Hoe werkt de blockchain?

De afgelopen jaren is het moeilijk om de term “blockchain” te vermijden. Tien jaar geleden interesseerde het alleen de techneuten wat het was, maar nu is de term overal opgedoken, terwijl de meesten van ons nog steeds slechts een vaag idee hebben van de technologie. Laten we ontdekken wat een blockchain is en hoe die werkt. 

Wat is blockchain?

Laten we beginnen met te definiëren wat het niet is, omdat de meeste mensen die aan hun reis in de blockchain- en cryptowereld beginnen dezelfde fout maken. 

Blockchain is geen programmeertaal, cryptografische codering of een framework van Python of een andere taal. En belangrijker nog: het is niet hetzelfde als crypto, al zijn de termen nauw met elkaar verwant. 

Blockchain is een volledig nieuwe technologie. Het is een speciaal soort database met tijdgestempelde reeksen onveranderlijke gegevens die wordt beheerd door een netwerk van computers in plaats van door één gecentraliseerde entiteit. Alle informatie is cryptografisch versleuteld. Blockchain is zo geprogrammeerd dat het onmogelijk is om te hacken. 

Blockchain wordt vaak uitgelegd als een technologie van een gedistribueerd grootboek, waarbij een grootboek wordt gezien als een verzameling records over transacties. Zo kan bijvoorbeeld de computer die handelingen registreert een grootboek zijn. Het volledige geheel van alle grootboeken is verenigd in één netwerk en registreert transacties die geprogrammeerd kunnen worden om vrijwel alles te volgen. Elke transactie, vanaf de allereerste, wordt voor altijd op de blockchain vastgelegd. 

Geen enkele gegevens op de blockchain kunnen worden beheerd door de centrale autoriteit, en alle handelingen op het netwerk zijn zichtbaar voor alle deelnemers van het netwerk, net als een online spreadsheet die door veel mensen tegelijk wordt bewerkt. Maar in blockchain hebben we het over duizenden computers. 

Hoewel het moeilijk is om met zekerheid te zeggen wie blockchain heeft bedacht, is de eerste beschrijving van de technologie te vinden in Stuart Haber en W. Scott Stornetta’s boek “Journal of Cryptography”, gepubliceerd in 1991. Zij zagen de technologie als een manier om digitale documenten van een tijdstempel te voorzien om hun authenticiteit te verifiëren.

Wat is een block en hoe slaat het de gegevens op?

In tegenstelling tot traditionele databases, waar gegevens worden opgeslagen in kolommen, tabellen of bestanden, is alle informatie op de blockchain georganiseerd in in elkaar gekoppelde reeksen of bundels, blocks genoemd. Samen vormen ze een chain — een doorlopende keten van blocks. Elk block is in feite een pagina van het grootboek met een specifiek aantal geregistreerde transacties. 

De keten van blocks behoort niet toe aan een centrale computer, maar wordt beheerd door de blockchainnodes — computers die verenigd zijn in een peer-to-peernetwerk. 

Elk block heeft drie hoofdcomponenten: 

• Data — kan variëren, afhankelijk van waarvoor de specifieke blockchain wordt gebruikt. Het kan details bevatten over de transacties (gegevens, bedrag, ontvanger en verzender), producten (in supply chains) of bijvoorbeeld medische dossiers. 
• Hash — is een cryptografische functie die alle invoergegevens omzet in een tekenreeks met een vaste lengte. Met andere woorden: het is een unieke digitale handtekening die het block en de inhoud ervan identificeert. 
• Hash van het vorige block — dit onderdeel maakt een blockchain; omdat elk volgend block de hash van het vorige bevat, wordt het netwerk zeer veilig. 

Hoe werkt de blockchain?

De werking van blockchain is een proces in meerdere stappen.

1. 1. Twee partijen besluiten een uitwisseling van een waarde-eenheid te doen, en een van hen voert de gegevens in om de transactie te initiëren.  
2. 2. De transactie wordt door de technologie geauthenticeerd.  
3. 3. Er wordt een nieuw block aangemaakt op de blockchain dat een reeks transacties bevat, waaronder de betreffende transactie.
4. 4. Dit block wordt naar elke node van het netwerk gestuurd.
5. 5. Geautoriseerde nodes verifiëren de transactie en voegen deze, als ze correct is, toe aan de bestaande blockchain. Nodes kunnen worden aangeduid als miners (in de Proof-of-Work-netwerken) of stakers (in de Proof-of-Stake-blockchains). 
6. 6. De transactie wordt afgerond door de verspreiding van de update over het netwerk.

Hoe wordt blockchain beveiligd?

De aard van de hash in blockchainnetwerken maakt deze onveranderlijk. Block A wijst naar block B, block B wijst naar block C, enzovoort. Dit systeem maakt het onmogelijk om één block te vervalsen zonder de hele keten te veranderen. Als je iets in het block wijzigt, beïnvloedt dat de hash van het block, en het volgende block, dat naar het vorige had moeten wijzen, wordt ongeldig. 

Maar alleen hashen zou het netwerk niet voldoende kunnen beveiligen. Moderne computers zijn erg snel en kunnen duizenden hashes per seconde berekenen, dus theoretisch kan een kwaadwillende de hash van één block manipuleren en vervolgens de hashes van de volgende blocks berekenen en wijzigen om de vervalsing te verbergen. 

Consensusmechanismen 

Om dergelijke manipulatie te voorkomen gebruikt elke blockchain een specifiek validatieproces, een consensusmechanisme genoemd. Dat betekent dat om iets op het netwerk te laten gebeuren, de gebruikers overeenstemming of consensus moeten bereiken. 

De meest voorkomende consensusprotocollen zijn Proof-of-Work en Proof-of-Stake. Bij beide moeten de nodes controleren of het nieuwe block voldoet aan de vereisten van het gekozen goedkeuringsmechanisme om aan de keten te worden toegevoegd. Als aan de vereisten wordt voldaan, wordt het block onderdeel van de keten en blijven de nodes meer toevoegen. Als consensus niet mogelijk is, stopt het proces van het toevoegen van nieuwe blocks totdat de oorzaak van het probleem is ontdekt en opgelost. 

Het kan gebeuren dat verschillende nodes verschillende blocks als geldig beschouwen, en in dat geval wordt de langste keten beschouwd als de hoofdblockchain en wordt de kortere verworpen. 

Het proces duurt niet lang, omdat alle berekeningen door de computers worden gedaan. Op de Bitcoin-blockchain duurt het bijvoorbeeld ongeveer 10 minuten om het bewijs te berekenen en het block toe te voegen. De frequentie van validatie maakt het nog moeilijker om met de assets te knoeien. Op enorme netwerken zoals Bitcoin of Ethereum, die honderdduizenden blocks bevatten, is het bijna onmogelijk om de keten te manipuleren.  

De enige manier waarop grote blockchains vervalst kunnen worden, is als meer dan 51% van de deelnemers aan het validatieproces besluit het grootboek te herschrijven. In dat geval kunnen zij gegevens invoeren en goedkeuren en met de transactie doen wat ze willen, zelfs dezelfde tokens dubbel uitgeven of ze uit de keten verwijderen. 

Conclusie 

Blockchaintechnologie stelt mensen in staat betrouwbare systemen te creëren voor het vastleggen van elk type gegevens en haalt elke vorm van autoriteit uit die handelingen weg. Gebruikers vertrouwen uitsluitend op gegevens en technologie om de authenticiteit van gegevens te waarborgen. 

Verschillende soorten maatschappelijke instellingen over de hele wereld beginnen de kracht ervan te begrijpen en blockchaintechnologie over te nemen. Deze wordt vooral gebruikt voor de veilige overdracht van persoonlijke informatie door financiële instellingen, overheden, de gezondheidszorg en de technologiesector.