#50 // KW18 // 4.5.2023 // Submarine swaps 🛥️💱⚡
Submarine Swaps sind eine spezielle Art von Atomic Swaps, die es ermöglichen, Bitcoin zwischen den Layern im Bitcoin-Stack ohne Gegenparteirisiko zu verschieben. Wie genau funktioniert das und für was ist es gut?
// Today's Menu 📜
- Der Mempool ist voller als der Babo 🎤
- Submarine Swaps erleichtern die Verwaltung von Liquidität 💧
- Submarine Swaps ermöglichen den Austausch zwischen L1 und L2 🔗➡️⚡➡️🔗
// Starter 🍸
Der Mempool ist voll. Voller als das Rosenrot an Heiligabend. Dies bedeutet in erster Linie hohe Transaktionsgebühren für On-Chain-Transaktionen. Doch auch während der Mempool verstopft ist, wie der Gotthardtunnel in der Urlaubssaison, bietet Bitcoins Layer 2 Lösung - das Lightning Netzwerk - schnelle und günstige Zahlungen, um Bitcoins Skalierungsgrenze zu überbrücken. Gerade in Zeiten von hohen Transaktionsgebühren und einem Mempool, der voller ist als Til Schweiger nach 13 Uhr, werden kleine Zahlungen, die On-Chain getätigt werden, immer unökonomischer und Lightning Zahlungen dadurch attraktiver.
Doch nicht jede/r Nutzer//in möchte auch gleichzeitig eine Lightning-Node betreiben, um in den Genuss zu kommen Lightning zu benutzen. In diesem Fall bieten Lightning Service Provider (LSP) und verschiedene Apps Abhilfe. Es gibt viele verschiedene Anbieter und viele verschiedene Varianten das gleiche Problem umzusetzen: Der/die Nutzer//in möchte mit möglichst wenig Aufwand Lightning benutzen und muss dazu seine/ihre Lightning Wallet zunächst erstmal mit (On-Chain) Bitcoin füttern. Das Umwandeln von L1 Bitcoin zu L2 Bitcoin übernimmt dann die Software. Aber auch andersherum kann es sein, dass Nutzer//innen viele Lightning Zahlungen erhalten und die gesammelten Sats gerne in L1 Bitcoin tauschen möchten. Um diesen Tauschvorgang abzuwickeln gibt es verschiedene Methoden. Eine dieser Methoden sind sogenannte Submarine Swaps. Was genau das bedeutet, wie sie funktionieren und was man als Nutzer//in wissen muss, schauen wir uns diese Woche an.
// Primi 🍝
Erstmal vorab: Bitcoin ist Bitcoin, ob On-Chain auf der Basisschicht (Layer 1), oder Off-Chain auf der zweiten Schicht (Layer 2) in Form von Lightning. Man könnte es mit Bargeld vergleichen: Geld auf dem Konto kann problemlos hin- und hergeschoben werden, man kann es auf andere Konten schieben, Überweisungen tätigen oder Depots bezahlen. Wenn man allerdings Bargeld in der Tasche haben will, muss man eine Brücke von der digitalen Kontenwelt in die analoge Bargeldwelt schlagen. Diese Brücke stellen Bankautomaten, Supermarktkassen oder Bankschalter dar, oder eben jede Stelle, an der man Bargeld abheben kann. Das Geldmittel bleibt dabei das gleiche, es verändert nur seinen Aggregatzustand. So kann man Bitcoin in Lightning auch beschreiben, denn Bitcoin bleibt Bitcoin, es hat nur seinen Aggregatzustand temporär verändert. Auf der einen Seite sind also On-Chain-Transaktionen oder Layer 1 (L1) Zahlungen, auf der anderen Seite werde ich von Off-Chain- oder Lightning-Zahlungen oder Layer 2 (L2) und Sats sprechen.
Refresher
Im Bitcoin Stack gibt es verschiedene aufeinander aufbauende Layer und Bitcoin - das Netzwerk - bildet dabei die Grundschicht, das Fundament, auf dem weitere Schichten aufbauen. Bitcoin braucht zusätzlichen Protokolle und Netzwerke, um 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. Denn Bitcoin selbst ist nicht skalierbar. Die Blockgröße ist begrenzt, die Blockzeit wird auf 10 Minuten geeicht und zusätzlich aufgewendete Energie verschnellert die Erstellung neuer Blöcke nicht, macht sie nicht günstiger und auch nicht effizienter.
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 dabei 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.
Lightning, die bekannteste Layer 2 Lösung, basiert auf einem Peer-to-Peer-System zur Durchführung von Mikrozahlungen über ein Mesh-Netzwerk von bidirektionalen Zahlungskanälen. Genau wie bei Bitcoin können bei Lightning eigene Netzwerkknoten betrieben und somit eigene Zahlungskanäle verwaltet werden.
Diese Zahlungskanäle ermöglichen es den Teilnehmer//innen, sich gegenseitig Geld zu überweisen, ohne alle ihre Transaktionen auf der Bitcoin-Blockchain öffentlich machen zu müssen. 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. Lightning-Zahlungen können auch über direkte Kanäle hinaus an andere Teilnehmer gesendet werden, da viele aufeinanderfolgende Kanäle miteinander verkettet werden können und sich eine Zahlung den besten Weg durch die Knotenpunkte dieses weitverzweigten P2P-Netzwerks sucht.
Anders als bei Bitcoin, muss der/die Betreiber//in eines Lightning-Knotens aktiv seine/ihre Kanäle und damit seine/ihre Liquidität managen. Es muss immer genug inbound (eingehend) und genug outbound (ausgehend) Liquidität zur Verfügung stehen, um Zahlungen sowohl zu tätigen als auch zu erhalten. Dies erfordert ein gewisses Verständnis und einen Verwaltungsaufwand, den nicht jede/r Nutzer//in bereit ist aufzubringen, da Kanäle (noch) jederzeit auf ihre Balance überwacht werden müssen.
Submarine Swaps erleichtern die Verwaltung der Liquidität dieser Lightning-Knoten. Sie können dabei helfen, eingehende Liquidität zu erhalten und Kanäle wieder aufzufüllen, wenn die Kapazität erschöpft ist, oder Tageseinnahmen in On-Chain Bitcoin umzuwandeln, um diese in Eigenverwahrung zu schützen.
Das Hauptproblem bei den verschiedenen Schichten im Bitcoin-Stack besteht darin, dass Transaktionen zwischen On-Chain-Bitcoin-Adressen (L1) und Off-Chain-Lightning-Adressen (L2) nicht direkt kompatibel sind. Man kann nicht einfach eine Lightning-Transaktion an jemanden senden, der Lightning nicht verwendet, sondern "nur" Bitcoin, oder umgekehrt. Diese Trennung schafft eine Barriere zwischen der Bitcoin-Blockchain und den Layer 2 Protokollen.
Submarine Swaps ermöglichen den direkten Austausch von Vermögenswerten zwischen Bitcoin (L1) und dem Lightning-Netzwerk (L2). Submarine Swaps sind eine spezielle Art von Atomic Swaps, die ohne Verwahrungsrisiko oder Counterparty Risk durchgeführt werden können.
Atomic Swaps
Atomic Swaps wurden eigentlich erfunden, um den Handel von Vermögenswerten zwischen zwei Blockchains mit unterschiedlichen Coins durchzuführen, heute bekannt als On-Chain Atomic Swap. Ein Beispiel wäre der direkte Austausch von Dogecoin oder Litecoin mit Bitcoin. Mit der Entwicklung und Einführung von Layer 2 Protokollen wurden Atomic Swaps schnell auch für Off-Chain-Transaktionen verwendet, ergo Off-Chain Atomic Swaps.
Was bedeutet dies in der Praxis? Ganz einfach dargestellt nehmen wir an, Person 1 und Person 2 wollen Bitcoin gegen Lightning-Bitcoin eintauschen. Person 1 hat einen bitcoin und bevorzugt 100.000.000 Sats im Lightning Netzwerk (🔗➡️⚡), da sie oft viele kleine Transaktionen tätigt, Person 2 hat 100.000.000 Sats im Lightning Netzwerk und würde gerne in On-Chain-Bitcoin tauschen (⚡➡️🔗), um ihr Erspartes in Selbstverwahrung zu verschieben. Wir nehmen auch an, dass Person 1 und Person 2 keine Lightning-Nodes oder Apps besitzen, die diesen Vorgang für sie automatisch übernehmen, es soll hier einfach die Transaktion verdeutlicht werden.
Um den Austausch durchzuführen, erstellt Person 2 zunächst eine Geheimzahl, einen Wert. Aus diesem Wert generiert sie dann auch einen Hash und sendet diesen Hash an Person 1, ohne den verborgenen Wert zu teilen. Dann erstellt Person 2 eine Transaktion und sperrt 100.000.000 Sats. Diese Sats können nur auf zwei Arten entsperrt werden. Entweder kann Person 1 mit Hilfe des ihr bekannten Werts die Sats einfordern, oder Person 2 kann ihre Sats nach Ablauf eines festgelegten Zeitraums (Anzahl von Blöcken) wieder zurückholen.
Im Moment können weder Person 1 noch Person 2 die Sats beanspruchen, da Person 1 den geheimen Wert nicht kennt (nur den Hash), und Person 2 kann die Sats nicht beanspruchen, da der Zeitraum noch nicht verstrichen ist. Diese zeitlich beschränkten Verträge nennt man Hash Time-Locked Contracts (HTLC).
Gleichzeitig erstellt Person 1 ihre Transaktion, die einen bitcoin sperrt. Der in dieser Transaktion gesperrte bitcoin kann auch wiederum nur auf zwei Arten eingefordert werden. Entweder kann Person 2 mit Hilfe des bekannten Werts den bitcoin einfordern, oder Person 1 holt sich ihren bitcoin zurück, nachdem der festgelegte Zeitraum verstrichen ist.
Beide Parteien haben also ihren jeweiligen Gegenwert für sich selbst gesperrt und für den anderen freigegeben, aber nur solange die Transaktion von beiden Seiten (in dem festgelegten Zeitraum) durchgeführt wird. Denn in dem Moment, in dem Person 2 den bitcoin einfordert, stellt sie Person 1 auch ihren geheimen Wert zur Verfügung, sodass sie die 100.000.000 Sats ausgezahlt bekommt. Für diese Transaktion zwischen zwei Parteien bedarf es keines Dritten. Lediglich die genutzten Smart-Contracts begünstigen diesen vertrauenslosen Handel, einen Atomic Swap zwischen dem Bitcoin-On-Chain und dem Bitcoin-Off-Chain-Lightning-Netzwerk.
Zurück zu Submarine Swaps
Ich möchte nochmal hervorheben, dass es sich um eine sehr vereinfachte Darstellung der Funktionsweise handelt, allerdings wollte ich auf abstrakte WEise erklären, wie diese SmartContracts funktionieren, ohne auf dem gleichen Protokoll zu laufen. Was bei Lightning-Lösungen zu Reibungen führt, ist das Verwalten von Kanälen, denn diese können aufgebraucht werden oder müssen neu ausbalanciert werden, wenn Nutzer//innen überwiegend Zahlungen empfangen oder versenden. Die größten Einschränkungen der aktuellen Lightning-Implementierung stellen das Öffnen und Schließen dieser Kanäle dar, da es dafür Transaktionsgebühren bedarf und eine gewisse Menge Bitcoin eingefroren wird, um einen Kanal zu öffnen. Dies bedeutet, dass ein Problem zwischen Lightning und On-Chain Bitcoin darin besteht, Gelder in und aus den beiden Umgebungen zu bekommen, ohne Kanäle öffnen und schließen zu müssen (um Kosten und Zeit zu sparen). Des Weiteren können Kanäle aufgebraucht werden, wenn Zahlungen hauptsächlich abfließen und es müssen neue Kanäle geöffnet werden, um die Nutzung fortzusetzen, obwohl im Wesentlichen unbegrenzte Transaktionen innerhalb eines Kanals gesendet werden können, solange die Netto Ein- und Ausgänge relativ stabil bleiben.
Die Verwaltung von Kanälen kostet On-Chain-Transaktionsgebühren und ist umso teurer, wenn der Mempool voller ist, als Johnny Depp nach der Trennung, was es unbequem, ineffizient und teuer macht, mehrere Kanäle wiederholt zu öffnen.
Submarine Swaps ermöglichen es, On-Chain Bitcoin in Off-Chain Bitcoin (🔗➡️⚡)- oder umgekehrt (⚡➡️🔗) - umzuwandeln. Sie basieren auf der gleichen Art von Bitcoin Smart-Contract wie Atomic Swaps, HTLCs, da diese sowohl On-Chain- als auch Off-Chain-Transaktionen umfassen können. Der Vorteil bei dieser Lösung liegt darin, dass HTLCs auch bei der Verkettung von Kanälen und Zahlungen verwendet werden und somit das Hauptkonstrukt für den Geldtransfer über das Lightning Netzwerk bilden. So wird Nutzer//innen und Wallet-Anbietern ermöglicht, Gelder vom Bitcoin-L1-Netzwerk direkt an das Lightning-Netzwerk oder andersrum vom Lightning-Netzwerk an das Bitcoin-L1-Netzwerk zu senden, ohne einen Drittanbieterdienst zu nutzen.
Damit bergen Submarine Swaps kein Counterparty Risiko und können ohne zusätzliche Barrieren wie Hintergrundprüfungen oder vertragliche Vereinbarungen durchgeführt werden. Entweder tauschen die beiden Parteien erfolgreich ihre Vermögenswerte aus, oder der Tausch findet nach Ablauf des festgelegten Zeitraums nicht statt. Aber zu keinem Zeitpunkt ist eine der Parteien in der Lage, mit den Einlagen der anderen Seite davonzukommen.
Die im Submarine Swap verwendete Form von HTLC-Smart-Contracts nennt man auch Swap-Provider und kann von einem Drittanbieter verwaltet werden, ist aber ein Smart Contract auf der Blockchain.Bekannte Implementierungen von Submarine Swaps direkt ins Endprodukt sind Lightning Wallets, wie Muun oder Breez.
Muun
Die Muun-Wallet ist notorisch dafür bekannt, eigentlich kein "echtes" Lightning-Wallet zu sein, denn alle Guthaben werden On-Chain in der Blockchain verwaltet. Die Muun-Wallet öffnet keine Kanäle für jeden Nutzer und verwendet stattdessen Submarine Swaps für Lightning-Zahlungen, was bedeutet, dass jedes Mal, wenn gesendet oder empfangen wird, eine On-Chain-Transaktion durchgeführt werden muss (und somit auch On-Chain-Gebühren anfallen). Dies bedeutet auch, dass Muun erstmal in Vorkasse geht, um schnelle Zahlungen aufrecht zu erhalten und ggf. Lightning-Zahlungen auf eine Blockbestätigung warten müssen, wenn Muun entscheidet, dass diese Transaktion ein zu hohes Risiko hat, unbestätigt ersetzt zu werden.
Der Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass ein einheitlicher Kontostand dargestellt werden kann, der sowohl On-Chain- als auch Lightning-Transaktionen ermöglicht. Allerdings ist es nicht besonders einleuchtend, warum man sowohl L1 und L2 in einer Wallet verbinden muss, vor allem, wenn es bedeutet, dass sowohl Anbieter als auch Kunden potenziell höheren Gebühren ausgesetzt sind.
Breez
Ein weiterer Lightning-Wallet-Anbieter ist Breez. Auch hier werden Submarine Swaps genutzt, allerdings nur um Liquidität zu erzeugen. Denn obwohl L1-Bitcoin Zahlungen in Breez gespeichert werden können, bietet die Wallet die Möglichkeit, On-Chain-Bitcoin-Gelder über Submarine Swaps auf die Lightning-Wallet zu verschieben (🔗➡️⚡). Submarine Swaps werden in erster Linie verwendet, um eine einfache Benutzeroberfläche bereitzustellen. Das ermöglicht Breez vor allem auch, weniger Kanäle für seine Nutzer zu verwalten.
Das Lightning-Netzwerk, aber auch alle andere Layer 2 Lösungen, sind unabdinglich, wenn es darum geht Bitcoin als Zahlungsmittel möglichst reibungslos, benutzfreundlich und vorallem günstig zu gestalten. Allerdings besteht immernoch ein Reibungspunkt zwischen L1 und L2 und dem verschieben von Geldwerten zwischen diesen beiden Schichten. Submarine Swaps sind eine Methode diese Reibung zu verringern, da sie Entwicklern die Möglichkeit bieten benutzerfreundliche Konzepte umzusetzen, die es ermöglichen Lightning-Wallets und -Services so zu programmieren, dass dem/der Nutzer//in der Transfer von Aggregatszuständen nicht bewusst wird.
Natürlich besteht auch die Möglichkeit diese Swaps selbst durchzuführen. Dafür gibt es viele Dienste, mit denen man einen Handel (Swap) durchführen kann. Einige Anbieter können sogar genutzt werden, um ein wenig Profit zu erzielen, denn manche Anbieter lassen sich Vorabliquidität in Form von On-Chain Bitcoin etwas kosten.
🫳🎤
// Secondi 🍲
News
Dass auch $FRC jetzt hopps gegangen sind, dürfte niemanden überrascht haben, doch fand ich diese Übersicht ganz nett, um mal die Dimensionen dieser Bankenpleiten einzufangen, besonders weil es Namen sind, die den meisten im deutschsprachigen Raum nicht besonders geläufig sind. Würde man Lehman Brothers und Bear Stearns noch in die 2018 Blase stecken, wäre diese natürlich noch deutlich größer, doch waren die ja keine Banken, sondern Finanzdienstleister. PacWest soll als nächstes dran sein (bzw. ist das die sich am Wahrcheinlichsten selbst erfüllende Prophezeiung), aber Jamie, Joe, Janet und Jay meinen alles sei tutti, naja dann 🤷♂️
// Candy 🍭
Bitcoin-Nutzer Roman Sterlingov wurde zu Unrecht in den USA festgenommen. Sein gesamtes Vermögen wurde beschlagnahmt und er sitzt seit über 2 Jahren im Gefängnis, wo er auf seinen Prozess am 14. September 2023 in Washington D.C. wartet. Es gibt keinen einzigen Beweis dafür, dass er Unrechtes getan hat und alle Anschuldigungen beruhen auf wackeliger Blockchain-Forensik.
Roman braucht dringend Geld für Anwaltskosten und Ausgaben. Seine Anwälte benötigen Finanzmittel für Blockchain-Forensiker, Rechtsassistenten, Prozesstechniker, Transkripte, Drucken und Kopieren, Rechtsrecherchen und eine Vielzahl anderer Ausgaben, die mit einem Bundesstrafverfahren dieser Größenordnung verbunden sind. Auf folgender Seite kann für Romans Fall gependet werden:
In diesem Sinne, 2... 1... Risiko!
Sven