Inleiding
Bitcoin lijkt op een opgroeiend kind; met vallen en opstaan groeit de cryptovaluta op om in de nabije toekomst zijn puberteit te bereiken. De weg naar volwassenheid is echter nog lang en vol uitdagingen, want er worden vraagtekens gezet bij de haalbaarheid van de bitcoin, de koers is volatiel en de technische implementaties zijn voor veel mensen te complex of abstract. Desondanks blijft de bitcoin de gemoederen bezighouden en wordt er volop geïnnoveerd met nieuwe software, diensten en concepten, vooral door de 'internetgeneratie'.
Een van de belangrijkste oorzaken van het blijven functioneren van het bitcoinsysteem is dat de onderliggende basis, de zogeheten blockchain, tot nu toe een relatief solide systeem is gebleken, ondanks de decentrale opzet. De blockchain maakt het mogelijk dat twee partijen die elkaar niet kennen, zonder tussenkomst van een derde partij, een betrouwbaar uitgevoerde transactie aangaan, anoniem en zonder hoge kosten. Daarbij speelt de blockchain in bitcoinjargon de rol van shared single source of truth, ofwel het gedeelde vertrouwen in een gedeeld transactiesysteem. Elke transactie wordt immers uitgevoerd en gecontroleerd door een netwerk van nodes.
/i/2000566695.jpeg?f=imagenormal)
Naast de huidige implementatie van de blockchain, die wel als het grootboek voor bitcointransacties wordt omschreven, kan het mechanisme voor veel meer transactievarianten worden ingezet, zo hebben slimme programmeurs en handige hackers inmiddels ontdekt. Start-ups zijn al bezig om systemen te ontwikkelen om aandelen en obligaties via virtuele beurzen te laten werken op basis van de decentrale eigenschappen van de blockchain. In de financiële wereld zouden tal van functies die werken op basis van vertrouwen kunnen worden vervangen. Denk aan het opstellen van een hypotheek bij een notaris. Door het hypotheekcontract in de blockchain te plaatsen en te laten verifiëren wordt een dergelijke rechtspersoon misschien ooit overbodig.
Ook in Nederland bekijken financiële instellingen de blockchain met grote interesse. De drie grootste Nederlandse banken - ING, ABN Amro en de Rabobank - lieten onlangs weten dat zij de blockchain-technologie onderzoeken om te bekijken of ze de basis kan vormen voor snellere en goedkopere banktransacties. Momenteel worden betalingen grofweg alleen tijdens kantoortijden verwerkt, een erfenis uit het verleden, waardoor een overschrijving die op vrijdag wordt gedaan pas maandag bij de begunstigde zichtbaar wordt.
In dit achtergrondartikel bekijken we de precieze werking van de blockchain, diverse softwareprojecten die geïnspireerd zijn geraakt door deze technologie, en de mogelijke struikelblokken voor dergelijke initiatieven in het algemeen en het blockchain-protocol in het bijzonder.
Hoe werkt de blockchain precies?
Zoals gezegd is de blockchain de heilige graal van het bitcoinsysteem. Dit grootboek bevat een reusachtige lijst met bitcointransacties. Strikt genomen bestaan bitcoins niet; er bestaan slechts records van transacties tussen rekeningen, waarbij de tegoeden op deze rekeningen kunnen toe- of afnemen.
/i/2000565901.png?f=imagenormal)
Rekeningen worden uitgedrukt in bitcoinadressen. Deze worden willekeurig gegenereerd in de vorm van een reeks cijfers en letters, bijvoorbeeld 1Bt5zxFK7QzVjRvafZF9s6UbEL3rvnv75E. Daarmee zijn ze, in tegenstelling tot normale bankrekeningen, direct en anoniem te openen. De eigenaar beveiligt zijn rekening, ook wel wallet genoemd, met een privésleutel.
Bij het uitvoeren van een transactie komt een rekeninghouder met de informatie dat partij x een bedrag van y bitcoins aan begunstigde z wil overmaken. De rekeninghouder ondertekent deze informatie met behulp van de privésleutel van de eigenaar en verstuurt deze naar andere bitcoin-gebruikers op het netwerk.
De gebruikte waarden kunnen theoretisch gezien net zo goed voor euro's worden gebruikt
Als de transactie in de blockchain aankomt, dit kan met allerlei gratis software, begint de 'magie' van het blockchain-mechanisme. Dankzij de decentrale opzet op basis van een peer-to-peer-architectuur wordt van elke transactie, die samen met andere transacties in zogeheten blocks wordt geplaatst, gecontroleerd of deze legitiem is. Dit gebeurt onder andere door zogeheten miners, deelnemers aan het bitcoinnetwerk die voor hun controlerende functie met bitcoins worden beloond door het algoritme. Als de miners een transactie het groene licht geven, dan wordt de transactie vereeuwigd doordat zij in de blockchain wordt opgenomen. Wordt er met een transactie geknoeid, dan zal er geen consensus zijn tussen de nodes in het netwerk en wordt zij geweigerd voor registratie in het grootboek.
Door de opzet van het bitcoinprotocol kan het saldo van een specifiek bitcoinadres niet direct opgevraagd worden. Daarvoor moeten oudere records uit de blockchain worden verzameld. Daarnaast duurt het gemiddeld tien minuten voordat miners een transactie binnen een block hebben goedgekeurd en moeten er in sommige gevallen transactiekosten worden betaald, al zijn die veelal erg laag.
De blockchain vormt daarmee in feite een 'gedeelde bron van waarheid'. Bovendien is de blockchain neutraal. Hij wordt nu vooral gebruikt voor bitcoins, maar de gebruikte waarden kunnen theoretisch gezien binnen dezelfde blockchain net zo goed voor euro's worden gebruikt.
Voor andere toepassingen dan bitcoins kunnen losse blockchains en nieuwe cryptovaluta's worden bedacht. Dit is in de afgelopen jaren gebeurd met tal van nieuwe cryptovaluta's, zoals de zogeheten altcoins. Zo ontstonden bijvoorbeeld in de periode rond de eurocrisis de Guldencoin en de Deutsche eMark, beide altcoins waarbij nostalgie naar de geschrapte nationale valuta een rol speelt. Ook dook in 2013 de Dogecoin op, een altcoin die zijn naam ontleent aan de Doge-meme. Inmiddels kun je kiezen uit tientallen altcoins, maar het praktische nut daarvan blijft over het algemeen ver achter op dat van de bitcoin.
Nieuwe toepassingen van de blockchain 1/2
Ondanks de wildgroei aan altcoins, veelal op basis van de opensourcecode van de bitcoin, en de verdere groei van het bitcoinfenomeen, is de aandacht binnen de wereld van cryptocurrency steeds meer verschoven naar de blockchain. De kracht van de blockchain-technologie zit hem immers in het uitschakelen van de tussenpersonen, bijvoorbeeld banken, overheden en beurzen. In theorie kunnen dankzij dit trustless transactions-model talloze vormen van transacties tussen twee partijen via decentrale netwerken afgehandeld worden op basis van open standaarden. Slimme programmeurs en pientere zakenmensen denken dan ook dat het principe van de blokketen de blauwdruk zal vormen voor de opkomst van decentrale toepassingen.
Er bestaan al enkele concrete implementaties waarin de blockchain voor andere doeleinden wordt gebruikt, zoals voor notariële functies. Zo ontwikkelde de Argentijnse ontwikkelaar Manuel Araoz Proof of Existence. Deze dienst maakt het mogelijk om de echtheid van een document op een bepaald moment publiekelijk vast te leggen door het van een unieke sha256-hash te voorzien en op te slaan in de blockchain. Daarmee kan bijvoorbeeld een journalist of advocaat aantonen dat hij op een bepaald tijdstip een zeker document in handen had, zonder dat de inhoud ervan publiekelijk wordt gedeeld. De dienst is nog experimenteel en kost 0,005 bitcoin, maar toont aan welke meerwaarde de blockchain kan hebben. Vergelijkbare software is te vinden in projecten als Bitnotar en Chronobit.
Wie er geen problemen mee heeft om even te wachten op het binnenkrijgen van een bericht, maar wel prijs stelt op zijn privacy, kan eens kijken naar projecten als Twister en Bitmessage. Twister gebruikt het bitcoinprotocol voor gebruikersregistratie en -authenticatie. Met behulp van twee andere open protocollen, het distributed hash table-protocol en het bittorrent-protocol, worden berichten geheel anoniem gedistribueerd. Ook Bitmessage leent elementen van het bitcoinprotocol, zoals de decentrale opzet en de noodzaak voor proof of work om zo spamberichten te voorkomen.
/i/2000566713.png?f=imagenormal)
Beurzen en handelsplaatsen lenen zich volgens diverse bedrijven ook voor decentralisatie via een p2p-structuur. De Amerikaanse webretailer Overstock heeft bijvoorbeeld een aantal ontwikkelaars in de hand genomen om technologie te ontwikkelen die boven op de blockchain moet gaan draaien. Op het tot Medici gedoopte platform moeten aandelen verhandeld kunnen worden tegen aanzienlijk lagere kosten, omdat de rol van tussenpersonen, zoals banken, komt te vervallen.
Volgens aanhangers van de bitcoinfilosofie kunnen samenlevingsvormen die we bij de overheid laten vastleggen, zoals het huwelijk of een samenlevingscontract, maar ook echtscheidingen, in de blockchain worden opgenomen. Een Amerikaans stel voegde in oktober de daad bij het woord en trouwde naar eigen zeggen als eerste koppel met een 'trouwbewijs' in de blokketen.
In het verlengde van het trouwbewijs is ook een project opgericht voor het opzetten van een 'internetpaspoort' op basis van pgp-versleuteling en de blockchain-technologie. Daarbij maakt de gebruiker zijn eigen identiteitsbewijs om dit op basis van onderling vertrouwen voor bijvoorbeeld legitimatiedoeleinden te gebruiken. De bedenker benadrukt dat het om een hoogst experimenteel project gaat, maar het concept van een blockchain-paspoort bevat een aantal interessante elementen. Zo is de manier waarop de eigenaar de echtheid van zijn eigen bestaan door middel van cryptografie vastlegt en dit identiteitsbewijs via een decentraal netwerk distribueert conceptueel vernieuwend te noemen.
/i/2000566714.png?f=imagenormal)
Nieuwe toepassingen van de blockchain 2/2
Voortbordurend op het idee van het internetpaspoort is het opensource-Ethereum-project. De doelstelling daarvan is om een van bitcoin losstaande blockchain te ontwikkelen, samen met een programmeertaal. Deze taal, Ethereum Script geheten, is een afgeleide van Python en wordt gebruikt om zogeheten contracten op te stellen. Deze 'slimme contracten' zijn gebaseerd op een aantal eenvoudige regels en maken tal van toepassingen mogelijk, bijvoorbeeld online gokken. De code vraagt de uitslag van een sportwedstrijd en betaalt eventueel uit volgens de opgestelde regels. Daarmee wordt de organisator van bijvoorbeeld een gokspel geheel overgeslagen.
Naast contracten moet Ethereum ook andere financiële toepassingen mogelijk maken, zoals het openen van een spaarrekening, het opstellen van een testament en het uitgeven van aandelen. Ook worden semifinanciële toepassingen mogelijk geacht, zoals het belonen van iemand die lastige rekenklussen uitvoert op zijn systemen, handig voor cloudcomputingtoepassingen. Daarnaast wordt nagedacht over andere decentrale processen, zoals het opzetten van een systeem om veilig te kunnen stemmen, maar ook om een 'concurrent' voor Dropbox op te zetten.
Ethereum zou de kosten voor het distribueren van software en diensten fors kunnen verminderen
Ethereum moet uiteindelijk tal van decentrale applicaties opleveren. Doordat er geen sprake is van een single point of failure, moet dit toepassingen robuuster maken dan centrale diensten die bijvoorbeeld met een ddos-aanval uit de lucht gehaald kunnen worden. Ook stellen de initiatiefnemers dat Ethereum de kosten voor het distribueren van software en diensten fors kan verminderen en dat gebruikers weer grip kunnen krijgen op hun privacy. Deelnemers aan het onderliggende Ethereum-netwerk worden voor hun werk beloond door bijvoorbeeld een vergoeding te vragen voor applicaties die gebruikmaken van deze decentrale architectuur.
Momenteel is Ethereum nog volop in ontwikkeling, al moet nog dit jaar een versie 1.0 uitkomen. Er zijn al wel enkele proof of concept-clients te downloaden, waarmee belangstellenden kunnen experimenteren.
Fundamenteel anders dan Ethereum is de technologie van Blockstream. Daarin wordt gesteld dat wijzigingen in het bitcoinprotocol zeer langzaam en voorzichtig doorgevoerd moeten worden om zo het primaire proces niet te ontregelen. Door middel van zogenaamde sidechains denken de developers een technologie in handen te hebben die nieuwe decentrale toepassingen mogelijk maakt zonder de blockchain te veel te belasten. De sidechains zijn geïsoleerd van de centrale blockchain, hoewel het mogelijk is om data tussen de twee uit te wisselen.
/i/2000566060.png?f=imagenormal)
Ook voor de architectuur van internet, die grotendeels wordt bepaald door multinationals en overheden, denken sommigen hardop om met een alternatieve opzet te kunnen komen. Namecoin poogt bijvoorbeeld een alternatief te bieden voor de huidige dns-structuur, waarbij registrars tegen betaling domeinnamen verdelen onder het toeziend oog van de Icann. De ontwikkelaars van Namecoin hebben een alternatief systeem. Op basis van het bitcoinprotocol, maar met een eigen blockchain worden domeinnamen met de extensie .bit benaderbaar als de gebruiker een add-on voor zijn browser installeert. De initiatiefnemers zeggen zo de dns-structuur los te willen weken van in het bijzonder Amerikaanse invloeden.
Interessant is ook het voorstel om een Permacoin op te zetten. Dit project, dat door onder andere Microsoft Research is uitgevoerd, heeft tot doel om gebruikers te belonen als zij data opslaan. Het moet dan wel gaan om data die een publiek nut hebben, bijvoorbeeld databestanden van bibliotheken. Volgens berekeningen kan met de huidige opslagcapaciteit die voor het bitcoinnetwerk wordt gebruikt meer dan 200TB aan data worden opgeslagen.
Struikelblokken
Zoals gezegd op de vorige pagina's is er een brede consensus over het feit dat de blockchain zich voor veel meer toepassingsgebieden leent dan uitsluitend het faciliteren van de bitcoineconomie. Er bestaat echter het gevaar van te grote ambities. Zo schetste WikiLeaks-voorman Julian Assange een gouden toekomst voor dergelijke technologie, omdat die in zijn visie in staat moet zijn om machthebbers in toom te houden door cruciale informatie op te slaan in de blockchain. Daarmee kan deze informatie in zijn ogen niet langer worden gemanipuleerd door bijvoorbeeld overheden of bedrijven.
Assanges opmerkingen snijden hout. Zo kan journalistiek belangrijke informatie veilig worden gesteld of kunnen overheidsdocumenten ongemanipuleerd naar buiten worden gebracht, zoals WikiLeaks deed met Amerikaanse overheidsdocumenten. Er is echter nog geen werkende software-implementatie. Bovendien is onduidelijk hoe zeer grote hoeveelheden data op deze manier efficiënt opgeslagen en gedistribueerd kunnen worden, al biedt een bestaand decentraal protocol als bittorrent misschien aanknopingspunten. Er is vermoedelijk nog veel innovatie nodig om dit probleem te tackelen en om de visie van Assange werkelijkheid te laten worden.
Een ander kritiekpunt op bitcoin in het algemeen en daarmee ook op het mechanisme van de blockchain is dat miners, die steeds snellere hardware nodig hebben, nodeloos veel energie verstoken om het systeem te laten draaien. Het is nog niet helemaal duidelijk of andere implementaties dit probleem kunnen oplossen, al zeggen voorstanders van bitcoin dat de huidige financiële instellingen vermoedelijk veel meer stroom verbruiken om het reguliere betalingsverkeer te kunnen faciliteren.
Er is nog veel innovatie nodig om de visie van Assange werkelijkheid te laten worden
Een reëler gevaar is wellicht dat er een wildgroei ontstaat van allerhande blockchains die niet onderling compatibel zijn of waarvan de broncode niet vrij inzichtelijk is. Het is immers niet ondenkbaar dat bijvoorbeeld banken op termijn geheel eigen blockchains opzetten, die niet of slechts gedeeltelijk toegankelijk zijn voor derden. Dergelijke propriëtaire systemen kunnen een rem op nieuwe ontwikkelingen in blockchain-technologie zijn, doordat nieuwe kennis dan mogelijk niet wordt gedeeld.
Daartegenover kan gesteld worden dat er altijd kans bestaat op ruzie binnen de open ontwikkelgemeenschap rondom het bitcoinprotocol, met als gevolg de kans op het ontstaan van forks. Nu het fundament voor versie 1.0 min of meer is gelegd en er volop wordt nagedacht over nieuwe functionaliteit in het bitcoinsysteem voor 2.0, is dit risico niet denkbeeldig. Zo is er in de bitcoingemeenschap veel weerstand ontstaan tegen het eerder genoemde Blockstream-project. De reden is dat de ontwikkelaars achter Blockstream miljoenen dollars hebben aangenomen van investeerders en daarom in hun werk meer prioriteit zouden leggen bij die investeerders dan bij de bitcoingemeenschap, zo schreef Techcrunch onlangs.
Ten slotte is er het risico op bugs die de betrouwbaarheid van de blockchain als eerlijk en zelfregulerend mechanisme in gevaar kunnen brengen. Zo kunnen er onverwacht fouten optreden door bugs in de implementatie. Een bekend voorbeeld is het incident in maart vorig jaar, toen er onbedoeld een fork ontstond in de blockchain. Dit werd veroorzaakt doordat een bepaald block wel werd goedgekeurd door bitcoinsoftware die op versie 0.8 draaide, terwijl miners die nog versie 0.7 draaiden het block als ongeldig bestempelden. Gedurende zes uur draaiden er in feite twee bitcoinnetwerken, met een scherpe koersval voor de virtuele munt tot gevolg. Door alle miners terug te laten gaan naar versie 0.7 kon het probleem worden verholpen.
Tot slot
Als de onthullingen van klokkenluider Edward Snowden iets hebben laten zien, dan is het dat centraal ingerichte platforms op internet kwetsbaar zijn. De NSA wist enorme hoeveelheden data te verzamelen door bijvoorbeeld private glasvezelverbindingen van Google en Yahoo af te tappen. De makers van decentrale systemen, zoals ontwikkelaars van het p2p-protocol bittorrent, hebben in het verleden al laten zien dat dergelijke netwerken vrijwel niet gestopt kunnen worden. Ook de bitcoin kan als een op zichzelf staand netwerk gezien worden, waarbij de blockchain de drijvende kracht vormt. Het toepassen van encryptie voor het doen van betalingen voegt daar nog een extra dimensie aan toe.
Zoals gezegd heeft de blockchain veel ontwikkelaars geïnspireerd. Er kunnen nieuwe, decentraal ingerichte modellen voor allerhande toepassingen worden gebouwd. Vooral het aantal ideeën voor financiële diensten is groot. Dat is ook logisch, want hier kan geld verdiend worden en het bitcoinprotocol biedt ontwikkelaars al veel instrumenten. Nog interessanter zijn echter modellen waarbij de blockchain wordt gebruikt om bijvoorbeeld overheidstaken op te knappen, zoals het uitgeven van paspoorten. Deze concepten zijn weliswaar uiterst experimenteel, maar vooral hoogst innovatief. Ook mechanismen om de basisonderdelen van het internet opnieuw in te richten lijken veelbelovend.
Ondanks een zee aan ideeën zal alleen de tijd leren welke concepten levensvatbaar zijn en welke onhaalbaar. Daarnaast zal de verdere ontwikkeling van de bitcoinsoftware nieuwe kansen en mogelijkheden bieden. Een ding is duidelijk; decentrale netwerken hebben de toekomst en het concept van de blockchain kan daarbij een sleutelrol spelen.