Hallo liebe steemians,

gestern habe ich einen Beitrag darüber geschrieben, ob das Lightning-Netzwerk den Bitcoin retten kann. Da endurance1968 einige Fragen zur Funktionsweise dieses Lightning Netzwerk hat, wollte ich diese erst als Kommentar beantworten. Da dies aber ein komplexes Thema ist, möchte ich euch dies nicht vorenthalten und in dem heutigen Beitrag zum Thema machen. 

Um euch die Funktionsweise des Lightning-Netzwerk leichter zu erklären, muss ich erst einmal etwas über die Blockchain und über unser Finanzsystem ausholen. 

Welche Funktion erfüllt die Blockchain?

Dazu müssen wir uns erst einmal anschauen welche Aufgabe unser tägliches Zahlungsmittel erfüllt. Unsere Währung ist vereinfacht ausgedrückt ein Buchhaltungssystem, dass dokumentiert, wem was gehört, wer was besitzt und wer wem etwas schuldet. Mehr ist es nicht. Um ein funktionierendes Geldmarktsystem zu gewährleisten, wird eine dritte Person benötigt die als zentraler Ausgeber fungiert. 

Also eine vertrauenswürdige dritte Person, die garantiert, dass das verwendete Geld echt ist. Seit Jahrhunderten wird unser Geld durch Regierungen ausgeben. Der Bitcoin und die dahintersteckende Blockchain ist ebenfalls ein Buchhaltungssystem das alle Transaktionen und Werte aufzeichnet und für jedermann zugänglich macht. Alle getätigten Transaktionen, wem was gehört, wer was besitzt und wer wem etwas schuldet, wird in der Blockchain festgehalten. 

Wie funktioniert die Blockchain? 

Die Blockchain ist eine riesen große dezentral organisierte Datenbank, die Weltweit von tausenden von Netzwerk-Teilnehmern (Masternode) betrieben wird. In der Blockchain werden alle Informationen von getätigten Transaktionen gespeichert. Die Informationen (Transaktionen) werden in einem sogenannten Block zusammengefasst und durch die Miner auf ihre Echtheit und Richtigkeit überprüft (validiert). 

Die generierten Blöcke werden dann zu einer Blockkette verbunden, die die Informationen aller bisher getätigten Transaktionen beinhalten. Diese Datei (Blockkette) wird im Anschluss nach der Generierung an alle bestehenden Netzwerk-Teilnehmer gesendet und dort aktualisiert. Da die Blockketten in einer dezentralen Datenbank bei jedem Teilnehmer aktualisiert werden muss, wird das gesamte Blockchain-Netzwerk belastet. Daher kommt das Netzwerk auch schnell an seine Grenzen, wodurch aktuell nur 7 Transaktionen pro Sekunde möglich sind. 

Sieben Transaktionen pro Sekunde sind nicht viel, wenn man das ganze beispielsweise mit VISA vergleicht. VISA verarbeitet alleine 4.000 Transaktionen pro Sekunde. Zu Spitzenzeiten sind es sogar mehr als 65.000. Daher sagt man dem Bitcoin immer wieder, nach das er nicht skalierbar ist. Daher wurde die Idee des Lightning-Netzwerks ins Leben gerufen, das die Skalierbarkeit verbessern soll. 

Wie funktioniert das Prinzip des Lightning-Netzwerks? 

Die Grundidee hinter dem Lightning-Netzwerk ist, das alltägliche Transaktionen nicht direkt über die Blockchain abgewickelt werden, sondern über den sogenannten "Off-Chain" Ansatz. 

Dazu ein einfaches Beispiel:   

Bob kauft täglich beim Bäcker ein paar. Würde Bob jeden Tag eine Transaktion auf der Blockchain durchführen wäre dies sehr unpraktisch, da bei jeder Transaktion hohe Gebühren für die Miner anfallen. Gut, dass es das Lightning-Netzwerk gibt. 

Bei diesem kann Bob einen Zahlungskanal zwischen sich und der Bäckerei einrichten. Um das zu tun, müssen beide Teilnehmer des Zahlungskanals einen beliebigen Betrag an Bitcoins an eine Multi-Signatur-Adresse schicken. Bob hinterlegt beispielsweise 0,01 Bitcoin, die Bäckerei würde nichts hinterlegen. Die Multi-Signatur-Adresse ist vergleichbar mit einer gemeinsam verwendeten Wallet-Adresse, die aber aus zwei getrennten Bankkonten besteht und bei der für jede Seite eine Bilanz geführt wird. 

In dem Multi-Signatur-Wallet steht letztendlich das Bob 0,01 Bitcoin und die Bäckerei 0,0 Bitcoin hinterlegt hat. Nachdem Bitcoins hinterlegt wurden kann nun Bob dem Bäcker Bitcoins über den Zahlungskanal zukommen lassen, dazu wird einfach die Bilanz innerhalb des Zahlungskanals geändert. Nehmen wir an, dass Bob 0,005 Bitcoin für seine Brötchen an den Bäcker übergibt. 

Somit steht in der neuen Bilanz innerhalb des Zahlungskanals 0,005 Bitcoins auf der Seite von Bob und 0,005 Bitcoins auf der Seite der Bäckerei. Würde der Zahlungskanal nun geschlossen werden, würden beide Seiten 0,005 Bitcoin erhalten. Dies geschieht aber nur dann, wenn beide Parteien mit ihrem private key die neue Bilanz unterzeichnen. 

Dieses Prozedere des hin und her schiebens von Bitcoins durch ändern und bestätigen einer Bilanz innerhalb des Zahlungskanals könnte jetzt hunderttausende Mal passieren, vorausgesetzt das die hinterlegten Bitcoins ausreichen, um die Brötchen zu bezahlen. Das Schöne daran ist, das diese vielzahl an Transaktionen  nicht auf der Blockchain stattfinden sondern nur innerhalb des Zahlungskanals. 

Doch wie erhält der Bäcker seine Bitcoins ? 

Um die Bitcoins zu erhalten, kann einer der beiden (BOB oder Bäcker) zu jederzeit den Zahlungskanal schließen. Dazu wird lediglich die aktuellste von beiden unterzeichnete Bilanz benötigt, die dann an das Bitcoin-Netzwerk gesendet wird. Die Miner werden dann wie sonst auch die Richtigkeit der Signatur überprüfen. War alles in Ordnung werden die Gelder an beide Parteien entsprechend des Guthabens der Bilanz aufgeteilt. Diese Aufteilung der Bitcoins geschieht dann innerhalb des Bitcoin-Netzwerks. Das Lightning-Netzwerk kann somit die Blockchain bedeutend entlasten. 

Alles was benötigt sind zwei Transaktionen, eine zum Erstellen und eine zum Schließen des Zahlungskanals. Zudem stellt das Lightning-Netzwerk sicher, dass nur die zuletzt unterzeichnete Bilanz benutzt werden kann um die Gelder freizuschalten. Ein weiterer Vorteil ist das zu jederzeit beide Seiten an ihr Geld ran kommen können auch wenn der gegenüber das gar nicht möchte.

Aber das ist nicht die einzige Funktion des Lightning-Netzwerk. Ein weiter Vorteil ist, dass nicht mit jedem Handelspartner ein einzelner Zahlungskanal eröffnen werden muss. So kann man z.B. den Zahlungskanal seines persönlichen Netzwerkes mitbenutzen. 

Dazu ein Beispiel: 

Bob unterhält zwei Zahlungskanäle. Einen zur Bäckerei und einen zu seiner Freundin Amanda. Amanda möchte nun auch Brötchen beim Bäcker kaufen. Dafür will sie aber keinen weiteren Zahlungskanal eröffnen. Daher kann Amanda an ihren Freund Bob die Transaktion über ihren bestehenden Zahlungskanal durchführen, der automatisiert die Transaktion über Bob an die Bäckerei weiterleitet. 

Die Voraussetzung dafür ist jedoch, dass alle Personen in Ihren Zahlungskanälen ausreichend Bitcoins haben müssen um die Transaktion und somit das Umschreiben der Bilanzen zu ermöglichen. Ich hoffe, dass dir dieser Beitrag gefallen hat und dir dabei hilft das Lightning-Netzwerk etwas besser zu verstehen.