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### Blockchain-Trilemma Wie schon kurz angerissen, besagt das Blockchain-Trilemma, dass dezentrale Netzwerke in Bezug auf Dezentralisierung, Sicherheit und Skalierbarkeit immer nur zwei der drei Eigenschaften vorweisen können. Doch zunächst kurz zur Begriffserklärung <img src="https://blossom.primal.net/8b236b9be9be3690ec9b7caca8bab916a8e24486f96ec0a789cd92f727086d65.png"> 1. Dezentralisierung ist das eigentliche Ziel und das zentrale Ethos der Blockchain-Technologie. Das Beseitigen von Mittelspersonen und die Anwendung dezentralisierter Prozesse und Technologien ist der eigentliche Mehrwert. Bankinstitute von Finanzinstrumenten auszuschließen und die Verwaltung dieser in die Hände der Nutzer zu legen ist nur ein Beispiel von vielen. Grundlegend geht es bei dezentralen Netzwerken darum einen Konsens zu schaffen, der wiederum schafft, dass keine einzelne Einheit Daten, Transaktionen oder Informationsflüsse kontrollieren und/oder zensieren kann. Allerdings, bedeutet eine optimale Dezentralisierung auch immer eine geringe Bandbreite, also einen Verlust von Netzwerkdurchsatz. Das liegt daran , dass Miner in einem Proof-of-Work Netzwerk diesen Konsens sichern und damit die Transaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlichen (zentralisierten) Datenbanken erheblich sinkt. 2. Sicherheit bedeutet bei dezentralen Netzwerken, dass vermieden werden muss den bereits angesprochenen Konsens böswillig herbeizuführen, um beispielsweise eine Transaktion auszuführen, die der/die Ausführende gar nicht berechtigt ist zu tätigen. Solche Attacken werden 51-%-Angriffe genannt und bedeuten, dass die Angreifer geschafft haben über 50% aller Blockchain-Knoten in ihre Kontrolle zu bringen. Je mehr sich entweder geografisch, zahlenmäßig oder beides diese Knoten sammeln, desto mehr verringert sich die Sicherheit im Netzwerk. Bei Bitcoin bedeutet dies, dass ein/e Angreifer//in oder Hacker//in über 50% der gesamten erzielten Hash-Leistung aufbringen müsste. Also zur Zeit 240 EH/s, was ca. einem monetären Einsatz von 40 Milliarden Dollar pro Stunde gleichkäme. Ohne weiter in die Details über das technisch mögliche aber theoretisch unmögliche Angreifen von Bitcoin einzugehen, bleibt festzuhalten, dass die Sicherheit einen kritischen Netzwerkaspekt im Blockchain-Design darstellt. <img src="https://blossom.primal.net/869144525e0a13ac5373583db7a46149a02b17f6f7bd59adc76347405ce45846.gif"> 3. Bleibt also noch Skalierbarkeit. Skalierbarkeit in Bezug auf ein Blockchain-Protokoll bezieht sich auf die Eigenschaft, einen hohen Transaktionsdurchsatz und zukünftiges Wachstum zu gewährleisten. Das bedeutet ganz einfach, dass die Leistung und Geschwindigkeit der Blockchain und der darauf erfolgenden Transaktionen nicht darunter leidet, wenn mehr Nutzer//innen und höhere Transaktionsmengen hinzukommen. Dies ist einer der größten Angriffspunkte von Bitcoin (neben Unwahrheiten wie z.B. Energieverschwendung und Geldwäsche), ist und bleibt aber per Design gewollt. Denn um ein System wachsen zu lassen, müssen Ressourcen hinzugefügt werden. Bei Bitcoin bedeutet aber eine größere Menge von Energieaufwand (= mehr Hashrate), dass die Difficulty schwieriger wird damit die Blockzeit stabil gehalten werden kann. Per Defintion bedeuten mehr Ressourcen also nicht Wachstum. Insofern ist Bitcoin also per Design nicht skalierbar, denn eine größere Skalierbarkeit bedeutet, laut der Theorie des Trilemmas, Sicherheit und Dezentralisierung müssten einbüßen, um eine höhere Skalierbarkeit zu gewährleisten <img src="https://blossom.primal.net/3651746d198f6a1c0a11de1fffd6d8de69859f61b212d305bc805bbca1a38122.png"> > “It’s difficult to have a single protocol that’s optimal for everything.” - Adam Back Jedoch ist Skalierbarkeit wichtig und richtig um mit zentralisierten Plattformen und Netzwerken zu konkurrieren. Wie also gewährleistet man höhere Skalierbarkeit und höheren Transaktionsdurchsatz (bei geringen Transaktionskosten), die essentiell wichtig sind, um Bitcoin in die Massenadoption zu bewegen, ohne jedoch Abstriche bei den wohl wichtigsten Mehrwerten dieser Technologie, Dezentralisierung und Sicherheit, zu machen? Die Antwort kommt in Form von Layer-2-Lösungen. ### Layer 2 Layer 2, also die zweite Schicht, beschreibt Anwendungen und Protokolle, die auf der Basis des ersten Layers, der originären Bitcoin Blockchain, aufbauen. Diese Anwendungen sind unabhängig von Bitcoin insofern, als dass sie den Ablauf und den Code von Bitcoin nicht direkt beeinflussen, das Bitcoin Protokoll bleibt unangetastet. Allerdings erlauben sie dem/der Nutzer//in einen Umgang mit Bitcoin und Anwendungsmöglichkeiten, die über die nativen Funktionen von Bitcoin hinausgehen und fördern somit das Ökosystem rund um Bitcoin. Ziel der meisten dieser Anwendungen ist das Lösen des Trilemma Problems, also das Bereitstellen von skalierbaren und schnellen Lösungen, bei Beibehaltung von Bitcoins grundlegender Dezentralisierung und Sicherheit. Die meisten Layer-2-Lösungen erzielen diese technische Effizienz, indem sie den Großteil der Transaktionen entweder off-chain, also ohne eigene Blockchain, oder mit einer schnelleren Sidechain verarbeiten und die abgeschlossenen Transaktionen dann als Batch an die zugrunde liegende Blockchain übertragen. Zu den bekanntesten Layer-2-Projekten auf Bitcoin gehören Lightning Network, Liquid Network und Omni Layer. https://x.com/lopp/status/1055158386650726400 ### Sidechains Wie bereits erwähnt, bedienen sich einige der Layer-2-Anwendungen einer sogenannten Sidechain. Das Modell der Sidechains wurde von Adam Back konzipiert, um die Funktionalität von Bitcoin zu erweitern (Adam Back, den hatten wir doch schon? Richtig, der Adam, der schon in Satoshis Whitepaper erwähnt wird). Das in der Sidechain verwendete Zahlungsmittel ist Bitcoin, oder genauer gesagt, es ist ein Token, der 1:1 mit Bitcoin verknüpft ist. Sidechains haben immer noch eine Blockchain, können aber neue Regeln innehaben. Eine der beliebtesten Sidechains ist beispielsweise Liquid, das verschiedene Vorgänge wie vertrauliche Transaktionen, die Ausführung komplexer Smart Contracts, das Minten von NFTs und anderen Tokens ermöglicht. Alle diese Vorgänge benutzen immer noch Bitcoin als Zahlungsmittel und keine anderen Altcoins. Diese Lösung ist nicht besonders populär doch ermöglicht ihre isolierte Umgebung das Ausführen von verschiedenen Eigenschaften und Regeln, während sie immer noch Bitcoin verwendet. Sie wäre z.B. ideal für Länder, die die Währungseinheit Bitcoin verwenden möchten, aber das Regelwerk nach ihren eigenen einzigartigen Gesetzen gestalten wollen. Das wichtigste Merkmal, das man sich bei Sidechains merken sollten, ist dass es sich immer noch um Blockchains handelt, auch wenn das Protokoll andere Regeln verfolgt, als Bitcoin. Zum Beispiel hat Liquid eine Blockzeit von einer Minute im Vergleich zu den 10 Minuten bei Bitcoin, und Liquid verwendet keine Miner, sondern einen Verband von zentralisierten Nodes, eine sogenannte Federated Sidechain, um Blöcke zu verifizieren. Die Idee dahinter ist, dass reine Dezentralisierung nur sinnvoll ist, um ein neutrales und knappes digitales Gut zu schaffen (Bitcoin). Denken wir an das Trilemma-Diagramm können wir also mit Sidechains viele Kompromisse in Design und Regelwerk eingehen, um Funktionalität und Geschwindigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus gibt es andere Modelle wie Drivechains oder Spacechains. Sie funktionieren weitestgehend sehr ähnlich, als dass sie eine über einen Aufhänger mit der Mainchain (Layer 1 Blockchain) verbundene separate Blockchain darstellen. Lediglich die Art und Weise, wie diese Chains mit der Mainchain verbunden werden und interagieren ist bei jedem unterliegenden Design unterschiedlich. Deshalb gehen wir an dieser Stelle auch nicht weiter ins Detail. <img src="https://blossom.primal.net/149add913fc564d5d09cf57e388cc69e74d10c48f68bb7c946465c11daefeb21.gif"> ### Liquid Die bereits oben erwähnte Liquid Sidechain, ist die erste und bekannteste Federated Sidechain, die auf Bitcoin eingesetzt wird. Sie wurde entwickelt, um private Transaktionen zwischen Börsen und den Handel und die Ausgabe anderer Assets wie Stablecoins zu ermöglichen. Der Liquid Code basiert fast vollständig auf dem von Bitcoin selbst und eine Kernfunktion von Liquid ist die Implementierung vertraulicher Transaktionen, einer Funktion, die die in Transaktionen gesendeten Beträge verbirgt, aber dennoch eine Garantie bietet, dass kein Geld ausgegeben wird, das nicht existiert (double spending). Ein gutes Beispiel für eine Anwendung von Liquid oder ähnlichen Protokollen könnte die Adoption von Bitcoin in Próspera sein. Próspera ist eine auf der Insel Roatan in der westlichen Karibik und im Nordkorridor von Honduras liegende freie Stadt, die kürzlich angekündigt hat Bitcoin als Zahlungsmittel zuzulassen. Darüber hinaus hat Próspera seine Regulierungsbehörde zur Ausgabe von Bitcoin-Anleihen (Bonds) beauftragt, ähnlich dem Modell das derzeit in El Salvador verfolgt wird. Zu diesem Zweck würde ein Anbieter Tokens auf einer Sidechain wie dem Liquid Network ausgeben, die dem Wert der Anleihen entsprechen. Das bedeutet, dass die Währungseinheit Bitcoin verwendet würde, aber das Regelwerk nach Prósperas eigenen Gesetzen und Ambitionen gestaltet werden kann, ohne Eingriffe in die grundlegenden Regeln von Bitcoin zu tätigen. ### Fedimint Fedimint nutzt das föderierte Design (Verbände von zentralisierten Nodes) der Sidechains, behebt jedoch seine Schwächen. Denn wo eine Sidechain ihre eigene Blockchain hat und eine Blockchain natürlich die Designentscheidungen einschränkt, tut Fedimint dies nicht. Fedimint ist ein föderiertes Serverprotokoll mit gekoppelten Bitcoin-Tokens. Es ist also keine Sidechain, sondern ein Server-basiertes und modulares Layer-2-Protokoll, das den Einsatz von Bitcoin verschnellert. Der Gedanke dahinter bleibt zunächst der Gleiche: reine Dezentralisierung ist nur sinnvoll, um das zugrunde liegende Zahlungsmittel zu schaffen, die Ausführung der Zahlungen und anderer Transaktionen bedarf nicht der gleich hohen Dezentralisierung und kann diese zugunsten Geschwindigkeit und Nutzererfahrung vernachlässigen. https://bitcoinmagazine.com/technical/how-fedimint-scales-bitcoin-custody ### Lightning Lightning stellt das wohl bekannteste Layer 2 Protokoll dar. Es bildet eine Liquiditätsschicht auf der Basis von Bitcoin und begünstigt sogar den Ausbau von Layer 3 Applikationen. Lightning ist nicht nur der bekannteste, sondern auch am weitesten verbreitete Anwendungsfall für Layer 2 Protokolle. Dies hat vor allem mit dem First-Mover-Vorteil zu tun, aber auch mit der relativ unkomplizierten, sehr günstigen und schnellen Handhabung für den Endnutzer. Diese wird durch ein Peer-to-Peer-System zur Durchführung von Mikrozahlungen über ein Mesh-Netzwerk von bidirektionalen Zahlungskanälen erbracht. Genau wie bei Bitcoin können bei Lightning eigene Netzwerkknoten betrieben und somit eigene Zahlungskanäle verwaltet werden. <img src="https://blossom.primal.net/fb5f8ca970423d703afb0f762ee276aee7fde06e3b35821f85203fc9a33dcc37.png"> Diese Zahlungskanäle ermöglichen es den Teilnehmern, sich gegenseitig Geld zu überweisen, ohne alle ihre Transaktionen auf der Bitcoin Blockchain öffentlich machen zu müssen und ohne die Verwahrung von Geldern zu delegieren. Zahlungskanäle werden geöffnet und die Blockchain sperrt in diesem Moment die verwendeten Bitcoins für die weitere Verwendung, und in Lightning wird nur der Gegenwert dieser Bitcoins gehandelt. Immer wenn Zahlungskanäle geschlossen werden, werden diese Transaktionen auf die Bitcoin Blockchain übertragen. So wie Bitcoin Miner durch Transaktionsgebühren und neu erstellte bitcoins beim Proof-of-Work-Mining motiviert werden, werden die Ersteller der Zahlungskanäle, die die Zahlungen über Lightning weiterleiten, durch Routing-Gebühren motiviert. Ein wettbewerbsorientierter Markt für Hashing sorgt bei Bitcoin für Sicherheit, ein wettbewerbsintensiver Markt für Routing sorgt bei Lightning im Umkehrschluss für günstige, schnelle und unzuverlässige Zahlungen. Die Gebühren für den/die Nutzer//in betragen in der Regel etwa 0,1 % des Zahlungsbetrags, sodass eine Zahlung von 1€ so um die 0,1 Cent an Gebühren kostet. Die Vorteile von Lightning sind a) die Geschwindigkeit, denn während die Bitcoin-Blockchain etwa 7 Transaktionen/Sekunde abwickeln kann, ist es möglich durch Lightning bis zu 1.000.000 Transaktionen/Sekunde abzuwickeln. Desweiteren bietet Lightning auch mehr b) Privatsphäre, denn Lightning-Zahlungen können über viele aufeinanderfolgende Kanäle geleitet werden, in denen jeder Knotenpunktbetreiber nur die Zahlungen über seine direkten Kanäle sehen kann. Allerdings, kann er weder die Quelle noch das Ziel dieser Gelder sehen, wenn sie nicht direkt benachbart sind. Das Leiten von Zahlungen führt auch dazu, dass ein riesiges Netz an Kanälen geschaffen wird, und somit selbst im Falle einer Zensur gegen oder eines Angriffs auf einen der Anbieter, der Rest der Knotenpunktbetreiber funktionsfähig und unangetastet bleibt. Diese zensurresistente Dynamik, die durch die Dezentralisierung von Lightning ermöglicht wird, hebt es von vielen anderen Layer-2-Technologien ab. Das Auslagern der Zahlungen in das Lightning-Netzwerk hat auch zur Folge, dass c) die Bitcoin-Blockchain entlastet wird und somit die Transaktionen, die auf der Blockchain getätigt werden, schneller und kostengünstiger ablaufen. https://x.com/BTC_Archive/status/1551501022211760128 Um Lightning nutzen zu können müssen Nutzer//innen eine spezielles Lightning-Wallet anlegen, jedoch unterstützen die gängigen Anbieter sowohl Bitcoin als auch Lightning. Was Lightning auch von anderen Layer-2-Anwendungen abhebt, ist dass es keinen eigenen Token verwendet, der separat gehandelt oder missbraucht werden kann. Dadurch fühlt sich Lightning mehr an, als wäre es direkt in Bitcoin eingebunden und wird auch von der Community so behandelt. Natürlich birgt Lightning neben den direkten Vorteilen für Nutzer//innen (günstig, schnell, einfach) und Bitcoin (Entlastung, Skalierbarkeit) auch indirekte Vorteile, denn die Einfachheit in der Nutzung bedeutet, dass es organisches Wachstum der Nutzerschaft fördert und darüber hinaus Anwendungsfälle eröffnet, die Bitcoin selbst nicht zu lösen vermocht hätte. Eine dieser Anwendungen ist die Adaption von Bitcoin als offizielle Währung in El Salvador. Die staatliche Chivo Wallet benutzt Lightning als Backend-Prozessor und die Anzahl der Menschen mit Chivo Wallet ist mittlerweile höher, als Leute mit Bankkonten (der Anteil der Menschen, die technisch gesehen kein Bankkonto hatten und nur mit Bargeld auskommen mussten, war sehr hoch). Wir sehen also eine sehr beschleunigte Adaption von Bitcoin durch Lightning. Aber auch in der entwickelten Welt, sehen wir vermehrt den Einsatz von Lighting, wie z.B. in Miami: https://bitcoinmagazine.com/business/ibex-onboard-85-merchants-in-miami-to-bitcoin Die Federal Reserve Bank in Cleveland hat ein Schriftstück namens "The Lightning Network: Turning Bitcoin into Money" veröffentlicht, das zu dem gleichen Schluss kommt. > "\[The\] LN has \[Lightning Network\] helped improve the efficiency of Bitcoin as a means of payment. This improvement cannot be explained by other factors \[.\]" > *"Our findings suggest that the off-chain netting benefits of the Lightning Network can help Bitcoin to scale and function better as a means of payment."* > *"We can only say that the Lightning Network loosens a key technological constraint by allowing payments to be settled more quickly."* Über den schlichten Nutzen von Lightning als sicheres und schnelles Zahlungsmittel hinaus, lassen sich auf Layer-2-Technologien aufbauen. Diese dann sogenannten Layer-3-Applikationen können auch als Anwendungsschicht bezeichnet werden, denn dieser Layer nutzt Layer-2 Technologie, um DApps (Decentralized Apps) und andere Protokolle darüber laufen zu lassen. Beispiele für Anwendungsbereiche gibt es schon einige, wenn auch nicht zu Haufe. Mögliche Anwendungsbereiche sind z.B. Gaming, Browser, Podcast 2.0 oder Messenger Dienste. In allen dieser Bereiche gibt es schon Anbieter. Im Folgenden möchte ich zur Verdeutlichung jeweils einen Anbieter in jeder Kategorie vorstellen: #### Gaming Zebedee ist ein Anbieter für Handyspiele bei denen Preise oder Belohnungen in Form von Bitcoin/Lightning verdient bzw. erspielt werden können. Die Integration einer eigenen Wallet wird auch dazu genutzt über anderen Plattformen hinweg Zahlungen anzubieten und seinen Account zu benutzen. #### Browser Impervious ist ein Browser, der auf der Idee aufbaut, das gesamte System auf die Lightning-Netzwerkknoten auszulagern und damit verschlüsselt und unabhängig von zentralen Drittanbietern (Google, AWS, etc.) und ohne Überwachung durch zentrale Behörden arbeiten zu können. Die ermöglicht sicheres und schnelles Peer-to-Peer (P2P) Arbeiten, Transferieren von Daten, Video-Calls und sogar eine dezentralisierte Benutzeridentität (decentralized user identity (DID)), die Nutzer//innen über ION, einem weltweit zugänglichen, öffentlichen, dezentralisierten Identifikatoren-Netzwerk, das auf der Bitcoin-Blockchain läuft, erstellen können. #### Podcast 2.0 Fountain ist ein Podcast Player, der es Nutzer//innen ermöglicht für das Streamen von Podcasts Bitcoin in Form von Sats zu verdienen (zusätzliche Sats können für das freiwillige Anhören von Werbung verdient werden). Diese können wiederum an Podcaster ausgezahlt werden oder einzelne Podcast Ausschnitte können durch die Hörer//innen "belohnt" werden. Dies schafft für Content Creator/Medienschaffende eine ganz neue Art der Interaktion mit ihren Konsumenten. #### Messenger Dienste Sphinx ist eine App, die sowohl das Hören von Podcasts unterstützt, als auch als Messenger funktioniert. Das P2P-Lightning-Netzwerk wird dabei als Nachrichten-Infrastruktur genutzt, ohne dass ein zentraler Server, oder Serverstruktur benötigt wird. Lightning-gestützte Messaging-Apps bieten somit End-to-End-Verschlüsselung und zusätzlichen Schutz vor Zensur und Nachverfolgung, was einen großen Vorteil vor herkömmlichen, zentralisiert verschlüsselten Messaging-Diensten bietet. Über diese direkten Applikationen hinaus werden auch Layer-3-Protokolle entwickelt, die wieder ein komplettes Ökosystem an Anwendungsfällen eröffnen. Beispiele für solche Protokolle sind OmniBolt und Taro. Beide Protokolle versuchen die Ausgabe von Assets im Bitcoin-Netzwerk ermöglichen. Dies wiederum ermöglicht das Erstellen von Smart Contracts für DeFi-Anwendungen und Derivate, NFTs und Stablecoins im Bitcoin-Ökosystem. --- Layer-2-Anwendungen lösen das Blockchain-Trilemma, indem sie dem Bitcoin-Ökosystem Skalierbarkeit und Schnelligkeit hinzufügen, ohne Kompromisse bei Dezentralität und Sicherheit einzugehen. Darüber hinaus schaffen diese Technologien Anwendungsfälle für Bitcoin, ohne auf separate Altcoins zurückgreifen zu müssen. Dies macht viele der Anwendungsbereiche, mit denen viele dieser anderen Altcoins für sich werben sogar obsolet und zeigt, dass Bitcoin und sein Ökosystem in der Lage sind viele Bereiche in sich zu vereinen. Dies beschert Bitcoin ein beschleunigtes organisches Wachstum und bringt Skalierbarkeit zu dem Punkt, dass es sogar kleinere Länder gibt, die es offiziell für sich nutzen. Das Lightning Netzwerk ist nur eine von einer Reihe dieser Layer-2-Technologien, die es schaffen auf der Bitcoin-Blockchain aufzubauen, um schnellere und billigere Zahlungen, eine massiv verbesserte Skalierbarkeit und einen besseren Datenschutz zu ermöglichen. Bitcoin ermöglicht Zensurresistenz, Sicherheit und vertrauenswürdige Zahlungen, wie sie sich Satoshi Nakamoto vor über 10 Jahren vorgestellt hat. Lightning baut darauf auf ohne diese grundlegenden Werte zu beeinträchtigen. Die vielen neuen Anwendungsbereiche, in denen Bitcoin als Grundlage und die Layer 2 oder Layer 3 Protokolle als Betriebsstruktur dienen, zeigen, dass viel Innovation im Markt herscht. Die viel besprochene Web3 Welle kann auch mit Hilfe von Bitcoin vorangespült werden, was Bitcoin einen noch viel größeren Einfluss in unserem Leben erlauben würde, als "nur" ein besseres Geld- und Wertesystem zu sein. 🫳🎤 --- In diesem Sinne, 2... 1... Risiko!‌