Blockchain: zei iemand verstoring?

Wat bedoel je met 'blockchain'?

Is het 'een blockchain', 'de blockchain' of gewoon 'blockchain', of verdient het meer respect en moet 'Blockchain' met een hoofdletter worden geschreven? Het is in ieder geval zo dat de meeste mensen het concept wel kennen, maar er betreurenswaardig weinig van begrijpen. Er is geen algemene definitie en er is grote onenigheid over de minimale eisen om iets een blockchain te kunnen noemen.

Wist je dat er zelfs een complete classificatie voor blockchains bestaat? Van publiek en permissieloos tot privaat en permissioned.

Een blockchain is bovendien vaak een van de vele mogelijke oplossingen binnen de grotere ruimte van DLT (Distributed Ledger Technology). De Internationale Organisatie voor Standaardisatie werkt al sinds 2016 aan een definitie, maar die is tot nu nog steeds 'In ontwikkeling'. Het is lastig om een gesprek over geavanceerde technologie te voeren of die technologie te gebruiken als we met het woord zelf allemaal iets anders bedoelen.

"Opmerking: het gebruik van het woord blockchain als ontelbaar zelfstandig naamwoord ('Ik ben geïnteresseerd in blockchain") wijst op technische onwetendheid."
– Arvind Narayanan, assistent-professor aan de universiteit van Princeton

Bitcoin loopt voorop

In de eerste bitcoin-whitepaper komt het woord blockchain niet voor – er wordt wel gesproken over een 'keten van blokken' (‘chain of blocks’) – maar dat bitcoin de eerste implementatie is wordt algemeen aanvaard. Bovendien verwijzen mensen die het over ‘de blockchain’ hebben, daarmee vaak naar bitcoin: twee zaken die voor sommige mensen zelfs synoniem aan elkaar zijn geworden. We zullen enkele kwaliteiten van bitcoin bekijken en de manier waarop deze worden bereikt. Zo kunnen we een beeld schetsen van wat mensen begrijpen als ze het over een blockchain hebben. We zullen ons eerst echter verdiepen in de kenmerken van bitcoin.

Bitcoin in het kort

Bitcoin is een manier om waarde op veilige wijze op te slaan en uit te wisselen zonder dat daar een vertrouwde derde partij voor is vereist. De toevoer van die waarde wordt beperkt en beschreven door een algoritme.

De waarde wordt opgeslagen in een ledger die is opgedeeld in chronologische transactieblokken (bijv. X heeft 2 bitcoins ontvangen van Y). De blokken worden aan elkaar geketend met een cryptografische hash. Dit betekent dat het niet mogelijk is om stiekem een blok te veranderen zonder dat dit gevolgen heeft voor alle opvolgende blokken.

De ledger wordt bovendien niet op één plek opgeslagen, maar wordt over diverse knooppunten verdeeld in een open peer-to-peernetwerk. Elk knooppunt kan controleren of een blok met transacties geldig is en aan de ledger moet worden toegevoegd. Dit gebeurt afzonderlijk van elkaar, maar de ledger is uiteindelijk consistent: op termijn is elk knooppunt het eens over dezelfde content van de ledger. Dit is te danken aan een consensus algoritme dat Proof-Of-Work (PoW) heet.

Bitcoin heeft hierdoor bepaalde kwaliteiten:

• onveranderlijkheid,
• desintermediatie,
• hoge beschikbaarheid,
• en niet in de laatste plaats, veiligheid.

Beschermd tegen manipulatie (onveranderlijkheid)

Om vertrouwen in bitcoin te bieden, moet de ledger onveranderlijk zijn. De geschiedenis in de ledger zou anders kunnen worden herschreven en verkopers zouden hun diensten of goederen dan nooit willen aanbieden in ruil voor bitcoins. Het kan namelijk zo zijn dat, als iemand de ledger herschrijft, verkopers goederen verzenden terwijl de transactie voor die goederen wordt weggelaten tijdens het herschrijven van de ledger. Degene die de ledger herschrijft zou de goederen in dat geval gratis ontvangen.

De ledger moet derhalve onveranderlijk zijn. Maar hoe kan die onveranderlijkheid worden bereikt? De ledger is niet alleen onveranderlijk omdat deze zich in een gedistribueerde blockchain bevindt, de ledger is onveranderlijk vanwege het consensus algoritme, Proof-of-Work. De hashes die worden gebruikt om de blokken aan elkaar te ketenen, maken deel uit van een cryptografische puzzel. Die puzzel kan uitsluitend worden opgelost door heel veel hashes te berekenen en dit wordt Proof-of-Work genoemd.

De ledger is, zoals al eerder aangekaart, consistent omdat elk knooppunt op termijn het eens is over dezelfde content in de ledger. Dit betekent feitelijk dat knooppunten alleen blokken zullen toevoegen aan de keten met de grootste hoeveelheid Proof-of-Work. Aan de langste keten dus. 

Zonder Proof-of-Work kan een consortium met veel rekenkracht het netwerk echter een andere, langere en geldige keten bieden die geen bepaalde transactie bevat. Maar de berekeningen voor een dergelijke keten zouden door Proof-of-Work al snel gigantisch worden en niet langer in verhouding staan tot de geleverde goederen. Dat consortium zou weldra zoveel geld en energie moeten besteden dat het niet langer economisch verantwoord zou zijn om de ledger te veranderen. Het is voordeliger om het spel volgens de regels te spelen dan om het te hacken.

Er is geen overkoepelend instituut (desintermediatie)

Bitcoin vereist geen vertrouwde derde partij die de uitwisseling van waarde mogelijk maakt en beveiligt. Iedereen kan zonder toestemming de ledger lezen, transacties starten, elkaar controleren en valideren en voorstellen om een nieuw blok toe te voegen aan de ledger. Bitcoin is open, transparant en neutraal. Het dient geen doelen van personen, organisaties of instituten. Er zijn geen goede of slechte, bevoegde of onbevoegde, legale of illegale transacties. Transacties zijn alleen geldig of ongeldig volgens de algoritmes die in het bitcoin-protocol zijn gedefinieerd. Censuur (en fraude) is niet mogelijk. Men vertrouwt niet langer op financiële instanties maar op een set algoritmes en een netwerk. Vrij toegankelijk, voor iedereen.

Het is onmogelijk om alles uit te schakelen (hoge beschikbaarheid)

Bitcoin maakt gebruik van een open peer-to-peernetwerk en alle knooppunten worden daarom als gelijkwaardig gezien. Het is iedereen toegestaan om het netwerk groter en zodoende krachtiger te maken. Er is niet één enkel storingspunt, geen (zwak) component dat kan worden aangevallen. Het netwerk is altijd actief. En het beheer van een mining node kost weliswaar veel (fiduciair) geld, maar het totale hashing-tempo blijft exponentieel toenemen. Er wordt een beloning gegeven in de vorm van een Bitcoin – een waarde die intrinsiek is aan de ledger die je valideert – als je een nieuw geldig blok aandraagt. De optimale speltheorie!

Het volgen van de regels van het spel levert de meeste voordelen op (veilig)

Bitcoin is al bijna 10 jaar actief in de meest instabiele omgeving die je kunt bedenken: internet. De totale bitcoin-markt had op het moment van schrijven een ongelooflijke waarde van € 133 miljard. Het is het grootste beloningsprogramma dat ooit is uitgevoerd en toch bestaat bitcoin nog steeds. Het is ontworpen om te werken in een omgeving waarin niemand elkaar vertrouwt, waarin nabije knooppunten worden gezien als kwaadwillend. Bitcoin vertrouwt op krachtige cryptografische algoritmes om te zorgen dat alleen eigenaren hun bitcoins kunnen uitgeven en dat zij dit slechts één keer kunnen doen. Het valideren van transacties maakt deel uit van het overeenkomstige algoritme en wordt gestimuleerd doordat er bitcoins kunnen worden verdiend. Zoals eerder vermeld: het spel spelen levert meer voordelen op dan het hacken ervan. Dit zijn allemaal zaken die het vertrouwen in het bitcoin-netwerk vergroten.

De (sterk) gehypete term ‘blockchain’

We hebben nu gezien dat geen enkele van de bovengenoemde eigenschappen die verbonden zijn aan de bitcoin-blockchain afkomstig is van één enkele technologie. Ze zijn het resultaat van een gecompliceerd en delicaat samenspel tussen diverse (bestaande) technologieën en algoritmes. Wat betekent het als mensen beweren dat blockchain-technologie de echte verstoring van bitcoin is? Hebben ze het over een onveranderlijke gedistribueerde ledger? Openheid? Een peer-to-peernetwerktopologie? Overeenstemming via Proof-of-Work? Een intrinsieke token (waarde)? De speltheorie die alles met elkaar verbindt? Of is het vergelijkbaar met een buffet waarbij je zelf kunt kiezen wat je wilt?

Het is nu waarschijnlijk wel duidelijk dat alles met elkaar verbonden is. Geen enkele eigenschap blijft overeind als er ook maar één enkel ingrediënt ontbreekt.

“Banken die beweren dat de blockchain de verstorende technologie vormt achter frauduleuze bitcoin zijn vergelijkbaar met fabrikanten van paardenkoetsen in de 19e eeuw die claimden dat pneumatische wielen de echte revolutie in de transportsector waren en niet de vervuilende verbrandingsmotor.”
- Bitcoin-advocaat Andreas M. Antonopoulos

Totdat er een algemene definitie is van wat een blockchain precies is, zal deze term verschillende dingen betekenen voor verschillende mensen. Dit maakt uiteindelijk niets uit, laat je gewoon niet misleiden door de (te sterk?) gehypete term ‘blockchain’. Wees kritisch en kijk naar de kwaliteiten die mensen beweren te kunnen bereiken met een blockchain en kijk naar hoe ze dit bereiken. Zoals we hierboven hebben laten zien, heeft een blockchain waaraan je niet kunt deelnemen geen waarde voor jou. Het biedt weinig tot geen garanties en het is zeker geen reden om meer vertrouwen te krijgen. Het is vanuit jouw situatie bezien simpelweg een gedeelde database.

Leve de publieke, permissieloze blockchain?

Betekent dit dat de bitcoin-blockchain de enige echte blockchain is? Absoluut niet! Ethereum, Zcash, Monero, … allemaal publieke, permissieloze blockchains met hun eigen functies en doelen. Ze beschikken allemaal over dezelfde eerder beschreven kwaliteiten.

Hoe zit het met private en permissioned blockchains? Deze worden steeds populairder in zakelijke omgevingen. Private blockchains hebben een geïntegreerd toegangscontroleniveau. Dit betekent dat je op elk gewenst moment kunt regelen wie (delen van) de ledger mag lezen, je kunt transacties starten en nieuwe blokken maken of verifiëren. Omdat alle deelnemers binnen het netwerk bekend zijn (herkenbaar aan een certificaat), verandert de complete interactie en veel concepten die in de bitcoin-blockchain worden gebruikt, kunnen worden vereenvoudigd. Het energieslurpende PoW-algoritme wordt bijvoorbeeld vaak vervangen door een speciale netwerkservice die een  veel milieuvriendelijker overeenkomstig algoritme kan implementeren. Dit heeft uiteraard ook gevolgen voor de peer-to-peernetwerktopologie en de bijbehorende kwaliteiten die mogelijk op een andere manier moeten worden gecompenseerd.

Private blockchains vertonen vaak kwaliteiten die moeilijker zijn te bereiken in een publieke blockchain, zoals schaalbaarheid, snelheid en privacy. Ze kunnen van grote waarde zijn als je zaken wilt doen in een omgeving waar vertrouwen een probleem vormt.

Heb jij een blockchain nodig?

Blockchain-technologie, gedistribueerde ledger-technologie, of hoe je het ook wilt noemen, heeft een enorm potentieel. Maar let op: het is een gecompliceerd concept. Het aanpassen van ogenschijnlijk eenvoudige zaken kan grote gevolgen hebben voor de kwaliteiten van het systeem dat je ontwerpt. Er is bij engineering altijd een compromis dat moet worden gesloten. Wat wil je bereiken en wat ben je bereid om op te geven? Ga niet zomaar mee met de hype. Begin bij het probleem dat je voor je eindgebruiker wil oplossen en bekijk welke technologie daar het beste in past.

Dus, hoe weet je dan zeker of je gebruikers voordeel hebben bij het gebruik van blockchaintechnologie? Daar komen we samen achter. Eén van de missies van ACA is om de ware kracht van blockchaintechnologie te ontketenen, om zo de opkomende economische, sociale en politieke systemen te creëren. We brengen onze passie voor de technologie in balans met onze kennis en focus op gebruikers.