Ark: Noch eine mögliche Layer 2 für Bitcoin

Vor kurzem wurde mit Ark eine weitere offchain-Layer für Bitcoin vorgestellt. Ark hat alle Stärken von Lightning, aber entledigt sich (fast) aller Schwächen. Das klingt fast zu gut, um wahr zu sein.

Mittlerweile bestreitet keiner, dass Bitcoin nicht onchain skaliert, sondern offchain. Man kann das gut finden oder schlecht, so wie das Wetter, aber es ist, wie es ist. Wer möchte, dass Bitcoin zu einem Zahlungsmittel für die ganze Welt wird, sollte sich mit Offchain-Protokollen beschäftigen.

Das Offchain-Protokoll schlechthin ist das Lightning Netzwerk. Wir haben viel darüber geschrieben, auch über die vielen Nachteile. Diese waren auch Ausgangspunkt für Burak Keceli. Er wollte eigentliche eine Lightning-Wallet entwickeln, die die Probleme löst, stellte aber irgendwann fest, dass er dabei ein ganz neues Offchain-Protokoll entworfen hat: Ark.

Ark klingt zu gut, um wahr zu sein: So günstig wie Lightning, so bequem wie Bitcoin selbst, so anonym wie CoinJoin, und dazu noch vollständig kompatibel mit Lightning. Win-Win-Win-Win!

Kann Ark diese Versprechen einlösen?

Virtuelle Coins

Das Protokoll ist komplex, und die Dokumentation durch Burak etwas verwirrend. Dies macht es schwierig für mich, es darzustellen, und unmöglich, zu beurteilen, ob und wie gut es funktioniert. Aber laut den Experten, etwa in der Bitcoin-Mailinglist, klingt es plausibel, auch wenn einige krit

Ark ist weder ein Netzwerk von Payment-Channels wie Lightning, noch eine Sidechain wie Liquid noch ein Rollup win diesem Artikel ie Arbitrum. Ark ist eine eigenständige Offchain-Architektur. Im Kern stehen die „virtuellen UTXOs“, kurz vTXOs.

UTXOs sind „unspent outputs“, kurz „coins“ (Münzen). Wir haben dieses wichtige Konzept in diesem Artikel erklärt. Wenn man Bitcoins empfängt, erhält man ein UTXO: eine Münze in der Höhe des überwiesenen Betrags. Wenn man Bitcoins überweist, sucht die Wallet passende Münzen aus, zerstört sie und schafft ein neues UTXO, das an den Empfänger geht.

vTXOs sind nun, wie der Name schon sagt, simulierte UTXOs. Sie werden durch ein „lifting“ geschaffen, zu deutsch eine „Anhebung“. Dies geschieht durch einen „Zweiwege-Peg“, wie man ihn von Sidechains kennt. Er erlaubt es, jederzeit zwischen Blockchain und Ark hin und her zu wechseln. Man kann die virtuellen UTXOs jederzeit gegen ein onchain-UTXO einlösen.

Ark virtualisiert die Bitcoin-UTXOs. Aber wie geht es nun weiter?

Kein Router, sondern eine anonyme Paketbox

Die Besitzer der vTXOs können nun mit diesen bezahlen. Da man sie jederzeit in echte UTXOs übersetzen kann, sind sie ebenso gut wie diese, und es spricht nichts dagegen, sie wie solche zu verwenden. Dafür sorgen Smart Cont

Die wichtigsten Akteure beim Bezahlen mit vTXOs sind die „Ark Service Provider“, kurz ASP. Sie ähneln den Lightning-Knoten: Sie nehmen eine Zahlung an und leiten sie weiter. Wie diese können sie weder betrügen noch wissen, wer wem etwas sendet.

Anders als bei Lightning dürfen die User aber einfache User bleiben: Sie empfangen, speichern und versenden vTXOs, ohne sich um Liquidität sorgen zu müssen. Ark verspricht damit die den Komfort einer Lightning-Treuhand-Wallet, ohne dass ein Treuhänder involviert ist.

Die ASPs stellen Liquidität bereit. Das Faszinierende an Ark ist, dass es sich sowohl bei Lightning als auch CoinJoin bedient. CoinJoin ist ein Verfahren, um Bitcoins zu „mixen“: Anstatt die UTXOs direkt an einen Empfänger zu senden, gibt man sie in einen Pool, wo noch andere UTXOs derselben Größe liegen. Dank eines Scriptes kann nur der Empfänger das UTXO aus dem Pool entnehmen. Auf diese Weise wird der Link zwischen Sender und Empfänger gekappt.

Ark implementiert dieses Verfahren bei den ASPs. Diese dienen als CoinJoin-Koordinator. Sie stellen die Liquidität bereit, die nötig ist, damit man senden und empfangen kann, ersetzen den Router, indem sie die Zahlung wie eine Paketbox bis zur Abholung aufbewahren, und als Bonus kappen sie den Link zwischen Sender und Empfänger.

Darüber hinaus können die ASPs auch als Lightning-Node dienen. Dank der strukturellen Ähnlichkeit einiger Mechanismen ist es möglich, die vTXOs auch per Lightning zu versenden. Auf diese Weise stellt sich die Frage, ob Lightning oder Ark, gar nicht erst. Es geht beides zur gleichen Zeit mit denselben Coins.

Dies ist die grobe Übersicht darüber, was Ark leisten soll. All die Schwierigkeiten, die dabei zu überwinden sind, haben wir bisher ausgelassen.

Unbestätigte Transaktionen

Jede Transaktion mit vTXOs ist auch eine Transaktion mit UTXOs: jede Ark-Transaktion ist auch eine Bitcoin-Transaktion. Sie wird lediglich noch nicht veröffentlicht. Ark profitiert hier enorm von der großartigen Arbeit, die in die Smart Contracts der Payment Channels von Lightning geflossen ist, durch die man unbestätigte Transaktionen versendet und aktualisiert, ohne dass eine Partei betrügen kann.

Idealerweise würde Ark hierfür unter anderem Covenants verwenden, wie sie mit BIP-118 und BIP-119 vorgeschlagen wurden. Covenants erlauben es, einzugrenzen, wer die Outputs einer Transaktion ausgeben darf. Damit (und mit Timelocks, Hashes und Secrets) könnte man dafür sorgen, dass ein vTXO nur von seinem Besitzer onchain eingelöst werden kann. Da aber Covenants noch nicht eingeführt wurden – und es vielleicht niemals werden – nutzt Ark derzeit Multisig-Transaktionen, die sowohl vom Sender als auch Empfänger signiert werden müssen. Das kennt man von Lightning, und wie dort hat es den Nachteil, dass beide Parteien online sein müssen, um eine (Offchain-)Transaktion zu bilden. Anders als Lightning kann Ark dieses Problem aber lösen – wenn Covenants aktiviert werden.

Das vielleicht schwierigste Element von Lightning – das Routing – löst Ark durch die ASPs. Diese sorgen dafür, dass die unbestätigten Transaktionen – die vTXOs – zum Empfänger kommen. Sie aktualisieren ihren Liquiditätspool alle fünf Sekunden, womit die Zahlung in Ark als bestätigt gilt. Doch tatsächlich final ist sie erst, wenn das CoinJoin auch onchain bestätigt wird.

Sowohl Lightning als auch Ark verankern ihre offchain-Transaktionen onchain. Bei Lightning sind dies die Multisig-Transaktionen, mit denen man Payment-Channels öffnet, bei Ark sind es die Transaktionen, die den CoinJoin abschließen. Laut Burak Keceli braucht Ark so deutlich weniger Onchain-Kapazität.

Mit diesen Erklärungen ist das Ark-Protokoll noch nicht vollständig vorgestellt. Es gibt noch einige Kompliziertheiten – etwa die Connectoren-Outputs – und offene Fragen. Mir ist beispielsweise noch nicht ganz klar, wie sicher Transaktionen sind, die durch die ASPs bestätigt wurden, in welcher Frequenz diese Onchain-Transaktionen auslösen, und wie die Brücke zu Lightning funktioniert. In der Mailing-List wurde immer wieder nach möglichen Double Spends gefragt, da die ASPs mit unbestätigten Transaktionen hantieren.

Dennoch hoffe ich, dass diese Darstellung hilft, zu erahnen, worum es geht – und wie vielversprechend dieses Offchain-Protokoll sein kann.