Hoe werkt Bitcoin en blockchain-technologie?
Bitcoin en blockchain zijn termen die onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn en het betaalverkeer de laatste jaren flink opgeschud hebben. Maar hoe werkt Bitcoin en blockchain-technologie in de basis eigenlijk? Dat leggen we uit.
De klassieke technologie om gegevens over transacties op te slaan is een relationele database, uitgevonden in 1970 door E.F. Codd van IBM. Alle gegevens worden in tabellen opgeslagen en een kolom in één tabel kan verwijzen naar een kolom in een andere tabel om relaties tussen de gegevens voor te stellen. Hoewel er ondertussen heel wat andere manieren zijn ontwikkeld om gegevens op te slaan, is de relationele database vijftig jaar later in heel wat gevallen nog altijd de beste manier.
Voor een aantal nichetoepassingen bestaan er wel betere manieren om gegevens op te slaan. Een van die manieren is de blockchain, een concept dat eind 2008 geïntroduceerd werd door Satoshi Nakamoto in zijn negen pagina’s tellende artikel ‘Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System’, waarin hij de wereld liet kennismaken met de digitale munteenheid Bitcoin.
De cryptocurrency Bitcoin is een uiting van blockchain, wat ook wel de belangrijkste uitvinding sinds internet wordt genoemd. Blockchain is een zogeheten gedistribueerde database van transacties: je slaat informatie niet op één centrale plaats op, maar op alle deelnemende computers, ook wel nodes genoemd. De hele database is beschikbaar op elke node. Bovendien blijft de opgeslagen informatie daar ook staan: dit kan niet teruggedraaid of zomaar gewijzigd worden.
Juist die decentralisatie, transparantie en onveranderlijkheid maken de blockchain een ideale technologie voor de financiële sector. Als financiële partijen een database willen delen zonder daarbij afhankelijk te zijn van één partij, hebben ze met de blockchain een oplossing die minder gevoelig is voor fraude en risico’s van onbetrouwbare partijen. De transparantie sluit goed aan op de steeds zwaardere eisen die financiële toezichthouders stellen. Het gegeven dat de database niet zomaar verandert, maakt een betrouwbaarder registratie van transacties mogelijk.
Transacties liggen bij iedereen
In feite is de blockchain gedetailleerder dan een database: het is een gedistribueerd grootboek (‘distributed ledger’) van transacties. Van oudsher ligt een grootboek bij één partij die de transacties erin registreert, vaak een bank. Beide partijen die aan een transactie deelnemen, hebben vertrouwen in de bank dat die als tussenpartij de transactie verifieert en uitvoert zoals het hoort. Maar wat als je de bank niet vertrouwt? Dan schiet de blockchain te hulp. Daarbij worden de transacties door een netwerk van deelnemers gecontroleerd. Transacties worden aan een zogeheten blok toegevoegd, en dat blok wordt aan een keten van blokken (vandaar de naam blockchain) gekoppeld. Zo kunnen alle transacties door alle deelnemers van het netwerk geverifieerd worden zonder dat er een centrale tussenpartij nodig is.
Het geniale van Nakamoto’s uitvinding is dat de blokken met digitale handtekeningen aan elkaar gekoppeld zijn en dat transacties uit het verleden in de praktijk niet meer veranderd kunnen worden als het netwerk van deelnemers maar groot genoeg is. Vandaar de kreet ‘In cryptography we trust’ die je vaak hoort in kringen van cryptocurrency-liefhebbers: het vertrouwen in een centrale tussenpartij maakt plaats voor vertrouwen in de cryptografische algoritmes achter het netwerk.
Digitaal geld met Bitcoin
De digitale munteenheid Bitcoin was de eerste toepassing van blockchain. De financiële sector gebruikt de munt nauwelijks, maar vanwege zijn belangrijke rol in de ontwikkelingen leggen we in grote lijnen uit hoe Bitcoin werkt. Bij Bitcoin garandeert de blokchain dat niemand geld van iemand anders uitgeeft en dat niemand zijn geld twee keer kan uitgeven.
In Bitcoin heb je rekeningen waarnaar je geld kunt overschrijven. Een rekeningnummer of adres is een hash van een publieke sleutel, een lange reeks letters en cijfers. Een hash is een getal dat je maar in één richting kunt berekenen. De eigenaar van die rekening heeft de bijbehorende privésleutel en is dus de enige die dat geld kan uitgeven. Iedereen kan wel geld overmaken naar de rekening.
Wanneer je in een bitcoinclient geld overmaakt naar iemand anders, stuurt je client die transactie naar het bitcoinnetwerk, samen met een ‘fee’ (transactiekosten). Daar worden ongeveer elke tien minuten alle recente transacties samengebracht in een blok.
Zogeheten miners gaan dan aan het rekenen om een soort puzzel rondom het blok op te lossen, iets wat veel rekenkracht van de computer vergt. Het is een competitie: de eerste miner die het probleem oplost, krijgt een beloning, namelijk de transactiekosten van de bitcointransacties in het blok. Die beloning motiveert mensen, zodat er altijd voldoende miners blijven rekenen. Het oplossen van de puzzel is immers de validatie van het blok, en daarvan hangt de veiligheid van het bitcoinnetwerk af.
Blokken valideren
Zodra een blok gevalideerd is, krijgt het een soort tijdstempel en wordt het aan een keten van blokken toegevoegd en het netwerk op gestuurd. Elk blok is met het vorige blok verbonden door een hash te berekenen van de hele keten tot dat moment aan toe. Daardoor is van de hele keten van blokken van het eerste blok (het ‘genesis block’) tot het laatste te controleren of ze wel met elkaar verbonden zijn. Miners verifiëren of de puzzel van een nieuw blok correct is opgelost (dat gaat heel snel, in tegenstelling tot het oplossen van de puzzel) en beginnen aan het volgende blok te rekenen.
Als iemand probeert om een niet door miners gevalideerd blok toe te voegen, is dat blok niet verbonden met de voorgaande blokken in de blockchain: de hash klopt niet. Het is dus snel duidelijk dat er fraude in het spel is. En omdat iedere bitcoinclient toegang heeft tot een kopie van de volledige blokchain, kan iedereen dat nagaan. Je verstuurt zo eenvoudig op een betrouwbare manier geld over de hele wereld, zonder bank of andere tussenpersonen.