Lightning Network

Einleitung

Die Minimalgebühr, damit ein Bitcoin Core Miner eine Transaktion in einen Block aufnimmt, beträgt 0.0005 BTC (momentan ca. 40 Cents/Rappen). Damit die Transaktionsgebühren 1% nicht übersteigen, muss der transferierte Betrag also mindestens 40 EUR/CHF betragen. Mit dem Lightning Network sollen sich Überweisungen von 1 Cent/Rappen oder sogar 1 Satoshi (kleinste Bitcoin Einheit) lohnen. Gleichzeitig würde die Bitcoin Blockchain entlastet.
​Damit Lightning Network umgesetzt werden könnte, müsste der momentan zur Abstimmung frei gegebene Software Upgrade von Bitcoin (SegWit) angenommen werden. Obwohl ungewiss ist, ob und wann dies der Fall sein wird, verzichte ich im Folgenden auf den Konjunktiv.

Payment Channel

Um einen Zahlungskanal ausserhalb der Blockchain zu kreieren, öffnen zwei Parteien (Anna und Beat) für eine bestimmte Zeit ein gemeinsames Kollektivkonto (Multisig Adresse). Zahlungen daraus können nur durch Kollektivunterschrift ausgelöst werden. 
Die beiden Parteien führen danach eine eigenständige Buchhaltung ausserhalb der Blockchain, ohne dass dabei tatsächlich Bitcoin Zahlungen ausgelöst werden. Periodisch, z. B. abends oder nach einer Veränderung von 100 EUR, wird eine provisorische Rückzahlung vom Kollektivkonto an die Bitcoin Adressen von Anna und Beat initiiert.

Diese wird sowohl von Anna als auch Beat ausgelöst und die Private Keys (Passwörter) ausgetauscht, wonach jede Partei eigenständig die Übermittlung an die Blockchain veranlassen könnte.

In der Regel werden sie dies aber nicht tun, da die Geschäftsbeziehung aufrechterhalten werden soll und bei einer Blockchain-Transaktion Gebühren anfallen.  
​Am einfachsten wäre jeweils, die alte provisorische Rückzahlung zu ersetzen. Dieser Vorgang war ursprünglich in der Bitcoin Blockchain vorgesehen, wurde von den Minern und Wallets aber nicht umgesetzt (siehe Colored Coins und Github). 
Darum gibt es viele unrechtmässige veraltete Rückzahlungen, die aber jederzeit von einer der Parteien ausgelöst werden könnte.
Lösung: Über einen Smart Contract kann eine Konventionalstrafe in der Blockchain aufgesetzt werden. Anna würde sämtliche Gelder im Zahlungskanal erhalten, falls Beat eine veraltete Rückzahlung auslöst und umgekehrt. Sie hat eine gewisse Zeit, z.B. 1000 Blöcke Zeit, die Konventionalstrafe über die Blockchain durchzusetzen, ansonsten verjährt sie. 

Lightning Network

Ziel ist, mit bilateralen Zahlungskanälen ein ganzes Netzwerk aufzubauen. Beat könnte Drehscheibe für Anna und Corina sein. Anna könnte somit über Beat eine Zahlung von 0.01 BTC an Corina überweisen, ohne einen direkten Zahlungskanal zu Corina zu haben.

Wie kann jedoch gewährleistet werden, dass Beat das Geld auch wirklich an Corina weiterleitet?
Eine Möglichkeit wäre, dass spezialisierte, lizenzierte Banken wie Coinbase oder Fidor als vertrauenswürdige Drehscheibe eingeschaltet werden (ersetzen Beat) und Zahlungskanäle bzw. Kollektivkonten mit ihren Kunden aufsetzen. Darüber können kleinere Bitcoin-Zahlungen getätigt werden (grosse gehen direkt über die Blockchain). Abends oder nach einer 100 EUR Verschiebung in der Bilanz zugunsten der Bank oder des Kunden wird jeweils eine neue provisorische Rückzahlung aufgesetzt. Der Kunde könnte einseitig deren Übertragung in die Blockchain veranlassen, sollte die Bank gehackt werden oder aus Liquiditätsproblemen ihre Schalter schliessen. Eine Bank muss jedoch ihre Kunden identifizieren.
Um den Intermediär zu verhindern und (Pseudo-)Anonymität zu gewährleisten, kann Corina aber auch Zufallszahlen (Z) generieren und daraus einen Hash berechnen. Diesen Hash gibt sie Anna. Nun können die provisorischen Zahlungen (nicht zu verwechseln mit der Rückzahlung des Kollektivkontos) aufgesetzt werden. Diese werden nur ausgelöst, falls der Hash vorgewiesen werden kann, wozu Z bekannt sein muss. Die ausserhalb der Blockchain geführte Buchhaltung wird aktualisiert. Bei Unstimmigkeiten kann die Blockchain wieder als Schiedsrichter herangezogen werden. Corina kann Z offenlegen und damit die 0.01 BTC bei Beat abholen. Da dieser nun ebenfalls Z kennt, kann er die Zahlung von 0.01 BTC von Anna an ihn auslösen. Normalerweise werden die Kontoinhaber aber kooperieren, da der Gang zum Schiedsgericht bzw. die Blockchain Transaktion teuer ist.
Die alten Rückzahlungen vom Kollektivkonto enthalten nun mehrere verschachtelte Konventionalstrafen, worauf hier aber nicht eingegangen wird. 

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