04.01.2018

Lightning Network: Lösung der großen Bitcoin-Probleme?

Lightning Network setzt am Kernproblem von Bitcoin an: An der Überlastung der Blockchain und damit verbundenen Wartezeiten und Transaktionskosten. Auch das Problem des Stromverbrauchs könnte damit deutlich verringert werden.
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lightning network bitcoin probleme
(c) fotolia.com - mdesigner125

“Bitcoin ist momentan als Alltagszahlungsmittel nicht geeignet”, sagt Johannes Grill. Der Mann ist nicht etwa Notenbanker, sondern, als Präsident des Vereins Bitcoin Austria, quasi Österreichs oberster Bitcoin-Interessensvertreter. “Die Bitcoin-Blockchain ist derzeit massiv überlastet. Entweder man zahlt sehr hohe Transaktionsgebühren, oder man muss sehr lange Wartezeiten in Kauf nehmen”, erklärt Grill. Ein kleineres Problem sieht er von der immer wieder von Kritikern ins Treffen geführten Volatilität. “Die ist dem jungen Alter von Bitcoin geschuldet. Es ist ein relativ neuer und auch noch verhältnismäßig kleiner Markt. Der dürfte sich auf Dauer konsolidieren”, sagt der Bitcoin Austria-Präsident. Doch auch für das Problem der Blockchain-Überlastung gäbe es eine Lösung am Horizont: “Lightning Network”.

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Lightning Network: Technologie in der Technologie nimmt Fahrt auf

“Die Entwicklung steht gerade noch ziemlich am Anfang. Aber ich bin mir sicher: 2018 und 2019 werden wir noch viel von Lightning Network hören”, prophezeit Grill. Mit ihm hoffen momentan viele andere in der Bitcoin-Community auf die neue Technologie in der Technologie. Sie wurde von den beiden Entwicklern Joseph Poon und Thaddeus Dryja bereits Anfang 2016 erstmals in einem Paper beschrieben und nimmt nun Fahrt auf. (Anm.: Lightning Network wird sich ebenso auf Litecoin, Bitcoin Cash und andere auf der Bitcoin-Blockchain basierenden Kryptowährungen anwenden lassen und auch einfache Transaktionen zwischen diesen Coins ermöglichen).

Hintergrund: Der Block füllt sich

Was steckt hinter den angesprochenen Problemen? Momentan werden alle Bitcoin-Transaktionen direkt in der Blockchain erfasst. Jede Transaktion ist dabei ein Eintrag innerhalb eines Blocks. Wenn dieser voll ist (bei Bitcoin wenn ein Megabyte Größe erreicht ist – etwa 2500 Transaktionen), muss er abgeschlossen, also verschlüsselt werden (ein “Hash” wird generiert). Das übernehmen Miner. Sie bekommen dafür einerseits die durch den Algorithmus neu ausgeschütteten Bitcoins. Andererseits verdienen sie an den Transaktionsgebühren der User.

“Bestechliche” Miner

Die Crux: Miner können sich “aussuchen”, welche Transaktionen sie in den bearbeiteten Block aufnehmen. Sie priorisieren natürlich jene, die höhere Gebühren enthalten. Über die Zahlungen können die User die Miner also gleichsam bestechen: Wer mehr zahlt, dessen Transaktion wird schneller durchgeführt. (Man kann zwischen verschiedenen Prioritäts-Kategorien wählen, die höchste führt zu einer Bearbeitung innerhalb der nächsten zwei Blocks). Wer nicht bereit ist, hohe Gebühren zu zahlen, muss inzwischen mitunter Wochen lang auf die Durchführung warten. Denn aufgrund der hohen Mining Difficulty und dem damit verbundenen Stromverbrauch (und den Hardware-Anforderungen), kommen die Miner nicht mit dem Gesamtvolumen nach. Und sie verschieben dabei nicht lukrative Transaktionen immer weiter nach hinten.

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18 US-Dollar Gebühr für Bearbeitung im nächsten Block

Die Folge: Wer etwa im Einzelhandel mit Bitcoins zahlen wollen würde, müsste momentan auf seinen Einkauf rund 18 Dollar draufschlagen, damit er innerhalb der kommenden zehn Minuten abgewickelt wird (“Next Block Fee” – Stand 4. Jänner 2018 – aktuelle Werte findet man hier). Auch für eine Bearbeitung innerhalb der nächsten Stunde sind noch umgerechnet 17,44 US-Dollar zu entrichten. Am 21. Dezember, wenige Tage, nachdem Bitcoin kurzzeitig die 20.000 Dollar-Marke geknackt hatte, war die “Next Block Fee” mit rund 37 US-Dollar auf ihrem bisherigen Höchststand. Eine Nutzung für alltägliche Einkäufe scheint unter diesen Umständen also undenkbar.

“Bidirectional Payment Channels” als Lösung?

Wie will nun Lightning Network die Probleme lösen? Das Zauberwort ist “Bidirectional Payment Channels”. Dabei öffnen zwei einander vertrauende User einen Zahlungskanal, der (primär) nur zwischen ihnen beiden läuft. Innerhalb dieses Kanals können sie beliebig viele Transaktionen durchführen. Am Ende wird dann nur der Saldo all dieser Transaktionen auf der Blockchain eingetragen und damit endgültig abgesichert. Wann das passiert, kann von beiden Usern jederzeit bestimmt werden. Hätte man also etwa so einen Channel mit einem Supermarkt-Betreiber, hätte dieser zwar eine sofortige Bestätigung über den Eingang der Zahlung, könnte die Umsetzung auf die Blockchain aber immer jeweils am Monatsende für alle Einkäufe festlegen.

Von vier auf “Millionen bis Milliarden” Transaktionen pro Sekunde

Die Lightning Network-Erfinder Poon und Dryja versprechen durch ihr Konzept nichts geringeres, als die Anzahl an möglichen Transaktionen im Bitcoin-Netzwerk von derzeit höchstens sieben pro Sekunde (tatsächlich etwa vier) auf “Millionen bis Milliarden” zu erhöhen. Und dabei zeitgleich die Transaktionsgebühren für den einzelnen User zu minimieren. Der vielleicht bedeutendste Nebeneffekt: Auch der enorme Stromverbrauch durch Mining könnte damit wieder besser in den Griff bekommen werden.

Das “Network” in “Lightning Network”

Doch ist es nicht sehr aufwändig, mit jedem, mit dem man ein Geschäft macht, einen eigenen Payment Channel zu eröffnen? Auch dafür haben die Erfinder eine Lösung, die an das System von Ripple erinnert. Es ist der “Network”-Aspekt in “Lightning Network”. Konkret sucht der Algorithmus bei zwei Usern, die keinen eigenen Bidirectional Channel haben, für die Transaktion einen Weg über andere Kanäle. Voraussetzung für eine Überweisung ist dann also lediglich, dass man über mehrere Ecken miteinander verbunden ist.

Droht die Zentralisierung des dezentralen Systems?

Hier setzt auch der größte Kritikpunkt an der Technologie an, wie Johannes Grill im Gespräch mit dem Brutkasten anmerkt. “Es wird befürchtet, dass es dadurch wieder zu einer Zentralisierung kommen kann, die ja eigentlich mit Bitcoin ausgeschaltet werden soll”, erklärt er. Denn in dem System könnten große Player wie etwa Amazon hunderttausende Zahlungskanäle zu ihren Kunden haben. Transaktionen zwischen Usern würden dann entsprechend oft bei diesen großen Playern “durchlaufen”. Grill sieht das aber relativ gelassen: “Schon allein aufgrund des Algorithmus hält sich die Macht dieser möglichen Zentralen in engen Grenzen. Und sie lassen sich ja auch immer umgehen, indem man einen direkten Kanal eröffnet.”

Proof of Concept der “Bitcoin-Rettung” steht noch aus

Ob Lightning Network tatsächlich sein Versprechen halten wird, und Bitcoin und Co zu brauchbaren Zahlungsmitteln für den Alltag machen wird, ist freilich noch nicht klar. Es laufen gerade erst erste Versuche. Der Proof of Concept, vor allem was die versprochene Skalierbarkeit angeht, steht noch aus. Auch dass ein anderes, ähnliches System sich am Ende durchsetzt, ist denkbar. Tatsächlich dürfte die Technologie aber das Potenzial haben, die Idee hinter Bitcoin zu retten. Denn das, was es jetzt ist – ein reines Spekulationsobjekt mit massiver Umweltbelastung durch Stromverbrauch – sollte es ja eigentlich niemals werden.

+++ Eine tickende Zeitbombe? +++


⇒ Zur Lightning Network-Homepage

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Peter Ahnert, Hermann Erlach, Marco Porak und Jeannette Gorzala
Peter Ahnert, Hermann Erlach, Marco Porak und Jeannette Gorzala | Foto: brutkasten

“No Hype KI” wird unterstützt von CANCOM AustriaIBMITSVMicrosoftNagarroRed Hat und Universität Graz.


Wo stehen wir wirklich, was die Adaption von künstlicher Intelligenz in der österreichischen Wirtschaft angeht? Diese Frage zu beantworten war eines der Ziele der Serie “No Hype KI“, die brutkasten anlässlich des zweijährigen Bestehens von ChatGPT gestartet hat. Die ersten fünf Folgen beleuchten unterschiedliche Aspekte des Themas und lieferten eine Bestandsaufnahme.

Im Staffelfinale, der sechsten Folge, war der Blick dann in Richtung Zukunft gerichtet. Dazu fanden sich die Österreich-Chefs von Microsoft und IBM, Hermann Erlach und Marco Porak, sowie Nagarros Big Data & AI Practice Lead für Central Europe, Peter Ahnert, und KI-Expertin Jeannette Gorzala, die auch Mitglied des KI-Beirats der österreichischen Bundesregierung ist, im brutkasten-Studio ein.

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Auch Marco Porak, General Manager von IBM in Österreich, schlägt in eine ähnliche Kerbe. Er sieht das abgelaufene Jahr als eine Phase der Erkenntnis. Den Status Quo bei KI in Österreichs Unternehmen beschreibt er im Talk folgendermaßen: “Wir haben allerorts sehr viel ausprobiert, sind vielleicht da und dort auf die Nase gefallen”. Gleichzeitig habe es auch “schöne Erfolge” gegeben. Für Porak ist klar: “Die Frage der Stunde lautet: Wie machen wir jetzt von hier weiter?“

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Ein großes Thema dabei ist der AI Act der EU. Jeannette Gorzala, Gründerin von Act.AI.Now, plädiert für eine pragmatische Haltung gegenüber der EU-Verordnung: “Der AI-Act ist ein Faktum, er ist da. Jetzt müssen wir ins Tun kommen.” Sie sieht in dem Regelwerk einen Wegweiser: “Wir müssen die entsprechenden Kompetenzen aufbauen und die Möglichkeiten nutzen, die diese Regulierung bietet. Das ist der Reiseplan, den wir brauchen.”

Auch Marco Porak sieht den AI Act positiv: „Er hat nicht die Algorithmen reguliert, sondern gesagt, was wir in Europa gar nicht wollen, etwa Sozialpunktesysteme oder Gesichtserkennung in Echtzeit.“ So entstehe für Unternehmen im globalen Wettbewerb ein Vorteil, wenn sie ihre KI-Anwendung nach europäischen Maßstäben zertifizieren lassen: „Das ist wie ein Gütesiegel.“

“Müssen positiv aggressiv reingehen, um unseren Wohlstand zu halten”

Hermann Erlach von Microsoft bezeichnet den Ansatz des AI Act ebenfalls als “gut”, betont aber gleichzeitig, dass es jetzt auf die Umsetzung von KI-Projekten ankomme: “Wir haben eine Situation, in der jedes Land an einem neuen Startpunkt steht und wir positiv aggressiv reingehen müssen, um unseren Wohlstand zu halten.”

Peter Ahnert sieht dabei auch ein Problem in der öffentlichen Wahrnehmung: KI werde tendenziell nicht nur zu klein gedacht, sondern meist auch in Zusammenhang mit Risiken wahrgenommen: “Es werden die Chancen nicht gesehen.” Woran liegt es? “Zu einem erheblichen Teil daran, dass noch zu wenig Bildung und Aufklärung an dem Thema da ist. In Schulen, in Universitäten, aber auch in Unternehmen und in der öffentlichen Hand.” Hier müsse man ansetzen, sagt der Nagarro-Experte.

Jeannette Gorzala sieht das ähnlich: “Bildung und Kompetenz ist das große Thema unserer Zeit und der zentrale Schlüssel.” Verstehe man etwas nicht, verursache dies Ängste. Bezogen auf KI heißt das: Fehlt das Verständnis für das Thema, setzt man KI nicht ein. Die Opportunitätskosten, KI nicht zu nutzen, seien aber “viel größer” als das Investment, das man in Bildung und Governance tätigen müssen. “Natürlich ist es ein Effort, aber es ist wie ein Raketenstart”, sagt Gorzala.

IBM-Programm: “Die Angst war weg”

Wie das in der Praxis funktionieren kann, schilderte IBM-Chef Porak mit einem Beispiel aus dem eigenen Unternehmen. IBM lud weltweit alle Mitarbeitenden zu einer KI-Challenge, bei der Mitarbeiter:innen eigene KI-Use-Cases entwickelten, ein – mit spürbaren Folgen: “Die Angst war weg.” Seine Beobachtung: Auch in HR-Teams stieg die Zufriedenheit, wenn sie KI als Assistenz im Arbeitsablauf nutzen. “Sie können sich auf die komplexen Fälle konzentrieren. KI übernimmt die Routine.”

Microsoft-Chef Erlach warnt auch davor, das Thema zu stark unter Bezug auf rein technische Skills zu betrachten: “Die sind notwendig und wichtig, aber es geht auch ganz viel um Unternehmens- und Innovationskultur. Wie stehen Führungskräfte dem Thema AI gegenüber? Wie steht der Betriebsrat dem Thema AI gegenüber?”, führt er aus.

Venture Capital: “Müssen in Europa ganz massiv was tun”

Soweit also die Unternehmensebene. Einen große Problemstelle gibt es aber noch auf einem anderen Level: Der Finanzierung von Innovationen mit Risikokapital. “An der Stelle müssen wir in Europa ganz massiv was tun”, merkte Ahnert an. Er verwies auf Beispiele wie DeepMind, Mistral oder Hugging Face, hinter denen jeweils europäische Gründer stehen, die aber in den USA gegründet, ihre Unternehmen in die USA verkauft oder zumindest vorwiegend aus den USA finanziert werden.

Der Nagarro-Experte verwies dazu auf eine Studie des Applied AI Institute, für die Startups aus dem Bereich generative KI zu den größten Hürden, mit denen sie es zu tun haben, befragt wurden. “51 Prozent haben Funding genannt. Weit abgeschlagen an zweiter Stelle mit 24 Prozent erst kam die Regulierung und unter 20 Prozent waren Themen wie Fachkräftemangel oder Zugang zu Compute Power.” Ahnerts Appell: “Bei dem Thema Finanzierung müssen wir was tun, damit wir in der nächsten Welle an der Spitze sind.”

Erlach: Adaption entscheidend

Letztlich sei aber vielleicht gar nicht so entscheidend, wo eine Technologie produziert werde, argumentierte Hermann Erlach von Microsoft. Denn es komme auf die Adaption an: “Vielleicht ist die Diskussion Europa vs. Amerika in Teilbereichen die falsche.” Die wichtigere Frage sei also: “Wie adaptiere ich diese Technologie möglichst schnell, um meinen Wohlstand zu erhöhen?”

Marco Porak ergänzt: “Ganz, ganz wesentlich ist Mut. Ganz, ganz wesentlich ist unsere kulturelle Einstellung zu dem Thema.” Man müsse die Chancen sehen und weniger das Risiko. In der Regulatorik könne man dies begleiten, indem man Anreize schafft. “Und ich glaube, wenn wir das als Österreich mit einem großen Selbstbewusstsein und auch als Europa mit einem großen Selbstbewusstsein machen, dann haben wir in fünf Jahren eine Diskussion, die uns durchaus stolz machen wird.”


Die gesamte Folge ansehen:


Die Nachlesen der bisherigen Folgen:

Folge 1: “No Hype KI – wo stehen wir nach zwei Jahren ChatGPT?”

Folge 2: “Was kann KI in Gesundheit, Bildung und im öffentlichen Sektor leisten?”

Folge 3: “Der größte Feind ist Zettel und Bleistift”: Erfolgsfaktoren und Herausforderungen in der KI-Praxis”

Folge 4: KI-Geschäftsmodelle: “Wir nutzen nur einen Bruchteil dessen, was möglich ist”

Folge 5: Open Source und KI: “Es geht nicht darum, zu den Guten zu gehören”


Die Serie wird von brutkasten in redaktioneller Unabhängigkeit mit finanzieller Unterstützung unserer Partner:innen produziert.

No Hype KI

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Peter Ahnert, Hermann Erlach, Marco Porak und Jeannette Gorzala
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Erlach: Adaption entscheidend

Letztlich sei aber vielleicht gar nicht so entscheidend, wo eine Technologie produziert werde, argumentierte Hermann Erlach von Microsoft. Denn es komme auf die Adaption an: “Vielleicht ist die Diskussion Europa vs. Amerika in Teilbereichen die falsche.” Die wichtigere Frage sei also: “Wie adaptiere ich diese Technologie möglichst schnell, um meinen Wohlstand zu erhöhen?”

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Die Nachlesen der bisherigen Folgen:

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Folge 5: Open Source und KI: “Es geht nicht darum, zu den Guten zu gehören”


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