Skalierungslösungen

Warum Bitcoin skalierbare Lösungen braucht:

Bitcoin steht vor allem aufgrund seiner begrenzten Transaktionsverarbeitungskapazität vor Problemen mit der Skalierbarkeit. Als dezentraler Ledger verarbeitet Bitcoin Transaktionen über ein globales Netzwerk von Knotenpunkten und sorgt so für Sicherheit und Transparenz. Dies geschieht absichtlich, um eine größtmögliche Dezentralisierung in der Hauptkette zu erhalten.

Dieses Design schränkt jedoch den Transaktionsdurchsatz ein, was zu langsameren Transaktionszeiten und höheren Gebühren in Spitzenzeiten führt. Das war von Anfang an klar, und es war unausweichlich, dass skalierbare Lösungen entwickelt werden mussten. Diese Einschränkung behindert das Potenzial des Bitcoins als tägliches Zahlungsmittel und macht ihn weniger wettbewerbsfähig als traditionelle Zahlungssysteme.

Um dieses Problem zu lösen, wurden Skalierungslösungen wie das Lightning Network entwickelt. Das Lightning Network ist ein „Layer 2“-Protokoll, das auf der Bitcoin-Blockchain (Layer 1) arbeitet.

Es ermöglicht schnellere und günstigere Transaktionen, indem es Off-Chain-Zahlungskanäle zwischen den Nutzern schafft. Transaktionen, die auf diesen Kanälen durchgeführt werden, werden nicht sofort in die Blockchain übertragen. Stattdessen wird nur der Endsaldo auf der Hauptblockchain aufgezeichnet, wenn der Kanal geschlossen wird.

Diese Methode reduziert die Belastung der Hauptblockchain erheblich, wodurch Bitcoin ein größeres Transaktionsvolumen verarbeiten kann und für alltägliche Transaktionen und Mikrotransaktionen besser geeignet ist.

Was sind Skalierungslösungen?

Bitcoin-Skalierungslösungen erhöhen die Kapazität des Netzwerks, um mehr Transaktionen zu verarbeiten und die Transaktionsgebühren zu senken. Die erste Schicht, die Bitcoin-Blockchain, hat einen begrenzten Durchsatz und höhere Gebühren bei Spitzenbelastungen.

Du wirst auch verschiedene Begriffe für diese Skalierungslösungen finden. Alles, was auf der Bitcoin-Blockchain abgewickelt wird, wird On-Chain genannt. Alles, was darüber hinaus abgerechnet wird, ohne dass jede einzelne Transaktion aufgezeichnet wird, nennt man Off-Chain.

Es gibt jedoch verschiedene Ebenen für diese Skalierungslösungen. Hier ist ein Überblick darüber, wie diese strukturiert sind:

1. Schicht 1 (On-Chain): Dies ist die Bitcoin-Blockchain selbst. Skalierungslösungen beinhalten die Optimierung der Effizienz der Blockchain, wie die Implementierung von SegWit, das die Blockkapazität erhöht.
   
2. Schicht 2 (Off-Chain): Dies sind Protokolle, die auf der Bitcoin-Blockchain aufbauen. Das bekannteste Beispiel ist das Lightning Network, das Off-Chain-Transaktionen ermöglicht. Die Nutzerinnen und Nutzer öffnen Zahlungskanäle und führen mehrere Transaktionen außerhalb der Blockchain durch, wobei nur der endgültige Status auf der Blockchain aufgezeichnet wird, was die Belastung von Layer 1 erheblich reduziert.
   
3. Schicht 3 (Off-Chain): Diese Protokolle sind in Layer-2-Lösungen integriert. Sie ermöglichen weitere Funktionen, wie z.B. Fiat auf Bitcoin-Schienen oder spezielle Anwendungsfälle für Schwellenländer.

Mit Hilfe dieser Schichten will Bitcoin ein größeres Volumen an Transaktionen effizienter und kostengünstiger abwickeln. Sie ermöglicht auch die Integration des Netzwerks in das tägliche Leben oder baut neue Geschäftsmodelle auf, um Bitcoin in moderne Tech- und Business-Stacks zu integrieren.

Das Lightning Network:

Das Lightning Network ist ein „Layer 2“-Zahlungsprotokoll von Bitcoin. Es ermöglicht schnelle Transaktionen zwischen den teilnehmenden Nodes und wurde als Lösung für das Problem der Skalierbarkeit von Bitcoin vorgeschlagen.

Dadurch, dass Transaktionen außerhalb der Blockchain durchgeführt werden können, wird die Belastung des Netzwerks verringert, was zu schnelleren und kostengünstigeren Transaktionen führt.

Dies ist für bitcoin von entscheidender Bedeutung, da es wichtige Probleme wie hohe Transaktionsgebühren und lange Bestätigungszeiten beseitigt, bitcoin für kleine, alltägliche Transaktionen praktikabler macht und sein Potenzial für eine breite Akzeptanz als digitale Währung erhöht.

Zahlungskanäle:

Die Zahlungskanäle im Lightning Network ermöglichen schnellere und effizientere Transaktionen auf der Bitcoin-Blockchain. Hier ist eine detaillierte Erklärung:

1. Einen Kanal öffnen: Zwei Parteien, z. B. Alice und Bob, eröffnen einen Zahlungskanal, indem sie eine Geldbörse mit mehreren Unterschriften einrichten, bei der beide Parteien die Transaktionen genehmigen müssen. Beide übertragen einen bestimmten Betrag an Bitcoin auf diese Wallet und diese Übertragung wird in der Bitcoin-Blockchain als eine einzige Transaktion aufgezeichnet.
   
2. Off-Chain-Transaktionen: Sobald der Kanal geöffnet ist, können Alice und Bob unbegrenzte Transaktionen außerhalb der Kette durchführen. Diese Transaktionen werden nicht sofort an das Bitcoin-Netzwerk übermittelt. Stattdessen passen sie ihr Guthaben in der Multi-Signatur-Brieftasche an, indem sie für jede Transaktion neue Bilanzen unterschreiben.
   
3. Aufgeschobene Abrechnung: Diese Off-Chain-Transaktionen können schnell abgewickelt werden, ohne dass jedes Mal eine Verifizierung durch Miner oder Blockchain-Gebühren erforderlich ist. Das liegt daran, dass die Transaktionen im Wesentlichen die Gelder umverteilen, die bereits in der Multi-Signatur-Wallet gebunden sind.
   
4. Den Kanal schließen: Wenn Alice und Bob beschließen, den Kanal zu schließen, wird die endgültige Bilanz an das Bitcoin-Netzwerk gesendet. Diese letzte Transaktion, die alle Zwischentransaktionen widerspiegelt, wird dann verarbeitet und in der Blockchain aufgezeichnet.
   
5. Sicherheit und Streitschlichtung: Wenn es zu einem Streitfall kommt oder eine Partei versucht, durch die Übertragung einer alten Bilanz zu betrügen, verfügt das Lightning Network über eingebaute Mechanismen, die es der anderen Partei ermöglichen, den Datensatz anzufechten und zu korrigieren, bevor die endgültige Abrechnung auf der Blockchain bestätigt wird.

Da das Lightning Network Transaktionen außerhalb der Kette durchführt und nur dann auf der Kette abrechnet, wenn der Kanal geschlossen ist, reduziert es die Transaktionslast auf der Bitcoin-Blockchain erheblich und ermöglicht so schnellere und günstigere Transaktionen.

Wie das Routing funktioniert:

So funktioniert das Routing im Lightning Network:

1. Einrichtung von Zahlungskanälen: Zwei Parteien eröffnen einen Zahlungskanal, indem sie eine Multi-Signatur-Wallet erstellen, eine Geldbörse, die sie gemeinsam kontrollieren. Sie übertragen einen bestimmten Betrag an Bitcoin auf diese Wallet und diese erste Transaktion wird in der Bitcoin-Blockchain aufgezeichnet.
   
2. Off-Chain-Transaktionen: Sobald der Kanal geöffnet ist, können die Parteien unbegrenzte Transaktionen untereinander durchführen. Diese Transaktionen werden nicht in der Blockchain aufgezeichnet. Stattdessen passen sie ihr Guthaben in der Multi-Signatur-Geldbörse an.
   
3. Weiterleitung von Zahlungen über Kanäle: Wenn ein/e Nutzer/in Zahlungen an jemanden senden muss, mit dem er/sie keinen direkten Kanal hat, findet das Lightning Network einen Weg durch sein Netzwerk von Kanälen. Dies geschieht, indem die Zahlung über mehrere Kanäle geleitet wird. Wenn Alice zum Beispiel Geld an Dave schicken möchte, aber keinen direkten Kanal hat, könnte das Netzwerk ihre Zahlung über Bob und Carol leiten, vorausgesetzt, Alice hat einen Kanal zu Bob und Bob hat einen Kanal zu Carol, die wiederum einen Kanal zu Dave hat.
   
4. Verwendung von Hashed Timelock Contracts (HTLCs): Zahlungen werden mit HTLCs gesichert, bei denen der Empfänger den Erhalt der Zahlung vor einer bestimmten Frist bestätigen muss, indem er einen kryptografischen Zahlungsnachweis erstellt. Dieser Mechanismus verhindert, dass Gelder verloren gehen oder stecken bleiben, wenn einer der Intermediäre bei einer Multi-Hop-Zahlung nicht kooperiert.
   
5. Schließen von Channels: Wenn die an einem Kanal beteiligten Parteien beschließen, ihn zu schließen, wird der endgültige Stand ihrer Transaktionen in der Bitcoin-Blockchain veröffentlicht. Durch diese Aktion werden ihre On-Chain-Bitcoin-Guthaben entsprechend dem Nettoergebnis ihrer Off-Chain-Transaktionen ausgeglichen.

Dieses Design ermöglicht ein hoch skalierbares System, da die meisten Transaktionen außerhalb der Blockchain abgewickelt werden und nur dann auf der Blockchain landen, wenn Kanäle geöffnet oder geschlossen werden.

Hashed Timelock Contracts (HTLC):

Hashed Timelock Contracts (HTLCs) sind ein wichtiger Bestandteil des Lightning Network, einem „Layer 2“-Zahlungsprotokoll, das schnelle und effiziente Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk ermöglichen soll. HTLCs ermöglichen sichere, vertrauenslose Transaktionen zwischen Parteien, ohne dass Vermittler nötig sind.

Hier erfährst du, wie HTLCs im Lightning Network funktionieren:

1. Bedingte Zahlungen: HTLCs erlauben bedingte Zahlungen, bei denen die Mittel in einem Vertrag gebunden sind und nur freigegeben werden können, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Diese Bedingungen beinhalten in der Regel, dass der Empfänger einen kryptografischen Zahlungsnachweis erbringt.
   
2. Hashlocks und Timelocks: Zu jedem HTLC gehören ein Hashlock und ein Timelock. Beim Hashlock muss der Zahlungsempfänger ein bestimmtes Datenstück (ein Vorabbild eines Hashes) vorlegen, um die Zahlung zu erhalten. Die Zeitsperre sorgt dafür, dass das Geld an den Absender zurückgegeben wird, wenn diese Bedingung nicht innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfüllt wird.
   
3. Zahlungen weiterleiten: HTLCs sind entscheidend für das Routing von Zahlungen über das Lightning Network. Sie ermöglichen die Erstellung einer Kette von bedingten Zahlungen über mehrere Parteien hinweg. Auf diese Weise können Gelder sicher über ein Netzwerk von Teilnehmern bewegt werden, ohne dass sich die Teilnehmer gegenseitig vertrauen müssen.
   
4. Geringere Blockchain-Belastung: Durch die Verwendung von HTLCs für kleine, häufige Transaktionen reduziert das Lightning Network die Belastung der Bitcoin-Blockchain erheblich und ermöglicht einen höheren Transaktionsdurchsatz und niedrigere Gebühren.
   
5. Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit: Hashlocks und Timelocks stellen sicher, dass die Transaktion erfolgreich abgeschlossen wird und der Empfänger das korrekte Vorabbild liefert oder dass die Gelder nach Ablauf des Timelocks sicher zurückgegeben werden. Dieser Mechanismus fördert vertrauenslose Transaktionen, ohne dass die Teilnehmer einander oder einer dritten Partei vertrauen müssen.

Wie man mit Sidechains skaliert:

Bitcoin, eine dezentralisierte digitale Währung, steht aufgrund seiner begrenzten Transaktionsverarbeitungskapazität vor dem Problem der Skalierbarkeit. Um dieses Problem zu lösen, kann Bitcoin skalieren, indem Sidechains implementiert werden, d.h. separate Blockchains, die mit der Haupt-Bitcoin-Blockchain verbunden sind.

Sidechains funktionieren unabhängig von der Haupt-Bitcoin-Blockchain. Sie haben ihre eigenen Regeln und Transaktionsverarbeitungsmechanismen, die auf bestimmte Anwendungsfälle oder Leistungsverbesserungen zugeschnitten sind.

Ein entscheidendes Merkmal von Sidechains ist der Zwei-Wege-Stift. Dies ermöglicht den Transfer von Bitcoin zwischen der Hauptblockchain und der Sidechain. Bitcoin werden auf der Hauptkette gesperrt und ein entsprechender Betrag wird auf der Sidechain freigeschaltet und umgekehrt. Dies gewährleistet die Sicherheit und Integrität der Vermögenswerte in beiden Ketten.

Das gesamte Netzwerk kann mehr Transaktionen verarbeiten, indem es Transaktionen von der Hauptblockchain auf Sidechains auslagert. Sie können auch neue Funktionen einführen, wie z.B. Smart Contracts, die nicht in der Bitcoin-Blockchain enthalten sind.

Sidechains können unterschiedliche Blockgrößen oder Konsensmechanismen haben und bieten möglicherweise eine schnellere Transaktionsverarbeitung und niedrigere Gebühren als die Hauptkette. Sidechains bieten zwar mehr Flexibilität, können aber auch andere Sicherheitsvoraussetzungen haben. Die Sicherheit der Vermögenswerte auf einer Sidechain hängt von den eigenen Sicherheitsmaßnahmen der Sidechain ab.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Sidechains es Bitcoin ermöglichen, zu skalieren, indem sie Transaktionen auslagern und neue Funktionalitäten einführen, während die Verbindung zur Hauptblockchain durch ein Zwei-Wege-Peg aufrechterhalten wird. Dieser Ansatz bietet ein Gleichgewicht zwischen Innovation, Skalierbarkeit und Sicherheit.

Das Liquid Network:

Das Liquid Network ist eine Bitcoin-Sidechain, die schnellere und vertraulichere Transaktionen als die Bitcoin-Blockchain ermöglichen soll. Als Sidechain funktioniert sie neben der Haupt-Bitcoin-Blockchain und ermöglicht es Nutzern, Vermögenswerte zwischen den beiden Netzwerken zu übertragen.

So funktioniert es:

1. Two-Way Peg: Das Liquid Network verwendet einen Two-Way Peg Mechanismus. Dies ermöglicht es den Nutzern, ihre Bitcoins auf der Hauptblockchain zu sperren und einen entsprechenden Betrag an Liquid Bitcoin (L-BTC) auf der Liquid-Sidechain zu erhalten. Dieser reversible Prozess sorgt für einen festen Wechselkurs zwischen BTC und L-BTC.
   
2. Schnellere Transaktionen: Blöcke im Liquid Network werden jede Minute erzeugt, viel schneller als das zehnminütige Blockintervall von Bitcoin. Diese Geschwindigkeit wird durch ein föderiertes Konsensmodell erreicht, bei dem eine Gruppe von vertrauenswürdigen Validierern und nicht ein dezentrales Netzwerk von Minern die Transaktionen validiert.
   
3. Vertrauliche Transaktionen: Liquid führt vertrauliche Transaktionen ein. Diese Funktion verbirgt die Menge und die Art der getätigten Transaktionen und erhöht so die Privatsphäre. Nur die an der Transaktion beteiligten Parteien haben Zugang zu diesen Informationen.
   
4. Ausgabe von Vermögenswerten: Nutzer/innen können im Liquid Network ihre eigenen digitalen Vermögenswerte wie Token oder Stablecoins ausgeben. Diese Vermögenswerte profitieren von der Geschwindigkeit und den Datenschutzfunktionen des Netzwerks.
   
5. Interoperabilität und Sicherheit: Liquid bietet zwar schnellere Transaktionen und mehr Privatsphäre, ist aber gleichzeitig eng mit dem Sicherheitsmodell von Bitcoin verbunden. Die verpfändeten Vermögenswerte können zurück auf die Bitcoin-Blockchain verschoben werden, um deren robuste Sicherheit für eine langfristige Speicherung zu nutzen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Liquid Network eine Lösung für schnellere private Transaktionen und die Ausgabe von Vermögenswerten bietet, die das Bitcoin-Ökosystem ergänzt.