Wachtürme fungieren als „Wachhunde“ der Blockkette, um böswillige Akteure zu identifizieren und zu bestrafen, die andere Benutzer innerhalb der Kanäle betrügen
Wachtürme wurden im Rahmen des ursprünglichen Lightning Network (LN)-Papiers konzipiert und sind seitdem verbessert und optimiert worden, da das LN von Bitcoin sich zu einem globalen P2P-Zahlungsnetzwerk entwickeln soll.
Wachtürme sind im Wesentlichen ein Ökosystem von Drittparteien, die von den Nutzern zur Auslagerung der Überwachung von On-Chain-Transaktionen, die für ihre Blitzkanäle relevant sind, eingesetzt werden.
Wachtürme fungieren effektiv als „Wachhunde“ der Blockkette, um böswillige Akteure zu identifizieren und zu bestrafen, die andere Nutzer innerhalb der Kanäle betrügen. Sie bewerten, ob ein Teilnehmer eines LN-Kanals einen früheren Kanalzustand unsachgemäß ausgestrahlt hat oder nicht, was zur Rückforderung von Geldern nach Schließung des Kanals mit einem ungültigen Zustand genutzt werden könnte.
Für ihre Dienste erhalten sie von den Benutzern Gebühren, und es könnten verschiedene Monetarisierungsmethoden eingesetzt werden. Die Benutzer können sogar die Kanalüberwachung an mehrere Wachturmdienste auslagern, falls einer ausfällt.
Jüngste Entwicklungen wie das Compact-Client-Side-Filtering – das im Neutrino-Protokoll verwendet wird – verringern die Gesamtbelastung, die die Wachtürme zu tragen haben, aber sie spielen eine entscheidende Rolle in der LN-Umgebung – insbesondere bei der Skalierung.
Umsichtige LN-Benutzer müssen sich hin und wieder über den Status ihrer Off-Chain-Kanäle informieren, der mit den On-Chain-Aktivitäten korreliert, und Wachtürme bieten rund um die Uhr eine Absicherung gegen Sicherheitsrisiken, die durch ungültige Kanalzustände entstehen.
Das LN von Bitcoin verfolgt einen privatwirtschaftlich orientierten Ansatz, so dass die Fähigkeit der Wachtürme, Transaktionen mit bestimmten Kanälen zu verknüpfen, entscheidend ist, und mehrere Innovationen wirken sich direkt auf die Fähigkeit des Mesh-Netzwerks zur Skalierung und Wahrung der Privatsphäre aus.
Wie Wachtürme funktionieren
Wachtürme sind Drittparteien, die die Bitcoin-Blockkette im Namen ihrer Kunden rund um die Uhr überwachen.
Sie suchen nach Diskrepanzen zwischen On-Chain-Transaktionen und dem Schließen von Off-Chain-Kanälen mit ungültigen Zuständen. Jede Zahlung für Off-Chain-LN-Kanäle erfordert eine gültige Verpflichtung, die einen aktuellen Status des Kanalgleichgewichts schafft. Dieser Zustand kann von jeder Partei in einem Kanal aktualisiert werden und wird durch die nächste iterative Verpflichtung, die eine Übertragung begleitet, aktualisiert.
Ein Pfad von Verpflichtungen zeigt den Saldozustand des Kanals an, aber eine Gegenpartei kann vergangene (ungültige) Saldozustände ausstrahlen, wenn sie von diesen Zuständen besser profitieren kann – da sie dann mehr BTC auf ihrem Ende des Kanals hätte. Solche Szenarien können entstehen, wenn Partei A einen früheren Saldozustand nach einer ausgehenden Transaktion an Partei B im Kanal ausstrahlt, der den Saldo von Partei A verringert.
Aufgrund der Art der zeitlichen Beschränkungen innerhalb eines Kanals (d.h. der HTLCs) muss ein Kanalteilnehmer eine bestimmte Zeitspanne abwarten, bevor er Gelder in seiner Brieftasche beanspruchen kann.
Dies setzt jedoch voraus, dass die Benutzer regelmäßig online bleiben, um zu überprüfen, ob ein ungültiger Zustand nicht ausgestrahlt wurde und ob eine Gegenpartei nicht böswillig handelt.
Dies ist für die meisten Menschen, die einfach weder die Zeit noch das technische Fachwissen haben, um solche ungünstigen Situationen zu erkennen oder ständig online zu bleiben, mit offensichtlichen Unannehmlichkeiten verbunden.
Betreten Sie Wachtürme. Ein Wachturm überwacht die Blockkette rund um die Uhr, indem er im Namen des Benutzers gegen eine Gebühr online bleibt. So können die Nutzer sicher sein, dass sie nicht betrogen werden, während sie offline sind.
Der grundlegende Ablauf, wie ein einfacher Wachturm-Mechanismus zwischen zwei Teilnehmern an einem einzigen Zahlungskanal funktioniert, ist wie folgt
Alice aktualisiert den staatlichen Kanal, indem sie Bob 1 BTC innerhalb ihres Kanals sendet.
Alice sendet gleichzeitig einen „Hinweis“ oder ein „Geheimnis“ einer bestimmten Transaktion an einen Wachturm, der auf eine bestimmte Transaktion hinweist, nach der man Ausschau halten sollte, ohne den Inhalt der Transaktion preiszugeben.
Alices Unterschrift, die an den Wachturm geschickt wird, gibt den Kanälen eine Vorautorisierung der Gelder, die im Falle eines Verstoßes an sie zurückgeschickt werden.
Der Wachturm vergleicht die „Hinweise“ mit einer Hash-Tabelle von Hinweisen, die er von seinen Kunden erhält, und mit der Bitcoin-Blockkette.
Wenn der Wachturm einen Kanalbruch durch Bob über eine ungültige staatliche Sendung feststellt, dann konstruiert er eine Straftransaktion mit Alices Unterschrift und schickt ihr die Kanalgelder zurück.
Alice ist anschließend vor einem Kanalbruch geschützt, ohne dass sie online sein muss, und die Wachttürme können keine Zustandsaktualisierungen mit bestimmten Kanälen verknüpfen.
Die Probleme mit dem obigen Beispiel sind jedoch ganz anders, wenn man bedenkt, dass die Ausstrahlung früherer Kanalstaaten nicht immer in böswilliger Absicht erfolgt. Wenn ein Softwarefehler Bob dazu veranlasst, einen ungültigen Kanalzustand auszustrahlen, der von einem Wachturm bestraft wird, verliert er alle seine Gelder in dem Kanal – eine harte Strafe.
Die Entwickler haben mit einem Vorschlag namens eltoo eine Lösung gefunden, um sich vor solchen Szenarien zu schützen. Im Wesentlichen erstellt eltoo für jeden Kanalstaat zwei Transaktionen: eine Aktualisierungstransaktion und eine Abrechnungstransaktion. Unter Verwendung dieser Struktur wird eine Kette sich wiederholender Ungültigkeitserklärungen früherer Kanalzustände in einer Kette zeitgesperrter Transaktionen auf einen neuen Zustand aktualisiert.
Wichtig ist, dass die Gegenparteien Zeit haben, auf frühere Zustandsübertragungen zu reagieren, wodurch sie die Möglichkeit haben, die Abrechnung eines Kanals mit einem früheren Zustand abzuschwächen.
Ein solches Modell würde jedoch dazu führen, dass die Kette von Transaktionen in die Bitcoin-Blockkette übertragen werden müsste, und ein aktualisierter BIP-Vorschlag, der das Problem namens sighash_noinput korrigiert, wird für die Aufnahme in das Bitcoin-Protokoll unter BIP-0118 als Soft Fork in Erwägung gezogen.
Wachtürme spielen eine wichtige Rolle bei der Unterstützung der Skalierung von Bitcoins LN, da sie als ständige Verteidigungslinie gegen Kanalbetrug fungieren. Sie sehen sich jedoch einigen wirtschaftlichen Hürden gegenüber, und Monetarisierungsmethoden befinden sich noch im Aufbau und in der Ideenfindung.
Wirtschaft, Monetarisierung und Herausforderungen
Wachtürme müssten als Unternehmen funktionieren, weil sie den operativen Overhead behalten, von der Nutzerbasis betroffen und eingeschränkt sind und Monetarisierungsmodelle einsetzen. Die beiden vorherrschenden Monetarisierungsmethoden für Wachtürme sind Gebühren für Strafzahlungen oder Abonnementdienste.
Wachturmdienste arbeiten mit einem Overhead bezüglich Bandbreite, Berechnung und Plattenplatz. Mit der LN-Implementierung, die Bitcoin verwendet, um die Privatsphäre zu schützen, müssen Wachtürme alle früheren Kanalzustände ihrer Kunden speichern, was zu hohen Speicherplatzkosten führen kann.
Wo Bandbreite und Berechnungen mit der wachsenden Zahl der Wachturm-Benutzer skalieren können, liegt die potenzielle Herausforderung in dem quadratisch wachsenden Problem des Speicherplatzbedarfs. Groß angelegte Wachtürme müssten über genügend Ressourcen verfügen, um Millionen oder Milliarden von „Blobs“ (d.h. Zustandsdaten) zu speichern. Mit der Zunahme der Nutzerbasis nimmt die Menge der gespeicherten Zustände quadratisch zu, was zu hohen Betriebskosten für das Unternehmen in Form von Datenspeicherung führt.
Die Größe der gespeicherten Daten ist jedoch winzig – Blobs entsprechen der Größe eines Tweets -, so dass Wachtürme, die mit ausreichendem Kapital effektiv skalieren, den Bedarf decken können. Der Betrieb von Wachtürmen in großem Maßstab ist daher eine wahrscheinliche Entwicklung im Ökosystem. Der Betrieb von Wachtürmen kann durch abonnementbasierte Dienste Gewinne erwirtschaften, die es ihnen ermöglichen würden, ihre Einnahmen parallel zur Nutzung ihres Dienstes zu steigern.
Daraus ergeben sich auch langfristige Überlegungen in Bezug auf die nachteilige Wirkung großer Wachturmoperationen auf die potenzielle Überwachung des LN- und Bitcoin-Ökosystems durch Kanal- und Transaktionskartierung. Zu den Hürden, denen sich Wachtürme gegenübersehen, gehört die verworrene Verbindung zwischen Privatsphäre und Skalierbarkeit im Wachturm-Ökosystem. Die Nutzer können die Überwachungskapazitäten großer, konfliktträchtiger Wachtürme durch die Anbindung an zahlreiche Dienste abschwächen, aber es ist unklar, wie sich der Markt für Wachtürme entwickeln wird und ob dies eine ausreichende Absicherung gegen Eingriffe in die Privatsphäre darstellt.
Ein anderes vorgeschlagenes Monetarisierungsmodell besteht in einem Teil der Strafzahlungen, die die Wachtürme als Gebühren einnehmen. Die Anreize für ein solches Modell sind jedoch falsch ausgerichtet, da die Wachtürme einen Anreiz für mehr Verletzungen erhalten würden, entgegen der Einstellung der LN-Nutzer, die so wenig Verletzungen wie möglich wünschen. Eine vorgeschlagene Alternativlösung ist der Olympus-Server, der Wachturmdienste über Speicher-Token ausführt – neben anderen Funktionen zur Wartung der LN-Brieftasche.
Der Wachturm-Markt ist noch nicht entwickelt, da sich das LN immer noch zu einem größeren P2P-Zahlungsnetzwerk auf der Grundlage von Bitcoin entwickelt. Die Forschung und Innovationen auf diesem Gebiet liefern jedoch einige überzeugende Aussagen für ein zukünftiges Ökosystem von LN-Wachtürmen. Es ist nach wie vor unklar, welche Vorurteile die Nutzer bei der Nutzung der Dienste von Wachtürmen hegen werden, aber ihre Sicherheitsgarantien können sich als entscheidend gegen Bedrohungen durch Offline-Kanäle erweisen – etwas, das umsichtige Nutzer berücksichtigen sollten.
Letztendlich würde der ideale Marktplatz für Wachturmdienste die komplexen technischen Komponenten vom Endbenutzer abstrahieren, aber es sind erhebliche Fortschritte erforderlich, bevor das gewünschte Niveau der LN-Funktionen erreicht werden kann. Das LN von Bitcoin ist weiterhin ein Schneeball mit zunehmender Benutzerakzeptanz, Kanalbalance und Innovation. Wachtürme stellen einen vorausschauenden Ansatz für Sicherheitsrisiken dar, die durch das sich entwickelnde Ökosystem der neuartigen zweiten Schicht von Bitcoin entstehen.