Wat is een blockchain?

Dit is de guide over “Wat is Blockchain?” In deze guide leer je binnen 15 minuten alles wat je moet weten over deze revolutionaire technologie. Mocht je meer willen leren over Bitcoin, altcoins, blockchain of crypto, lees dan een van onze andere guides in de Kennisbank.

Wat is blockchain?

Een blockchain is een realtime database waarin transacties, bezittingen en informatie decentraal bijgehouden worden. Visueel is het een keten van blokken die steeds met een enkel blok uitgebreid wordt, waarin de transacties van de afgelopen (blok)tijd worden vastgelegd. De database wordt vastgelegd door alle computers die de blockchain bijhouden, dit noemt men nodes.

Dit vergt natuurlijk wel enige uitleg! In dit artikel gaan we je vertellen hoe een blockchain werkt en waar je hem allemaal voor kunt gebruiken.

Wat is blockchain? - Simpel uitgelegd

Blockchain is best een technisch en ingewikkeld concept waardoor mensen het nog steeds kunnen ervaren als een onderwerp om te mijden. Blockchain technologie is wel een revolutionair concept waar mogelijk veel of zelfs de meeste bedrijven over een jaar of tien op draaien.

Het is dus handig om te weten hoe deze technologie nou eigenlijk werkt. Hieronder wordt een poging gewaagd om blockchain zo simpel mogelijk uit te leggen.

Je vond de inleiding misschien wel enigszins cryptisch, daarom gaan we de begrippen die daarin zijn genoemd uitleggen.

Blockchain database
Een blockchain database is een georganiseerde verzameling digitale gegevens die als doel heeft om bij te houden wie wat heeft. Dat is het hoofddoel van de database. De Bitcoin blockchain bijvoorbeeld houdt dus bij hoeveel Bitcoin ieder adres of wallet heeft en maakt ongeveer iedere tien minuten een nieuw blok (bloktijd).

Wat zijn nodes?
Nodes (knooppunten of onafhankelijke eenheden in een verbonden netwerk) zijn computers die onafhankelijk van elkaar de database bijhouden zonder een centrale autoriteit. Zij bepalen ook of een blok correct is. Als een blok goedgekeurd is, wordt dit naar alle nodes gestuurd, zodat ze allemaal precies weten hoe de nieuwe blockchain eruit ziet. Deze techniek zorgt voor vertrouwen tussen partijen.

Hoe ziet een blockchain uit?
Een blockchain kun je je het beste voorstellen als blokken die met een streepje ertussen met elkaar verbonden zijn. De vastgelegde blokken kun je niet meer veranderen. Als er een nieuw blok bij komt zal dit blok aan het vorige blok vastgemaakt worden via een streepje. Hierdoor is de volgorde van de blokken goed te volgen en is de samenhang logisch geordend. Een blockchain is dus feitelijk een historisch verslag.

Grootste uitvinding sinds internet
Blockchain noemt men ook wel de grootste uitvinding sinds de opkomst van het internet. Daar zit wel wat in. Op een blockchain kun je vrijwel alles opslaan dat gedigitaliseerd kan worden. In een blok past ook extra informatie over je bezit, zoals een beschrijving van je huis. Blockchain kan uiteindelijk een decentrale database worden van wereldwijde bezittingen die tussen individuen kunnen worden uitgewisseld zonder inmenging van derden.

Het probleem van digitaal geld - een inleiding tot blockchain

Bitcoin was niet het eerste initiatief voor digitaal geld. Er zijn in het verleden diverse projecten geweest die een digitale valuta wilden creëren, maar deze zijn niet succesvol gebleken. Het grote obstakel bleek het zogenoemde “double spending”, oftewel de mogelijkheid om hetzelfde geld nog een keer uit te geven.

Stel je voor dat je bij de bakker een brood koopt met een 2 euro munt. Op het moment van overdracht verdwijnt deze munt in de kassa. Nu kun je dezelfde 2 euro munt niet nog een keer spenderen in een andere winkel. Op het moment van afrekenen, kon de kassière direct bevestigen dat je had betaald en kreeg jij in ruil voor jouw geld een brood.

Bitcoin is echter een digitale valuta en geen contant geld. Bitcoin transacties hebben dus de mogelijkheid om gekopieerd en opnieuw gespendeerd te worden.

In het voorbeeld met de bakker heb je contant betaald, dus de betaling werd onmiddellijk bevestigd en geverifieerd door een ander persoon. Wanneer dit verificatiemechanisme ontbreekt bij digitale valuta als Bitcoin, kan dit leiden tot dubbele uitgaven. Technisch gezien kan dan iedereen digitaal geld kopiëren en ergens anders spenderen.

Exact hier ligt het unieke aspect van de blockchain technologie.

Blockchain technologie

Bitcoin tackelt het probleem van de dubbele besteding door een bevestigingsmechanisme te hanteren en een universeel grootboek te onderhouden (genaamd blockchain), vergelijkbaar met het traditionele monetaire systeem.

De blockchain van Bitcoin onderhoudt vanaf het prille begin van de operatie in 2009 een chronologisch geordend grootboek met transacties voorzien van tijdstempels.

Elke 10 minuten wordt een blok (dat wil zeggen een groep transacties en nieuwe munten) aan het grootboek toegevoegd. Daarnaast bevatten alle knooppunten, ook wel ‘nodes’ genoemd, op het Bitcoin netwerk een kopie van dit grootboek (de blockchain).

Wat zou Bitcoin zijn zonder blockchain? Eigenlijk heel weinig. De hele essentie van zowel Bitcoin als alle andere cryptocurrencies is decentralisatie, en de blockchain realiseert dit voor het Bitcoin project. Decentralisatie houdt in dat er transacties plaatsvinden zonder tussenkomst van een centrale autoriteit, zoals een bank.

Hoe werkt een blockchain? - Een praktijkvoorbeeld

Stel je het volgende voor: Henk stuurt geld naar Anne, Anne koopt op haar beurt een brood bij bakker Jan en stuurt het geld naar Jan om hem te betalen.

Om een stabiel geldsysteem te hebben, moet er worden bijgehouden waar het geld naartoe is gegaan en wie het geld nu heeft. Binnen het conventionele geldsysteem gaat een transactie van punt A naar punt B met als tussenpersoon een bank. De bank overziet en beheert alle transacties en houdt daarnaast alle balansen bij.

Wat Satoshi Nakamoto (de oprichter van Bitcoin) heeft gedaan, om de noodzaak van een centraal punt te kunnen omzeilen, is de data organiseren op een blockchain die decentraal bijhoudt waar welk bedrag naartoe gaat en wie het nu bezit.

Een blockchain werkt door middel van het verzamelen van transacties. Deze verzamelde transacties worden vervolgens in een blok verwerkt met extra informatie (een zogeheten ‘hash’ van zowel dit blok als de hash van het vorige blok, hierover later meer).

Daarna wordt ervoor gezorgd dat het nieuwe blok naar het vorige blok verwijst dat weer transacties bevat die dus vlak daarvoor in de tijd hebben plaatsgevonden.

Wanneer het nieuwe blok naar het vorige blok verwijst en dit bij elk opvolgend blok wordt herhaald, krijg je dus een ketting van blokken, oftewel een blockchain. Op deze manier wordt er voor gezorgd dat je praktisch elke transactie uit het verleden terug kunt zien in eerdere blokken, zelfs de allereerste transactie die ooit plaats heeft gevonden!

Waarom werkt blockchain zo?
Om even terug te grijpen op het voorbeeld van de transactie van Anne aan Jan:

In het nieuwe blok staat de betaling voor het brood van Anne aan Jan. In het vorige blok staat datzelfde geld geregistreerd als een transactie van Henk aan Anne.

In essentie is een blockchain een unieke manier om data te organiseren, die ons vertelt wie waar geld naartoe heeft verzonden en wie het geld nu heeft, zonder tussenkomst van een centrale autoriteit zoals een bank of andere instantie.

Om het concept blockchain volledig te kunnen begrijpen raden wij aan om het artikel “wat is mining?” hierna te lezen.

Hoe werkt blockchain? - de technieken er achter

De computers die de database bijhouden hebben meerdere namen. Een aantal daarvan ken je waarschijnlijk wel, zoals de miner of de node. Een andere naam hiervoor is validator. Dit zijn de computers die ervoor moeten zorgen dat de blockchain correct is.

Zolang er nog een computer is die de database bijhoudt, is de blockchain online. Vrijwel altijd zijn er dedicated computers die een blockchain 24/7/365 bijhouden. Valt een computer uit, dan kan hij als hij weer online komt gewoon een nieuwe recente kopie van de database downloaden en direct weer meedoen.

Miners en Proof of Work

Een miner is een computer die met Proof of Work probeert een nieuw blok aan de blockchain toe te voegen door een cryptografische puzzel op te lossen en als hem dat lukt krijgt hij daarvoor een beloning. Dit zijn meestal de transactiekosten en nieuwe munten die in ieder blok aan de blockchain worden toegevoegd. Dit geeft de miner een economische reden om dit te blijven doen.

Nodes en Proof of Stake

Een node is ook een computer die de blockchain bijhoudt. Sommige nodes, zoals Master Nodes, worden hiervoor betaald, andere nodes doen dit gratis. Validatoren werken meestal met Proof of Stake, waarbij zij munten van de blockchain vastzetten (staken). Als zij een nieuw blok maken krijgen zij ook nieuwe munten en transactiekosten uitbetaald.

Wat is een consensus mechanisme?

Hoe weten deze computers dan dat het blok dat ze maken correct is? Hiervoor hebben ze iets slims verzonnen, namelijk het consensusprotocol of consensus mechanisme. Een blockchain begint altijd met een Genesis Block. Dit is het eerste blok van een blockchain. Daarna moet ieder blok goedgekeurd worden door nodes (we zullen vanaf nu de verzamelnaam nodes gebruiken voor computers die de database bijhouden).

Als er een nieuw blok wordt voorgesteld door een miner of validator overleggen de nodes of dit wel een correct blok is. Elke blockchain heeft een protocol, waarin is vastgelegd waar een blok aan moet voldoen om goedgekeurd te worden. Ook staat in dit protocol hoeveel tijd het duurt voordat een nieuw blok gemaakt wordt (de bloktijd van Bitcoin is bijvoorbeeld tien minuten). De nodes beoordelen het nieuwe blok aan de hand van deze regels en geven hun oordeel door aan het netwerk van computers, waar de node onderdeel van is.

Een veelvoorkomend protocol is het 51 procent consensus mechanisme. Dit betekent dat meer dan 50 procent van de nodes een nieuw blok moet goedkeuren, voordat het mag worden toegevoegd aan de blockchain. Als het blok goedgekeurd wordt door een meerderheid zal dit blok vastgelegd worden en is de blockchain zojuist met een blok groter geworden. Als het blok afgewezen wordt blijft de blockchain gelijk, totdat er een geldig blok wordt ingediend.

Sommige blockchains vereisen meer dan 51 procent consensus, zoals een twee derde meerderheid, maar dit is de meest voorkomende manier om een nieuw blok aan een blockchain toe te voegen. Op deze manier houden nodes deze realtime database bij en als het blok goedgekeurd is, wordt de nieuwe staat van de database gedistribueerd over alle nodes, zodat ze allemaal de correcte blockchain op hun computer hebben staan.

Wat is een corrupt blok?

Je zult je misschien afvragen waarom dit allemaal nodig is? Vergeet niet dat het om veel geld kan gaan, dus dan moet de blockchain kunnen bepalen of een nieuw blok corrupt is. Een corrupt blok kan bijvoorbeeld coins dubbel uitgeven. Dit is erg lastig om precies uit te leggen, daarom zullen we proberen het simpel te houden.

Bij “double spending” worden dezelfde coins meermaals uitgegeven. Je weet nu dat een meerderheid van de nodes een nieuw blok moeten goedkeuren. Maar wat nu als meer dan de helft van de nodes in bezit zijn van dezelfde partij? Dit is zelfs bij Bitcoin voorgekomen in 2014, toen een mining pool (groep die samen aan mining doet) 51 procent bij elkaar kreeg van de rekenkracht van dit netwerk. Zij zouden blokken kunnen goedkeuren die tegen de regels ingaan van het consensusprotocol en zichzelf extra coins kunnen geven.

Als dat gebeurt weten de andere nodes niet meer wat de correcte database is. De cijfers kloppen niet meer en de nodes weten niet meer precies wie wat heeft. Dit komt bij de grote blockchains bijna niet meer voor, omdat dit erg duur is. Hoe hoger de marktkapitalisatie van een coin, hoe duurder een 51 procent aanval wordt. Daarom hoor je er nog maar vrij weinig van, ook omdat Proof of Work steeds minder en Proof of Stake steeds meer wordt gebruikt bij het toevoegen van een nieuw blok aan de blockchain.

Economische principes van blockchain

Bij Proof of Work geldt het economische principe via de afkeuring van een corrupt blok. Als je dan eindelijk een nieuw blok mag maken en het wordt afgewezen ben je al dat werk kwijt. Daarom zullen miners normaal gesproken correcte blokken voorstellen, anders verliezen ze het recht om het nieuwe blok te maken en krijgen ze geen beloning, ook al hebben ze de puzzel opgelost.

Bij Proof of Stake moet je coins van het netwerk vastzetten als je validator wilt worden. Als je een nieuw blok goedkeurt dat volgens het consensusprotocol niet klopt, kun je een boete krijgen. De coins die je “at stake” had vastgezet kunnen dan als “slash” (boete) van je worden afgepakt. Ook kun je de rol als validator verliezen. Dit is een economisch erg slim systeem, want corruptie werkt vooral in je eigen nadeel.

Wie heeft blockchain uitgevonden?

In 1982 schreef David Lee Chaum een proefschrift genaamd “Computer Systems Established, Maintained, and Trusted by Mutually Suspicious Groups”. Dit was de opmaat naar blockchain, omdat hij hiermee heeft aangetoond dat groepen die elkaar niet vertrouwen toch samen kunnen werken in een computersysteem.

David was een pionier in cryptografie en privacy technologie en is de ontwikkelaar van Ecash, elektronisch geld. De tijd was nog niet rijp hiervoor, want Ecash ging in 1998 failliet. David wordt de vader genoemd van online anonimiteit en de peetvader van cryptocurrency.

Voortbordurend op dit concept beschreven twee wiskundigen, Stuart Haber en W. Scott Stornetta, een systeem waarbij niet met tijdstempels van digitale documenten geknoeid kon worden. Dit document uit 1991 heeft een belangrijke rol gespeeld in de ontwikkeling van de concepten blockchain en cryptocurrency.

In 1992 werd een poging ondernomen om een blockchain te bouwen met behulp van Merkle Trees (een soort boomdiagrammen), maar de technologie werd lang niet meer gebruikt en in 2004 verviel het patent. Het zou tot 2008 duren voordat Bitcoin doorbrak als blockchain technologie en cryptocurrency.

Decentrale technologie

Met decentrale technologie bedoelt men dat je hierbij niet afhankelijk bent van centrale punten, er is dan geen “single point of failure” in mooie Engelse terminologie. Wat zijn dan centrale punten?

Centraal gestuurde bedrijven ken je wel, dat zijn bedrijven die een hiërarchische structuur hebben en een top down aanpak hebben. Je hebt een CEO, de bestuurders en managers die alles bepalen, samen met de aandeelhouders. Als deze groep fouten maakt, kan de rest hier niks tegen doen.

Decentrale technologie leunt niet op deze vorm. Centraal staat de database en die wordt bijgehouden door alle deelnemers, de nodes. Het maakt niet uit of een aantal nodes fouten maakt, de database blijft correct via het consensusprotocol. Deze database kan iedereen inzien en is onveranderbaar na vastlegging, hetgeen vertrouwen wekt.

Security by design

Decentrale technologie bij blockchains noemt men “trustless”. Je hoeft de andere nodes niet te vertrouwen, de techniek zorgt ervoor dat de database klopt. Dit noemen ze “security by design”, de veiligheid van een blockchain zit in het ontwerp ingebakken sinds de komst van Bitcoin.

Bij centrale technologie moet je er maar op vertrouwen dat de centrale partij alles goed doet. Als de CEO een foutieve inschatting maakt, kan het zo zijn dat alle andere deelnemers hier last van krijgen.

Blockchain en tussenpersonen

Decentrale technologie is ook belangrijk als het gaat om het uitschakelen van de tussenpersoon, zoals banken en notarissen. Zonder deze centrale tussenpersonen kun je transacties veel goedkoper maken. Zo kun je een huis verkopen via een smart contract tussen slechts twee personen, peer to peer. De dure notaris, makelaar of bank hoef je dan niet te betalen. Ook allerlei bankverkeer kan veel goedkoper en sneller, zoals internationaal betalingsverkeer. Je stuurt gewoon crypto naar een wallet binnen enkele seconden voor een fractie van de kosten.