Was sind Kanalfabriken?

Kanalfabriken sind eine Zwischenschicht zwischen der Blockchain von Bitcoin und dem Lightning Network (LN), das Conrad Burchert, Christian Decker und Roger Wattenhofer in a Papier- Das Konzept wurde ursprünglich als “Skalierbare Finanzierung von Bitcoin-Micropayment-Kanalnetzwerken” bezeichnet und ist allgemein als “Kanalfabriken” bekannt geworden.

Channel-Fabriken sollen die Anzahl der On-Chain-Transaktionen reduzieren, die zum Öffnen und Schließen von LN-Kanälen erforderlich sind. Sie können sich diese als Kanal-Super-Highways vorstellen, die zwischen vielen Benutzern bestehen können, ohne die Anzahl der Transaktionen in der Kette zu erhöhen, die zum Öffnen und Schließen von Kanälen erforderlich sind.

Benutzer können praktisch unbegrenzt viele Kanäle öffnen und schließen, wodurch die Belastung der LN in der Kette drastisch reduziert werden kann, wenn sie auf ein beliebtes globales Zahlungsnetzwerk von Millionen von Benutzern skaliert wird.

Was sind Kanalfabriken?

Hintergrund auf LN-Kanälen

Das Öffnen eines LN-Kanals zwischen zwei Teilnehmern erfordert eine Transaktion, um den Kanal zu finanzieren und ihn mit Zusagen ihrer BTC-Guthaben an die Bitcoin-Blockchain zu öffnen. Sobald der Kanal geöffnet und finanziert ist, können Benutzer BTC innerhalb der Grenzen des Guthabens in dem Kanal, der zwischen ihnen hin und her übertragen wird, so oft hin und her austauschen, wie sie möchten.

Die Magie besteht darin, den Kanalstatusausgleich sicher zu aktualisieren, ohne Transaktionen in der Kette zu veröffentlichen.

Das Schließen des Kanals erfordert auch eine On-Chain-Transaktion, bei der der Kanalsaldo in der Bitcoin-Blockchain veröffentlicht wird. Es gibt jedoch zwei Hauptbeschränkungen bei der Einrichtung des bidirektionalen Kanals.

  1. Die Anforderung für On-Chain-Open / Close-Transaktionen lässt sich aufgrund der eingeschränkten On-Chain-Kapazität von Bitcoin nicht gut mit der Einführung von LN skalieren.
  2. Fonds (BTC) sind an den Kanal gebunden.

Erstens steigt mit zunehmender Anzahl der Benutzer von Bitcoin’s LN auch die Anzahl der Transaktionen in der Kette drastisch an – insbesondere, wenn jeder Benutzer mehrere Kanäle öffnet. Die On-Chain-Transaktionskapazität von Bitcoin kann die LN-Open / Close-Transaktionen jetzt problemlos abwickeln. Um jedoch den gewünschten Akzeptanzgrad zu erreichen, muss das Problem behoben werden.

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Wenn beispielsweise 1.000 aktive LN-Benutzer jeweils 5 Kanäle öffnen möchten, werden 10.000 Transaktionen in der Kette erstellt. Je mehr Benutzer, desto problematischer wird die Belastung von Bitcoin.

Zweitens ist die feste Menge an BTC in einem LN-Kanal unpraktisch, insbesondere wenn die Notwendigkeit besteht, Kanäle neu auszugleichen oder Kanäle nachzufüllen. Niedrige Kanalguthaben eignen sich für zwei interagierende Parteien, sind jedoch nicht ideal für die Spitzenleistung des LN, für die Routing-Knoten und Zahlungssprünge zwischen Knoten erforderlich wären.

Das Channel Factory Paper hebt diese beiden Probleme hervor und versucht, eine skalierbare Lösung bereitzustellen, bei der Benutzer eine beliebige Anzahl von Kanälen als Teil einer Gruppe erstellen können, wodurch die Kosten für Blockchain-Transaktionen drastisch gesenkt werden. Laut dem Papier:

„Für eine Gruppe von 20 Benutzern mit 100 gruppeninternen Kanälen werden die Kosten für Blockchain-Transaktionen um 90% reduziert, verglichen mit 100 regulären Mikrozahlungskanälen, die in der Blockchain geöffnet sind. Dies kann weiter auf 96% erhöht werden, wenn Bitcoin Schnorr-Signaturen mit Signaturaggregation einführt. “

Der Teil über Schnorr-Signaturen ist wichtig, da die Aufnahme von Schnorr-Signaturen in das Bitcoin-Protokoll in Sicht ist und eine Reihe verbesserter Effizienz- und Datenschutzfunktionen für das Netzwerk bietet. In Kombination mit Channel-Fabriken ermöglichen Schnorr-Signaturen wesentlich kompaktere Channel-Factory-Transaktionen, wenn sie in der Kette veröffentlicht werden.

Kanalfabriken

Channel-Fabriken sind empirisch Mehrparteien-Micropayment-Kanäle, die aus Gruppen von Teilnehmern bestehen, die außerhalb der Kette Eins-zu-Eins-Kanäle erstellen. Das gleiche Verfahren zum Senden des Schließens eines LN-Kanals kann optimiert werden, um gleichzeitig einen anderen Kanal zu öffnen. Tatsächlich nutzen Channel-Fabriken diese Fähigkeit, um Off-Chain-Kanäle zu erstellen und zu beenden, ohne dass eine Übertragung an die Bitcoin-Blockchain erforderlich ist. Laut dem Papier:

„Die Mittel werden an eine Gruppe anderer Benutzer anstatt an einen einzelnen Partner gebunden und können mit nur wenigen Nachrichten innerhalb dieser zusammenarbeitenden Gruppe zwischen den Kanälen verschoben werden, was das Risiko verringert, da eine unrentable Verbindung schnell aufgelöst werden kann, um eine bessere Verbindung mit herzustellen ein anderer Partner. “

Channel-Fabriken sperren Channel-Fonds von mehreren Parteien mithilfe einer „Hook-Transaktion“, die das gemeinsame Eigentum an den eingezahlten Geldern zwischen den Parteien eröffnet. Die clevere Komponente, die die Finanzierung vieler Mehrparteienkanäle ermöglicht, wird als “Zuweisung” bezeichnet, bei der eine oder mehrere sequentielle Transaktionen die gesperrten Mittel des Mehrparteienkanals als Eingabe abrufen und mehrere Kanäle mit ihren Ausgaben finanzieren können. Laut dem Papier:

“Die Zuweisung ersetzt effektiv die Finanzierungstransaktionen einer Reihe von Zweiparteienkanälen.”

Der Hook ermöglicht es einem Benutzer, sein Geld von einem Kanal abzuheben, wenn die anderen Parteien nicht kooperativ werden. Das Öffnen von sekundären Zahlungskanälen innerhalb einer Kanalfabrik erfolgt im Wesentlichen sofort, da die Kanalfabrik selbst über eine ausreichende Anzahl von Bestätigungen verfügt. Benutzer erstellen Kanäle innerhalb eines Kanals.

Darüber hinaus beseitigen Channel-Fabriken das Risiko zwischen den teilnehmenden Parteien mithilfe von Zeitsperren und eines Ungültigkeitsbaums, bei dem nach Ablauf der Zeitsperren nur ein Pfad des Baums gesendet werden kann. Aufgrund von Einschränkungen, die sich aus Multi-Sig ergeben, kann keine einzelne Partei oder Absprachen willkürlich die Mittel der Kanalfabrik ausgeben.

Die Abrechnung besteht aus den Parteien in der Kanalfabrik, die gemeinsam beschließen, den Kanal zu schließen, und nur die Hook- und Abwicklungstransaktion werden in der Blockchain veröffentlicht. Die Abwicklung von sekundären Zahlungskanälen fällt jedoch in drei primäre Optionen:

  1. Übernehmen Sie den Endzustand des sekundären Kanals in die Blockchain.
  2. Aktualisieren Sie die Salden innerhalb der breiteren Kanalfabrik.
  3. Öffne einen neuen Kanal.

Die für größere Kanalfabriken erforderliche Gesamtkoordination steigt, sie können jedoch trotz beliebiger Gruppengrößen nur mit zwei Transaktionen in der Kette funktionieren. Die Auswirkungen großer Kanalfabriken sind für das organische Wachstum des LN zwingend.

Vorteile, Risiken und zukünftige Entwicklung

Kanalfabriken überzeugen für die LN überzeugend, wenn man die Einschränkungen bei der Verlagerung von Geldern zwischen Kanälen zum Ausgleich berücksichtigt. Rebalancing-Probleme treten auf, wenn eine Partei eines bidirektionalen Kanals eine einseitige Summe des Kanalsaldos hat und die andere Partei ihnen keine BTC senden kann, weil ihr Kanalende zu niedrig ist.

“Es wird eine neue Zuweisung eingerichtet, die jeden Kanal durch einen ausgewogenen neuen ersetzt und gleichzeitig den Gesamteinsatz jeder Partei gleich hält”, heißt es in dem Papier.

Kanalfabriken können anschließend das Verschieben von Geldern zwischen Kanälen, das Erstellen neuer Kanäle oder das Entfernen alter Kanäle ermöglichen – alles ohne Übertragung an die Blockchain.

Channel-Fabriken haben auch in komplexen Systemen einzigartige Vorteile. In der LN von Bitcoin haben Kanalfabriken das Potenzial, die Tiefe der Verbindungen zwischen großen Gruppen von Knoten zu erhöhen. In der Tat würde dies die Geschwindigkeit von Zahlungssprüngen zwischen Knoten beschleunigen, mit denen keine direkten Kanäle geöffnet sind.

Bei Kanalfabriken würde die Überlappung zwischen großen Kanalfabriken kürzere Wege zwischen Teilnehmern separater Gruppen ermöglichen, wodurch die LN verteilter wird und gleichzeitig ihre Verbindungen gestärkt werden.

Umgekehrt weisen große Kanalfabriken einen bemerkenswerten Mangel auf. Die Anzahl der Parteien, die in der Lage sind, die Kanalfabrik zu schließen, steigt in einem System höherer Ordnung und beseitigt die Möglichkeit, Gelder zwischen sekundären Kanälen nach der Übertragung der Hook- und Abwicklungstransaktion an die Blockchain zu verschieben.

Solche Szenarien sind nicht direkt böswillig – da keine Benutzergelder verloren gehen oder gestohlen werden -, sondern können von Basisbenutzern eingesetzt werden, um die Mining-Gebühren zu erhöhen, die für den zusätzlichen Blockchain-Speicherplatz gezahlt werden, den die Channel-Factory benötigt. Dies führt zu Unannehmlichkeiten für Benutzer sekundärer Zahlungskanäle . Genossenschaftliche Benutzer können sich jedoch für Abwicklungslösungen entscheiden, ohne den Pfad zum Ungültigkeitsbaum zu veröffentlichen.

Insgesamt sind Channel-Fabriken ein überzeugendes Angebot für die Erweiterung und Skalierbarkeit von Bitcoin’s LN. Die LNs Adoption schwillt schnell an, und Channel-Fabriken sind ein praktisches Instrument zur Ergänzung der Skalierbarkeit des Netzwerks durch eine bessere Effizienz in der Kette und eine Neuausrichtung der sekundären Zahlungskanäle für ein flüssigeres Zahlungs-Ökosystem.

Mike Owergreen Administrator
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