Een blockchain, in het Nederlands een blokketen, is een zeer specifieke gedistribueerde grootboek technologie (distributed ledger technology). De blockchain werd voor het eerst geïntroduceerd door Bitcoin en zorgt voor een gedecentraliseerd netwerk dat bestand is tegen censuur. Het biedt een nieuwe vorm van geld dat niet kan worden vervalst, in beslag genomen of anderszins gecontroleerd. Het wordt geregeld door het protocol en elke transactie in het netwerk vereist consensus die alleen wordt bereikt als de deelnemers zich houden aan de regels van het eerdergenoemde protocol.

Dit heeft niet alleen grote gevolgen gehad voor de manier waarop wij over geld denken, maar ook voor heel andere sectoren van de economie dan het bank- en betalingswezen. Er zijn veel mogelijke use cases voor de blockchain technologie. Sommige daarvan zijn al onderzocht, terwijl andere nog in ontwikkeling zijn. De meest in het oog springende zijn digitale handtekeningen en certificaten om het beheer van de aanbodketen en geautomatiseerde betalingen tussen autonome machines te verbeteren.

Maar wat is de blockchain-technologie en hoe werkt het? In dit artikel gaan we dieper in op de technologie, use cases en meer.

Wat is een Blockchain?

Een blockchain is een gedecentraliseerde database die ofwel private of publieke toegang tot zijn grootboek kan toestaan. Private blockchains zijn gebruikelijker bij bedrijven voor intern gebruik of die betaalde toegang bieden aan hun klanten. Openbare blockchains zijn voor iedereen toegankelijk en hun softwareclients zijn vaak open source en gratis. Bitcoin is het meest opmerkelijke voorbeeld van zo’n open en openbare blockchain.

Elke deelnemer vertegenwoordigt een node in het netwerk en elke node bewaart een kopie van de database. Dit helpt niet alleen het netwerk om de database verder te decentraliseren, maar zorgt ervoor dat elke node transacties uit het verleden kan verifiëren met behulp van zijn eigen kopie. Elke blockchain heeft zijn eigen protocol dat de regels binnen het netwerk bepaalt en hoe de nodes consensus bereiken over elke nieuwe en alle vroegere invoeringen in de database. Een van de grote voordelen is dat de deelnemers elkaar niet hoeven te vertrouwen, maar eerder hun vertrouwen stellen in het protocol.

In feite kan elke node die een nieuwe transactie ontvangt of verzendt er zeker van zijn dat manipulatie onmogelijk is. Een ander neveneffect is dat gegevens op een blockchain niet kunnen worden gecorrumpeerd, omdat ze deel uitmaken van een doorlopend verificatieproces dat vereist dat huidige transacties in overeenstemming zijn met vroegere transacties om te worden geverifieerd en consensus te bereiken.

Hoe werkt een blockchain?

Een blockchain is letterlijk een keten van blokken. In het Bitcoin-netwerk bevat elk blok transacties. Zodra een nieuw blok is geverifieerd, wordt het via een cryptografische hash verbonden met het blok ervoor. Op die manier vormen alle blokken één keten. Als de hash van één blok in die keten wordt veranderd, wordt de hele blokketen corrupt, omdat elke hash afhankelijk is van de correcte informatie van zijn voorganger.

Om ervoor te zorgen dat die hashes niet gemakkelijk kunnen worden geproduceerd, moeten miners een cryptografische puzzel oplossen om de juiste hash te vinden die in de keten past. Dit wordt “Proof of Work” genoemd. Alleen als miners die hashes berekenen, ontstaan er nieuwe blokken. In ruil daarvoor wordt een miner beloond voor zijn rol in het netwerk, namelijk als hij een nieuw blok produceert. In ruil daarvoor krijgt hij een blokbeloning met vers geslagen BTC en de transactiekosten die zijn uitgegeven door de verzendende partijen.

Mining zorgt ervoor dat niemand zomaar uit het niets nieuwe blokken kan maken, maar in plaats daarvan aanzienlijke middelen moet spenderen om dit te doen. Daarnaast zorgt het voor een evenwicht tussen de miners omdat ze met elkaar concurreren. Deze concurrentie zorgt ervoor dat het altijd winstgevender is om het protocol te volgen en een eerlijke miner te zijn. Een kwaadwillende miner zou zijn middelen moeten spenderen en tegen de rest van het netwerk moeten ingaan zonder een gegarandeerde beloning. Terwijl tegelijkertijd zijn eerlijke concurrenten dienovereenkomstig beloond worden zonder gedoe.

Proof of Work en Proof of Stake

Het voorbeeld van Bitcoin laat zien dat miners nodig zijn. Hoewel het klopt dat de eerste blockchain ooit uitgevonden gebaseerd is op mining, zijn er ook andere noemenswaardige consensusmodellen. Het belangrijkste model na Proof of Work is Proof of Stake.

In plaats van mining wordt elk nieuw blok geverifieerd door belanghebbenden die met hun eigen inzet (stake) instaan voor de juistheid van de informatie die wordt geverifieerd. De inzet is vaak een bepaald bedrag van de cryptomunt in kwestie. Er zijn ook verschillende varianten van het Proof of Stake model, namelijk Delegated Proof of Stake (DPoS) en Liquid Proof of Stake (LPoS).

Proof of Stake is vooral belangrijk als het gaat om use cases los van betalingen en cryptomunten. Afhankelijk van de use case heeft het absoluut geen zin om middelen te verspillen aan mining en elektriciteit. Dit geldt vooral voor de private blockchain, deze maken vaak deel uit van een bedrijfsnetwerk dat eigendom is van een enkele entiteit.

Blockchain toepassingen

Zo’n enkele entiteit is niet geïnteresseerd in een blockchain die macht geeft aan het volk. Deze bedrijven hebben andere use cases voor de technologie en kiezen vaak voor een ander consensusmodel dat beter past bij hun behoeften. Decentralisatie is voor hen om een andere reden belangrijk. Ze willen niet dat hun gegevens corrupt worden. Daarnaast willen ze dat de gegevens voldoende worden opgeslagen in een computernetwerk.

Ze willen dat transacties worden geverifieerd via hun private blockchain, omdat dit bepaalde fouten uitroeit die kunnen ontstaan als deze transacties zouden plaatsvinden in een meer reguliere omgeving. Eén mogelijke fout is menselijk falen. Zelfs als een blockchain privé is, zal deze het protocol strikt volgen en vaste resultaten leveren.

Stel dat een bedrijf schroeven produceert om auto’s te bouwen. Het hele proces vanaf het begin wanneer een enkele schroef wordt geproduceerd tot het moment waarop deze wordt gebruikt om een bepaald onderdeel van een auto in productie te monteren, kan worden opgevolgd met de blockchain-technologie. Dit omvat, maar is niet beperkt tot, het transport van elke afzonderlijke schroef of partij schroeven die zijn geproduceerd. Dit is vooral nuttig om het beheer van de aanbodketen voor de autofabrikant te verbeteren, maar kan ook voor andere aspecten worden gebruikt.

Een ander doel is kwaliteitsverzekering. Doordat alles op betrouwbare wijze kan worden getraceerd, kunnen alle fouten tot de bron worden herleid. In een gewone industriële omgeving kan niet elk detail op betrouwbare wijze worden getraceerd. Met de blockchain-technologie, robotica, AI en machine-learning zal dit in de toekomst zeker veranderen. Gecombineerd gaan ze de kwaliteit van alle industrieproducten veranderen en zullen ze kosteneffectiviteit naar een nieuw niveau brengen.

Veiligheid van de blockchain - Kunnen we Blockchains vertrouwen?

Om deze vraag in het kort te beantwoorden: Ja, de blockchain-technologie is te vertrouwen. Deze uitspraak komt met een voorbehoud, want je kunt een bepaalde blockchain alleen vertrouwen als je in staat bent om het onderliggende protocol te begrijpen.

Er is natuurlijk een informatie-asymmetrie. De meeste mensen kunnen geen code lezen en vertrouwen op het werk van anderen. Over het algemeen bieden open en openbare blockchains de hoogste veiligheid als ze actief worden ontwikkeld en gecontroleerd door een open-source gemeenschap. Zodra de code en nieuwe voorstellen voortdurend worden gecontroleerd, is de technologie zeer veilig. Elke transactie wordt volgens protocol uitgevoerd en is onomkeerbaar.

Als we het voorbeeld van Bitcoin gebruiken, zijn alle Bitcoin-transacties definitief en onveranderbaar. Het is goed als je de code zelf kunt controleren, maar aan de andere kant wordt Bitcoin zo goed gecontroleerd en nagekeken dat je kunt vertrouwen op het oordeel van andere meer deskundige mensen. Toch kan het gebeuren dat ze een probleem of bug niet vinden wanneer een nieuwe code op het netwerk wordt vrijgegeven. Om er zeker van te zijn dat geen enkele verandering zomaar alles kapot kan maken, wordt elk nieuw voorstel zorgvuldig bekeken en dan langzaam geïmplementeerd. De implementaties met een grote impact op het netwerk hebben ook consensus nodig tussen de nodes en kunnen niet zomaar door een ontwikkelaar aangepast of afgedwongen worden.

Dit vereist veel off-chain en on-chain governance. Het wordt aanbevolen om nieuwe cryptomunten te beoordelen op basis van de governance in hun respectievelijke gemeenschappen. Om ervoor te zorgen dat alles is ontworpen met veiligheid en beveiliging in het achterhoofd, moeten projecten op zijn minst:

• De hele code open-source openbaar maken;
• Actief en publiekelijk communiceren over hun ontwikkelingsbeslissingen;
• Vrije meningsuiting toestaan op hun respectieve platforms;
• Iedereen de mogelijkheid bieden om bij te dragen.

Zijn er alternatieven voor de Blockchain technologie?

Blockchain-technologieën zijn slechts één onderdeel van de gedistribueerde grootboektechnologie. Er zijn een paar andere technologieën die met elkaar concurreren. Bekende voorbeelden zijn IOTAs Tangle, dat een Directed Acyclic Graph is of Hashgraphs van Hedera.

Deze zijn ontworpen om consensus in een netwerk te bereiken, maar gebruiken een andere aanpak zodat de regels van het protocol worden afgedwongen en in werking treden. Het valt nog te bezien welke technologie succesvoller zal zijn en of ze naast elkaar zullen blijven bestaan. De blockchain-technologie zal altijd deel uitmaken van Bitcoin, maar is niet noodzakelijk voor andere use cases. Vooral particuliere netwerken die op zoek zijn naar een gedistribueerde grootboekoplossing zouden tevreden kunnen zijn met een minder gedecentraliseerde oplossing die meer snelheid biedt en niet probeert om hard geld op te bouwen.