eines Kanals mehr oder weniger indirekt an die Gebührensituation im Bitcoin-Netzwerk gebunden, was den meisten Nutzern gar nicht bewusst sind. Hat man einen kleinen Zahlungskanal mit relativ wenig eingehender Liquidität, so würde man erwarten, diese auch vollständig erhalten zu können. Tatsächlich muss aber der Gebührenbetrag für eine potenzielle on-chain Transaktion reserviert werden. Durch diese Transaktion „für den Notfall“ ist das Lightning-Netzwerk schließlich erst sicher und kann vertrauenslos funktionieren.

Selbst wenn man alles richtig macht, Liquidität versteht und genug [Sats] für die Zahlung hat, funktioniert es manchmal trotzdem nicht, weil die on-chain Gebühren zu hoch sind. Das ist ziemlich entmutigend, denn ist es nicht der ganze Sinn von Lightning, keine on-chain Gebühren zahlen zu müssen? Grundsätzlich könnten alle aktuellen Lightning-Kanäle komplett nutzlos werden, wenn die on-chain Gebühren hoch genug wären, weil eine einzige Zahlung zu viele Reserven erfordern würde.

@benthecarman auf stacker.news

So überspitzt diese Formulierung auch sein mag, sie hat einen wahren Kern. Die Gebühren im Bitcoin-Netzwerk beeinflussen Nutzer des Lightning-Netzwerks nicht nur während dem Öffnen und Schließen von Zahlungskanälen, sondern auch während der Nutzung. Entsprechend müssen Zahlungskanäle entweder groß genug geplant werden – ähnlich wie auch allgemein beim Verwalten von UTXO – oder es müssen in irgendeiner Form zusätzliche Bitcoin-Bestände für Reserven genutzt werden. Ersteres ist für den Betrieb einer eigenen Lightning-Node gar nicht so einfach umsetzbar, während beides erneut die Nutzererfahrung mindern kann.

Lese-Tipp: Sind kleine Zahlungen im Lightning-Netzwerk überhaupt sicher?

Interaktivität

Der zweite große Themenblock, wenn es um die Herausforderungen und Probleme von Lightning geht, ist die Notwendigkeit, für den Empfang einer Zahlung online sein zu müssen. Lightning ist grundsätzlich ein interaktives Protokoll, für eine Zahlung von Alice an Bob muss auch Bob aktiv werden – mit seinen privaten Schlüsseln. Auch diese Eigenschaft resultiert am Ende des Tages erneut in schlechterer Nutzererfahrung. Im Bitcoin-Netzwerk selbst kennt man es schließlich genau andersherum: Hat man eine Adresse einmal veröffentlicht, kann jeder Nutzer, so oft und wann er oder sie möchte, eine Transaktion tätigen.

Es gab einige Versuche, dies zu umgehen, am bemerkenswertesten waren Zeus Pay Lightning-Adressen. Diese funktionierten im Wesentlichen, indem sie einfach „feststeckende“ Zahlungen erstellten und darauf warteten, dass der Empfänger online kam, um sie zu beanspruchen. Dies führte bei vielen Nutzern aber zu erheblichen Problemen und zwang uns bei Mutiny sogar dazu, Nutzer daran zu hindern, sie zu bezahlen, weil es zu vielen erzwungenen Kanal-Schließungen führte.

@benthecarman auf stacker.news
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Lightning skaliert gut

Bei all den negativen Aussagen sollte man aber keinesfalls die Hoffnung in das Lightning-Netzwerk aufgeben. Die Skalierung von Bitcoin mit einem Second-Layer wie dem Lightning-Netzwerk ist grundsätzlich mit Kompromissen verbunden – darum kommt man nicht herum. Umso wichtiger ist es also, die aktuellen Herausforderungen anzusprechen und an Lösungen zu arbeiten.

Lightning ist immer noch grundsätzlich ein fantastisches Zahlungsprotokoll, aber die Begrenzung besteht darin, dass es Skalierung erfordert. Grundsätzlich verschwinden alle Probleme, die ich skizziert habe, wenn man eine große Lightning-Node mit viel Liquidität und hoher Betriebszeit hat. Vielleicht sollten wir also darauf optimieren. Der Markt sagt uns das bereits seit Jahren: Über 90% der Lightning-Nutzer verwenden Custodial-Wallets, weil es in großem Maßstab so viel besser funktioniert. Wie können wir also große Lightning-Nodes ohne Custodial-Wallets nutzen?

@benthecarman auf stacker.news

Die Beobachtung, dass Lightning an sich sehr gut skaliert, also mit einer großen Node, die viele Kanäle mit hoher Liquidität verwaltet, ist sowohl Fluch und Segen zugleich. Zum einen liegt genau hier der Grund begraben, warum Custodial-Anbieter wie Wallet of Satoshi & Co. so beliebt sind – es ist schlichtweg bequem und unkompliziert. Zum anderen ist genau hier auch ein Lösungsansatz zu finden: Nutzer verwalten ihre eigenen Schlüssel, nutzen aber Infrastruktur von größeren Anbietern für eine kleine Gebühr. Nur ganz so einfach wie es klingt, ist es dann doch nicht.

Ein Schritt zurück

Die Kernfrage für die Skalierung von Bitcoin als weltweites Zahlungsmittel lautet: Wie können wir sowohl den Besitz von Bitcoin, als auch das Bezahlen mit Bitcoin skalieren, ohne dabei auf Custodial-Dienstleister zurückzugreifen? Carman und viele andere sehen in Lightning nur eine teilweise Lösung für diese Problemstellung, denn Lightning skaliert nicht direkt den Besitz von Bitcoin, sondern „nur“ individuelle Zahlungen.

Den Besitz von einer bestimmten Menge Bitcoin, also die Kontrolle über einen UTXO, kann man aktuell im Bitcoin-Netzwerk eigentlich nur mithilfe von Multisig auf mehrere Personen aufteilen. Multisig bringt allerdings wieder das Problem der Interaktivität mit sich und im Grunde nähert man sich mit diesem Gedankengang schnell der Funktionsweise von Lightning an. Der Platz auf der Bitcoin-Blockchain ist bewusst begrenzt und auch eine Erhöhung der Blockgröße ändert an dieser Realität, vor allem langfristig, rein gar nichts. Die maximale Anzahl an UTXO, die vom Bitcoin-Netzwerk effektiv abgebildet werden kann, schränkt also indirekt auch die Nutzung des Lightning-Netzwerks ein bzw. erhöht die damit verbunden Kosten – entweder in Form von Gebühren oder von neuen Kompromissen.

Covenants

Nicht grundlos werden die zahlreichen Vorschläge, sogenannte Covenants im Bitcoin-Netzwerk umzusetzen, aktuell so intensiv diskutiert. Auf Blocktrainer.de haben wir erst kürzlich die aktuelle Debatte um das nächste Bitcoin-Upgrade aufgegriffen. Ob man nun von OP_CAT, OP_CTV, ANYPREVOUT, oder einem anderen Vorschlag spricht; vereinfacht gesagt, würden es Covenants technisch ermöglichen, die Besitzansprüche auf einen einzelnen UTXO auf sehr viele Nutzer aufzuteilen. Ein Beispiel hierfür ist das Ark-Protokoll, welches zwar selbst eigene Kompromisse mit sich bringt, aber wiederum im Gegensatz zu Lightning keine Interaktivitäts- oder Liquiditäts-Probleme mit sich bringt. Vor allem in Kombination mit Lightning könnten solche Ansätze mit Covenants eine sehr spannende Lösung für die Skalierung von Bitcoin sein. Die Betonung liegt auf könnten, denn weder sind Covenants im Bitcoin-Netzwerk aktiviert, noch gibt es ausgereifte technischen Umsetzungen.

Lese-Tipp: Ark: Vielversprechender neuer Ansatz zur Skalierung von Bitcoin?

Fedimints

Auch wenn der Kompromiss über einen Custodial-Anbieter sicherlich nicht ideal ist, er muss technisch nicht ganz so dramatisch aussehen, wie man sich das zunächst vorstellt. Mit Fedimints kann das benötigte Vertrauen zumindest minimiert werden und bietet im Gegensatz zu Covenants schon heute einen technisch funktionierenden Lösungsansatz.

Die Zukunft ist jedoch nicht düster. Selbst ohne Covenants können wir Bitcoin weltweit skalieren, wenn auch nicht auf die ideale Weise. Bei Mutiny setzen wir alles daran, Fedimint zu integrieren. Meiner Meinung nach scheint es die beste aktuelle Skalierungslösung für Bitcoin zu sein. Fedimints geben uns die Möglichkeit, die Eigentumsaufteilung über eine Gruppe von UTXOs dynamisch zu gestalten und können über Gateways mit Lightning interoperieren.

@benthecarman auf stacker.news

Fazit

Das Thema der Skalierung von Bitcoin ist derart komplex und facettenreich, dass es unmöglich wäre, alle Aspekte in einem Blog-Artikel ausführlich zu beleuchten. Auch die Kritik am Lightning-Netzwerk ist an der ein oder anderen Stelle vereinfacht dargestellt worden. Weder ist es zielführend (oder gar realistisch), den Untergang des Lightning-Netzwerks zu prophezeien, noch sollte man echte Herausforderungen mit einem „Das wird schon“ abwinken. Stattdessen gilt es, Diskussionen anzustoßen und möglichst viele Meinungen zu hören – gerne könnt ihr diese in unserem kostenlosen Blocktrainer-Forum teilen.

Da aktuell noch keine acht Milliarden Menschen mit Bitcoin bezahlen möchten, und sich daran auch von heute auf morgen nichts ändern wird, mangelt es (noch) nicht an Zeit, genau diese Debatten zu führen und Bitcoin gezielt und gut überlegt weiterzuentwickeln.


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