Bitcoin hat ein großes Skalierungsproblem – Lightning könnte die Lösung sein

Bitcoin hat ein riesiges Skalierungsproblem - Lightning könnte die Lösung seinVergrößernAurich Lawson / Getty

Drei Startups bereiten sich darauf vor, eines der meisten zu gründen ehrgeizige und wichtige Kryptowährungsexperimente seit dem Erstellung von Bitcoin selbst. Das Projekt heißt Lightning und zielt darauf ab Erstellen Sie eine schnelle, skalierbare und kryptografisch sichere Zahlung Das Netzwerk wird über das vorhandene Bitcoin-Netzwerk gelegt.

Im Wesentlichen zielt Lightning darauf ab, das große Problem zu lösen, das es gibt Über Bitcoin zeichnete sich in den letzten Jahren ab: Satoshi Nakamotos Entwurf für Bitcoin ist komischerweise nicht skalierbar. Es erfordert jeden vollen Knoten in Das Peer-to-Peer-Netzwerk von bitcoin zum Empfangen und Speichern einer Kopie von allen Transaktion jemals im Netzwerk gemacht.

Ursprünglich war dieses Design entscheidend, um die Vision von Nakamoto zu verwirklichen eines vollständig dezentralen Zahlungsverkehrsnetzes. Aber als Purdue Computer Der Wissenschaftler Pedro Moreno-Sanchez sagte zu Ars, es schaffe einen großen Erfolg Er rausforderung, da das Netzwerk immer beliebter wird. “Wir haben a erreicht Punkt, an dem es nicht mehr angebracht ist, weiter zu wachsen “, sagte er sagte.

Der Blitz könnte einen Ausweg aus dieser Bindung bieten. Es verschiebt die Routine Zahlungen außerhalb der Blockchain, räumen die meisten weg ein bedeutendes Hindernis für das weitere Wachstum von Bitcoin.

Tatsächlich könnte das Lightning-Projekt möglicherweise noch viel mehr leisten als die. Blitzzahlungen werden voraussichtlich schneller, billiger, und privater als herkömmliche Bitcoin-Zahlungen. Befürworter sehen Blitz als neue, zweite Ebene im Bitcoin-Softwarestapel. Sie hoffen, dass Lightning die Attraktivität von Bitcoin in weiten Teilen der Welt steigern wird Genauso wie das Web dem Im ternet geholfen hat, Mainstream zu werden.

Die wichtigsten Ideen für Lightning wurden von Joseph Poon vorgeschlagen und Thaddeus Dryja in einem Whitepaper von 2015, aber es sind drei Jahre, um den Vorschlag in voll funktionsfähigen Code zu übersetzen. Heute, drei verschiedene Unternehmen – San Francisco StartupsBlockstream und Lightning Labs und das Pariser Startup ACINQ arbeiten daran parallele Implementierungen des Lightning-Technologie-Stacks. Das Trio veröffentlichte Version 1.0 der Lightning-Spezifikation in Dezember, und die Unternehmen rasen nun darum, ihre Software zu bekommen für die breite Öffentlichkeit einsatzbereit.

Also, was ist am Horizont als Bitcoin bereitet sich auf Lightning vor Streik? Um wirklich zu verstehen, ist es wichtig, zuerst Verstehen Sie, wie Lightning die kryptografischen Grundelemente der verwendet Bitcoin-Netzwerk für sichere Zahlungen außerhalb der Blockchain (Sie haben Glück – wir erklären es Ihnen). Von dort machen wir einen Schritt zurück und berücksichtigen Sie die wichtigsten Stärken und Schwächen des neuen Netzwerks wird wahrscheinlich haben, sobald es in großem Maßstab bereitgestellt wird.

Kernidee von Lightning: Verkettung von Zahlungskanälen

BTC Schlüsselbund

Die Grundeinheit des Lightning-Netzwerks wird als Zahlung bezeichnet Kanal. Dies ist eine private Unterhaltung zwischen zwei Benutzern, die ermöglicht den Austausch von kryptografisch durchsetzbaren IOUs. So lange Da beide Parteien die Regeln einhalten, ist keine Übertragung erforderlich diese einzelnen Transaktionen auf das breitere Bitcoin-Netzwerk. InIm Prinzip können zwei Parteien Dutzende, Hunderte oder sogar Tausende machen von Zahlungen aneinander, ohne die Unordnung Blockchain.

In der Lightning-Vision das altmodische Bitcoin-Netzwerk wird zu einem kryptografischen Backstop für diese Zahlungskanäle. Das IOUs sind intelligent formatierte Bitcoin-Transaktionen, die aufgerufen werden Commitment – Transaktionen, die noch nicht bei der EZB eingereicht wurden Bitcoin-Netzwerk. Ein Benutzer hat immer die Möglichkeit, eine Auszahlung zu tätigen Verbuchen der aktuellen Commitment-Transaktion in die Blockchain und Sammeln Sie das Geld, das sie geschuldet hat.

Aber Zahlungskanäle reichen nicht aus, um die Skalierung von Bitcoin zu lösen Herausforderungen für sich. In der realen Welt wollen die Leute machen Zahlungen an viele verschiedene Personen – einschließlich vieler einmaliger Zahlungen Zahlungen an Leute, mit denen sie nie wieder interagieren werden. Jeder Zahlungskanal generiert zwei Bitcoin-Transaktionen: eine zum Öffnen, und eine Sekunde, um es zu schließen. Also wenn Leute eine neue Zahlung eröffnen müssten Kanal an jeden Empfänger, kann es zu einer Überlastung der Blockchain kommen schlimmer als besser.

Das Lightning-Netzwerk bietet also eine kryptografisch sichere Methode zum Verketten von Zahlungskanälen. Wenn Alice eine hat Zahlungskanal mit Bob und Bob hat einen Zahlungskanal mit Carol, dann kann Alice Carol bezahlen, indem sie etwas Geld an Bob schickt und fragt Bob, um das Geld an Carol weiterzuleiten. Entscheidend ist der Blitz Protokoll garantiert, dass Bob das Geld nicht stehlen kann, während es geht durch seine Hände.

Die Fähigkeit, Zahlungskanäle sicher miteinander zu verketten, schafft die Möglichkeit, Millionen von Menschen zu einer globales Zahlungsnetz. Anstatt eine neue Zahlung zu eröffnen Kanal für jeden neuen Empfänger finden Benutzer eine Kette von bereits geöffneten Zahlungskanäle, die sie mit neuen Empfängern verbinden. Das bedeutet Sie können einen einzelnen Zahlungskanal verwenden, um viele Zahlungen an zu leisten viele verschiedene Leute – und das bei nur einer Handvoll Transaktionen in der zugrunde liegenden Blockchain.

Wie funktionieren die Zahlungskanäle?

VergrößernJoe Vahling

Um wirklich zu verstehen, wie Lightning funktioniert, müssen Sie verstehen wie Bitcoin-Transaktionen funktionieren. Vielleicht möchten Sie zuerst lesen Seite unseres Bitcoin-Primers, die dies im Detail erklärt. Aber Kurz gesagt, eine Bitcoin-Transaktion ist eine Liste von Eingaben und Ausgänge, wobei jeder Eingang auf den Ausgang eines früheren verweist Bitcoin-Transaktion.

Jeder Ausgang gibt die Bedingungen an, die erfüllt sein müssen um die Münzen in dieser Ausgabe auszugeben. Das einfachste Transaktionen erfordern lediglich eine digitale Signatur – einen kryptografischen Nachweis dass eine Transaktion vom Eigentümer einer bestimmten Transaktion genehmigt wurde Privat Schlüssel.

Angenommen, Alice möchte eine Zahlung an Bob senden. Alice konnte schaffen Eine Bitcoin-Transaktion mit der Aufschrift “Sende drei Bitcoins an Bob”. Zu Mit diesen drei Bitcoins erstellt Bob eine neue Transaktion deren Eingabe auf Alices Transaktion und deren Ausgabe verweist Sendet die Bitcoins an eine andere Person. Er benutzt seinen privaten Schlüssel dazu Unterzeichnen Sie diese neue Transaktion und senden Sie sie an das Bitcoin-Netzwerk. Wenn Ist die Unterschrift gültig, wird die Transaktion Teil der Blockchain.

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Bitcoin hat eine Skriptsprache, die Transaktionen ermöglicht Geben Sie beliebig komplexe Bedingungen für die Ausgabenausgaben an. Zum Angenommen, Alice hat einen zweiten Freund Charlie. Sie konnte Erstellen Sie eine Bitcoin – Transaktion mit der Ausgabe “Diese drei Bitcoins können nur mit Signaturen von Bob und ausgegeben werden Charlie. “Um diese Gelder freizuschalten, müssten Bob und Charlie arbeiten Zusammen wird eine einzelne Bitcoin-Transaktion generiert, die von signiert ist beide privaten Schlüssel.

Vor diesem Hintergrund funktioniert ein Zahlungskanal wie folgt. Angenommen, Alice und Bob möchten einen Zahlungskanal mit 10 eröffnen Bitcoins drin – fünf von Alice und fünf von Bob. Alice und Bob erstellt eine Bitcoin-Transaktion, aus der fünf Bitcoins entnommen werden Alice und fünf Bitcoins von Bob. Die Transaktion hat eine einzige Ausgabe mit einer Zwei-Signatur-Bedingung: Sowohl Alice als auch Bob müssen Unterzeichne eine Transaktion, um die 10 Bitcoins auszugeben.

Alice und Bob konstruieren auch eine zweite Transaktion namens a Commitment-Transaktion, die die Wirkung des ersten umkehrt Transaktion. Diese neue Transaktion nimmt die 10 Bitcoins aus dem vorherige Transaktion als Eingabe. Es hat einen Ausgang, der fünf sendet Bitcoins zurück zu Alice und eine zweite Ausgabe, die die anderen fünf sendet Bitcoins zurück zu Bob. Alice und Bob unterschreiben beide Transaktionen.

Dann – und das ist der entscheidende Schritt – reichen sie nur den ersten ein Transaktion an das Netzwerk. Dies fügt effektiv 10 Bitcoins ein ein gemeinsames Konto, das von Alice und Bob gemeinsam kontrolliert wird. Wenn einer von beiden von ihnen entscheidet sich jemals, dass sie ihre Bitcoins zurückhaben wollen, sie können einreichen diese zweite Transaktion an das Netzwerk. Aber solange keiner von beiden Wenn sie das tun, bleibt der Kanal offen und Alice und Bob kann effektiv Bitcoins untereinander senden, ohne zu setzen alles auf der Blockchain.

Wenn Alice Bob eine Bitcoin schicken will, legt sie eine neue an Commitment-Transaktion. Anstatt Alice fünf Bitcoins zu schicken zurück zu Alice und Bobs fünf Bitcoins zurück zu Bob, dem Neuen Commitment-Transaktion sagt “vier Bitcoins an Alice, sechs Bitcoins zu Bob. ”

Alice unterschreibt diese Verpflichtungstransaktion und gibt sie an Bob weiter unterschreibt und schickt es zurück. Alice und Bob zerstören beide ihre Kopien von den vorhergehenden Verpflichtungstransaktionen (die, die fünf gaben) Bitcoins jeweils an Alice und Bob). Jetzt “besitzt” Bob sechs Bitcoins und Alice “besitzt” vier – alles, ohne etwas an den Sender zu senden Blockchain.

Alice und Bob können diesen Vorgang beliebig oft wiederholen mal. Angenommen, Bob möchte Alice als nächstes drei Bitcoins bezahlen. HeErstellt eine neue Transaktion mit der Aufschrift “Sieben Bitcoins an Alice, drei “Bitcoins an Bob”, signiert es und schickt es an Alice. Sie signiert es und schickt es zurück. Sie zerstören ihre Kopien der vorherigen Transaktion und Alice besitzt nun effektiv sieben der 10 Bitcoins im Kanal. Auch hier wird nichts zur Blockchain hinzugefügt.

Die Schlüsselidee dabei ist, dass weder Alice noch Bob jemals dabei sind es besteht die Gefahr, dass ihre Münzen von der anderen Partei gestohlen werden – oder dass sie gestohlen werden Ihre Münzen sind in einem Zustand eingesperrt, in dem sie sie nicht zurückholen können. Jeder von ihnen hat eine Kopie der aktuellen Commitment-Transaktion, welche von beiden kann sich jederzeit bei der blockchain melden einseitig ihre eigenen Mittel abheben (Rückgabe der anderen Partei Mittel zur gleichen Zeit).

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