Das Wachstum des Lightning-Netzwerks in vielen Bildern und Statistiken

Das Lightning-Netzwerk skaliert Bitcoin offchain. Nachdem es einige Jahre eher stagnierte, kommt es seit Mitte 2021 in Fahrt. Wir werfen einen Blick auf den öffentlich sichtbaren Teil des Lightning-Netzwerks in Charts, Statistiken und Visualisierungen.

Kaum etwas drückt den Ehrgeiz der Lightning-Community besser aus als diese Zahl: 982.215. Das ist die Anzahl an Knoten, die nach 1ml.com noch fehlt, damit Lightning im Ziel einläuft. Bisher gibt es knapp 18.000 von einer Million.

Lightning soll, das sind sich alle einig, groß werden. Richtig groß. Weltumspannend.

Aber wo steht es heute? Ohne Zweifel ist Lightning im Lauf des letzten Jahres deutlich gewachsen. Aber wie weit und wohin? Und wie verändert bzw. formiert sich das Netzwerk dabei?

Wir schauen uns die öffentlich verfügbaren Zahlen und Charts an, um das aktuelle Lightning-Netzwerk zu vermesen.

1. Die Basics: Knoten, Channels, Kapazität

Man kann die Grundzüge des Lightning-Netzwerks durch drei Werte abstecken: Knoten, Channels und Kapazität.

Die Knoten sind die Infrastruktur von Lightning. Nur sie sind in der Lage, Transaktionen zu transportieren. Ihre Anzahl wächst von Anfang an kontinuierlich, wenn auch unterschiedlich schnell. Nach einer Phase des langsamen Wachstums zwischen 2019 und 2021 beschleunigt sich das Wachstum seit dem Frühjahr 2021. Im März 2022 erreichte die Anzahl der Lightning-Knoten mit über 20.000 einen vorläufigen Höhepunkt; heute beträgt sie etwa 17.800. Damit hat sie sich im Verlauf des vergangenen Jahres ungefähr verdoppelt.

Im April 2022 gab es eine massive Delle. Rund 5.000 Knoten gingen fast gleichzeitig vom Netz. Warum, ist mir nicht bekannt. Eventuell ist ein großer Akteur, der viele Knoten betrieben hat, ausgestiegen oder hat die Anzahl der Knoten reduziert.

Die Anzahl der Knoten im Lightning-Netzwerk nach BitcoinVisuals.com

Die zweite Basis-Metrik ist die Anzahl der Payment-Channels. Diese verbinden die Knoten, so wie Synapsen die Neuronen, und erlauben es, Bitcoins durch das Netzwerk zu versenden.  Ohne Channels sind die Knoten wertlos. Konsequenterweise ist ihre Anzahl mit der der Knoten gestiegen. Auch sie hat sich verdoppelt, von knapp 40.000 auf rund 80.000.

DIe Anzahl der Payment-Channels im Lightning-Netzwerk, ebenfalls nach bitcoinvisuals.com

Wichtiger als die Anzahl der Knoten und Channels ist aber, wie viel Geld durchpasst. Man misst ein Stromnetz ja auch nicht daran, aus wie vielen Kabeln und Wechselrichtern es besteht, sondern wie hoch seine Kapazität ist.

Jeder Payment-Channel hat eine gewisse Kapazität. Diese zeigt, ähnlich wie bei einer Photovoltaik-Anlage, den maximalen Durchsatz durch diesen Channel unter idealen Bedingungen an. Zählt man die Kapazität aller Channels zusammen, erhält man den dritten Basis-Wert: die Netzwerkkapazität. Und diese ist im Lightning-Netzwerk nicht nur ebenso gestiegen wie Knoten und Channels, sondern deutlich stärker.

Die Kapazität des Lightning-Netzwerks nach bitcoinvisuals.com

Über eine ziemlich lange Zeit, von Mitte 2019 bis Mitte 2021, stagnierte die Kapazität bei etwa 1.000 Bitcoin (orangene Linie). Seitdem rast sie aber nach oben, auf 2.000, 3.000, 4.000 Bitcoin, und von dort aus weiter.

In Dollar oder Euro (blaue Linie) schwankt die Kapazität natürlich mit dem Preis. Sie lag im Herbst 2020 noch bei etwas über 10 Millionen Dollar, erreichte Ende 2021 einen Höhepunkt von mehr als 200 Millionen Dollar, und hat sich seitdem aber auf knapp 100 Millionen halbiert.

2. Das öffentliche Interesse

Was genau dahinter steckt, dass sich die Kapazität von Lightning in Bitcoin im Lauf eines Jahres vervierfacht hat, ist schwer zu sagen. Immerhin wissen wir, woran es kaum liegen sollte: an einem allgemein zunehmenden Interesse an Lightning.

Das Interesse bei Google an „Bitcoin Lightning“ (ich habe verschiedene Keywords getestet) steigt nach einer Talsohle zwischen 2019 und 2020 zwar ebenfalls sanft an. Doch eine Explosion Mitte 2021 ist nicht zu erkennen. Wenn man es beispielsweise mit Ethereum vergleich, ist das Interesse weiterhin minimal.

Eine wahrscheinlichere Erklärung als das öffentliche Interesse dürfte der Einstieg wichtiger Akteure sein: El Salvador, das mit der Chivo-App Lightning zum nationalen Zahlungsmittel gemacht hat, große Börsen wie Kraken, und sehr reichweitenstarke Wallets wie die CashApp.

Dies könnte auch helfen, zu verstehen, weshalb die Kapazität so viel stärker gestiegen ist als die Anzahl Knoten und Channels: die Knoten der großen, professionellen Akteure bündeln die Kapazität vieler User.

3. Die Knoten

Am Ende wissen wir aber nicht konkret, weshalb die Kapazität von Lightning so stark gestiegen ist. Ebensowenig wissen wir, wieviele Zahlungen durch das Netzwerk fließen, da es niemanden gibt, der dies messen kann. Wir haben darüber allenfalls mehr oder weniger gut informierte Schätzungen.

Hier bleiben wir jedoch bei dem, was wir aus öffentlichen Daten wissen können. Etwa Informationen über die Knoten. Lightning ist zwar ein Peer-to-Peer-Netzwerk, aber das bedeutet nicht, dass alle Knoten gleich sind.

Einen Unterschied findet man in der Privatsphäre. Lightning-Knoten müsen ihre IP-Adresse und ihre Bitcoin-Adresse veröffentlichen, damit andere zu ihnen Kontakt aufnehmen können. Viele Node-Betreiber verstehen, was für ein Risiko darin liegt, und verbinden sich darum über das Tor-Netzwerk, das die eigene IP-Adresse verschleiert.

Dennoch überrascht der hohe Anteil an „Tor-Knoten“ in Lightning:

Von knapp 18.000 Knoten sind mehr als 12.000 im Tor-Netzwerk. Das ist ein ungewöhnlich hoher Anteil und sogar deutlich höher als bei den Bitcoin-Nodes selbst, von denen knapp 46 Prozent über Tor operieren. Dies könnte daran liegen, dass die Betreiber von Lightning-Knoten sich sehr bewusst sind, welche Konsequenzen ein Lightning-Node für ihre Privatsphäre haben kann.

Wir können hier einen faszinierenden, paradoxen Effekt beobachten: Die im Kerndesign unvermeidbaren Einschränkungen der Privatsphäre durch einen Lightning-Knoten führen dazu, dass das Netzwerk privater, anonymer und damit auch resistenter gegen Regulierung und Angriffe wird. Solange Tor hält operiert ein Großteil des Netzwerkes aus der Dunkelheit heraus.

Es liegt in der Natur der Sache, dass Tor es verhindert, die Knoten zu lokalisieren. Dennoch zeichnet das französische Lightning-Startup Acinq eine Weltkarte des Lightning-Netzwerks.

Wie zu sehen ist, konzentriert sich Lightning auf Europa und Nordamerika. Afrika, Südostasien und Lateinamerika spielen eine eher geringe Rolle, obwohl oft betont wird, dass gerade Entwicklungs- und Schwellenländer von Lightning profitieren.

Überraschend ist dies aber nur auf den ersten Blick. Denn zum einen spiegelt die Verteilung der Lightning-Knoten die der Bitcoin-Knoten, wie sie Bitnodes feststellt:

Da ein Bitcoin-Node die Voraussetzung für einen Lightning-Node ist, liegt es auf der Hand, dass die geographische Verteilung dieselbe ist. Der außerordentlich hohe Anteil der Knoten in Deutschland liegt sicherlich auch an der großen Begeisterung der deutschen Community für Full Nodes und Lightning – aber nicht nur. Denn oft laufen die Nodes laut Bitnodes auf den Servern deutscher Anbieter wie Hetzner oder Contabo, was nicht bedeuten muss, dass ihre Betreiber auch aus Deutschland sind.

Und daneben sind diese Daten insgesamt mit Vorsicht zu genießen. Fast ein Dreiviertel aller Lightning-Knoten verbirgt seine geographische Position hinter Tor. Gerade für die Einwohner von Diktaturen wie China oder Russland, aber auch von armen und von Kriminalität heimgesuchten Ländern ist dies wichtig.

Acinq bildet die Karte laut eigenen Angaben nur auf Basis öffentlich zugänglicher Daten. Wenn sie Tor-Knoten nicht herausfiltert, ist die Karte mehr oder weniger wertlos, da man sie direkt durch die Karte mit den Tor-Exitnodes ersetzen könnte:

Wenn Acinq dagegen die Tor-Nodes herausfiltert, bildet die Karte nur einen kleinen Teil des Netzwerks ab. In diesem sind vermutlich Unternehmen gegenüber Privatpersonen überrepräsentiert und Einwohner freier rechtsstaatlicher Länder gegenüber denen von Terrorstaaten und Diktaturen.

Schließlich dürfte aus der geographischen Verteilung der Knoten noch eine andere Teilung des Netzwerks sprechen: Die zwischen Infrastruktur und User. Während Bitcoiner in Europa und Nordamerika bevorzugt die Infrastruktur durch Full Nodes bereitstellen, dürften die auf der südlichen Hemisphäre eher zu den Usern gehören, die sich keine Full Nodes leisten können, aber durch Wallets an der Kapazität von professionellen Knoten partizipieren.

4. Die Hierarchie der Knoten

Aber die Geographie ist nicht der einzige Faktor, der Lightning-Knoten unterscheidet. Wichtiger ist deren Anzahl an Channels.

Die Bedeutung eines einzelnen Knotens in einem Netzwerk misst man gewöhnlich durch die Verbindungen. Ein Bahnhof ist desto wichtiger, je mehr Zuglinien einfahren; ein Lightning-Node, der sich nur mit einem anderen Knoten verbindet, ist weniger bedeutend als ein Knoten, der 1000 Channels hat.

Bereits ein relativ rudimentärer Charts zeigt massive Unterschiede im Netzwerk:

Channels je Knoten nach bitcoinvisuals.com

Im Durchschnitt (orangene Linien) unterhält jeder Lightning-Knoten 10 Payment Channels. Das deutet schon mal auf ein sehr dichtes Netzwerk hin, in welchem jeder Knoten jeden anderen über wenige Sprünge erreichen kann. Allerdings sind die Unterschiede extrem. Das 0,5-Quantil bzw. der Medien (grüne Linien) zeigt, dass die Hälfte aller Knoten nur zwei oder weniger Channels hat. Dieses extreme Auseinanderklaffen von Durchschnitt und Median deutet in der Regel auf eine starke Ungleichheit hin.

Dies bestätigt die oben gezeigte Weltkarte von Acinq. Ein Streifen auf der rechten Seite listet die größten Knoten. Neun unterhalten mehr als 1.000 Payment-Channels, weitere 15 mehr als 500, und nochmal 24 mehr als 300. Damit sind die Top-50-Knoten in fast der Hälfte aller Channels involviert.

Da die Hälfte aller Knoten zwei oder weniger Channels haben, dürften die größten 100 oder 200 Knoten das Netzwerk mehr oder weniger vollkommen vereinnahmen.

Dies zeigen auch die wunderschönen Schnappschüsse des Netzwerks von LNRouter.

Die vollständige Abbildung des Netzwerks erinnert ein wenig an eine Pusteblume: Im Inneren ist ein eng vernetzter Kern, um diesen herum gruppieren sich lose vernetzte Knoten. Viele von diesen haben nur einen oder zwei Channels und stehen damit kurz davor, abzufallen wie die Sporen der Pusteblume.

Wir können nun sukzessive die Anforderung an Nodes erhöhen. Der folgende Chart zeigt beispielsweise nur Knoten mit mehr als 30 Channels. Von diesen gibt es 939.

Diese Knoten bilden ein breites, eng vernetztes, aber weiterhin sehr dezentrales Netzwerk von starken Knoten. Wenn wir die Anzahl auf mehr als 100 Channels erhöhen, verdünnt sich das Netzwerk aber auf 206 Knoten.

Schließlich habe es noch mit mehr als 200 Channels versucht. Es bleibt ein kleines Netzwerk von nur noch 92 Knoten. Diese bilden mehr oder weniger das innere Zentrum von Lightning. Es dürften weitgehend professionelle Knoten sein, die Unternehmen gehören, anfällig für Angriffe durch Regulierer sind und deren Ausfall viele Pfade zwischen anderer Knoten durchschneidet.

Dies ist nicht so pessimistisch gemeint, wie es vielleicht klingt. Natürlich ist das Netzwerk kein vollkommen dezentrales, egalitäres System. Es gibt einen Kern extrem vernetzter Knoten, und um diesen herum gruppieren sich hierarchische Schichten von immer weniger vernetzten Nodes.

Allerdings muss Dezentralisierung nicht bedeuten, dass alle gleich sind. Vielleicht sogar im Gegenteil – in einem dezentralen Netzwerk obliegt es der freien Entscheidung der Knoten, wie sehr sie sich vernetzen. Wenn zwei Channels den Zweck erfüllen – warum sollte man mehr eröffnen? Wenn man dagegen 1000 Channels braucht – wer sollte einen hindern?

Das freie Handeln von Akteuren, für die dieselben Regeln gelten, führt zwingend zu einer Art von Zentralisierung – und das ist oft gut so, weil es das Netzwerk erst effizient macht.

   

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