Blockchain zet wereld op zijn kop

Blockchain is ontwrichtend. De technologie staat in het rijtje van drukpers, stoommachine, elektriciteit en internet. Terecht, want blockchain zet de wereld van transactieverwerking op z’n kop. Dat heeft niet alleen gevolgen voor de financiële wereld. Overal waar partijen op basis van afspraken met elkaar samenwerken kan blockchain een rol vervullen.

Emiel Sebastiaan van der Hoek

De eerste vorm van blockchaintechnologie is al in 2008 beschreven en werd in 2009 als software voor het Bitcoinprotocol vrijgegeven. De innovatie zit niet zozeer in deze digitale valuta, maar in de onderliggende technologie, ‘blockchain’. Het bijzondere van blockchain is dat het bestaande procedures en protocollen overbodig maakt. Dat zal vooral gevolgen hebben voor omgevingen waar waardetransacties plaatsvinden.
Het principe van de blockchain werd in 2008 ontwikkeld door een persoon of groep personen die zich tooit met de schuilnaam Satoshi Nakamoto. Dat het principe werkt, is sindsdien bewezen in de eerste toepassing ervan: de virtuele munt Bitcoin. Inmiddels zien banken en anderen veel meer toepassingen voor deze techniek voor het op betrouw­bare, onweerlegbare en onomkeerbare wijze administreren van transacties.
Om uit te leggen wat blockchain is kan het beste de vergelijking gemaakt worden met bankrekeningen. Bankrekeningen hebben saldi en saldi zijn alleen te muteren via transacties. Stel dat de rekening van een rekeninghouder in ­totaal 75 euro aan bijschrijvingen heeft ontvangen en dat de rekeninghouder zelf in totaal 50 euro naar anderen heeft verstuurd. Het actuele rekeningsaldo van de rekeninghouder is af te leiden van deze transacties. Dit is de som van alle bijschrijvingen minus het ­totaal van de afschrijvingen en betreft 25 euro.
De praktijk bij dit voorbeeld is dat er twee bemiddelaars moeten worden aangesteld, te weten: een centrale beheerder (de bank) om het grootboek bij te houden en een arbiter (het recht) om geschillen te beslechten. Vertrouwen van rekeninghouders in bemiddelaars is een voorwaarde. De blockchaintechnologie organiseert dit proces op een manier waarbij bemiddelaars geen toegevoegde waarde leveren. Blockchain maakt dus een gedistribueerd grootboek mogelijk.
Met blockchaintechnologie kan iedereen zonder tussenkomst van bemiddelaars nieuwe rekeningen openen met de garantie dat deze rekeninghouder de enige gemachtigde is om afschrijvingen van de eigen rekening uit te voeren. Het vernuft van blockchain zit in het woord ‘gedistribueerd’. De technologie zorgt dat alle afzonderlijke rekeninghouders een actueel lokaal kopie hebben van het volledige grootboek en zelfstandig in staat worden gesteld te verifiëren dat hierin geen enkele transactie ontbreekt. Het grootboek en de controle is dus gedistribueerd over de rekeninghouders. Nieuwe transacties worden door alle rekeninghouders geaccepteerd of verworpen op basis vastgestelde criteria en collectieve consensus zoals een (versterkte) meerderheid. Een voorwaarde is bijvoorbeeld dat een afschrijving alleen wordt toegestaan indien deze kleiner is dan het (zelfstandig af te leiden) actuele saldo van de uitvoerende rekeninghouder.
Samengevat stelt blockchaintechnologie rekeninghouders in staat om onderling – zonder tussenkomst van bemiddelaars – waardetransacties uit te voeren. De technologie maakt de noodzaak van bemiddelaars zoals centrale beheerders, lees banken, en arbiters overbodig.

Smart contracts
De vergelijking met de bankrekening illustreert op vereenvoudigde wijze hoe de Bitcoin-blockchain werkt. Het Bitcoinprotocol, geprogrammeerde afspraken over de werking van de Bitcoin-blockchain, is een toepassing waarmee onderlinge valuta-achtige waardetransacties kunnen worden uitgevoerd. ‘Smart contract-technologie’ is de meest generieke variant van een blockchainprotocol.
De eerste karakteristiek die van het vereenvoudigde Bitcoinprotocol gegeneraliseerd kan worden is de waardedrager. De waardedrager wordt door middel van een transactie in de blockchain gewijzigd. Kort nadat het Bitcoinprotocol was vrijgegeven, zijn varianten op dit protocol ontwikkeld en is geëxperimenteerd met alternatieve waardedragers.
Het eerste concrete voorbeeld hiervan is Namecoin, waarmee een gedistribueerd register voor domeinnamen is gecreëerd. Bij Namecoin is, naast de valuta-achtige waardedrager, tevens sprake van een nieuwe waardedrager: het exclusieve eigendom van een ‘.bit’-domeinnaam. Het is algemeen bekend dat domeinnamen een waarde hebben en dat populaire of korte domeinnamen een relatief hoge waarde vertegenwoordigen. De eigenaar van de domeinnaam heeft met het Namecoinprotocol gegarandeerd exclusieve controle over de waardedrager. Dat was tot voor kort ongekend, want bij reguliere bank­rekeningen bestaat altijd de kans op ­onteigening van het saldo. Denk aan beslaglegging, faillissement, bank-run, internationaal embargo of fouten. Bij ­reguliere domeinnaamsystemen bestaat evenzo de kans op onteigening door bijvoorbeeld inbreuk op merkrecht of fouten. Het probleem van centrale manieren van organiseren is dat bemiddelaars vertrouwd dienen te worden. Indien geschillen ontstaan over beslissingen van centrale beheerders is arbitrage vereist. Indien geschillen ontstaan over beslissingen van arbiters, is verdere arbitrage vereist op een hoger niveau. Door het ontbreken van bemiddelaars – bij volledige decentrale organisatie van activiteiten door middel van blockchaintechnologie – doen dergelijke disputen zich per definitie niet voor.

Transactie
De tweede te generaliseren karakteristiek is de transactie. De transactie is de informatie die wordt toegevoegd aan het grootboek met als doel een waardedrager te wijzigen. In het geval van het Bitcoinprotocol kan de eigenaar van Bitcoineenheden met een transactie controle over deze waarde-eenheden opgeven door controle over te dragen aan een ander.
Het genoemde Namecoinprotocol illustreert dat andersoortige transacties ook mogelijk zijn. Een domeinnamenregister werkt als een telefoonboek. In een telefoonboek kan eenvoudig op naam gezocht worden en kan voor iedere naam een telefoonnummer bepaald worden. Een ­domeinnamenregister regelt hetzelfde, maar dan voor domeinnamen en bijbehorende IP-adressen. Zo kan de domeinnaam mijn-eerste-decentrale-domeinnaam.bit gekoppeld zijn aan het IP-adres 51.102.153.204. Een telefoonnummer is een cijferreeks die gebruikt wordt om iemand te bellen, evenzo is een IP-adres een cijferreeks die gebruikt wordt om een andere computer aan te roepen; om bijvoorbeeld een website te laden.
Naast de waarde van domeinnamen kan het waardevol zijn dat deze namen gekoppeld zijn aan de juiste IP-adressen. Het Namecoinprotocol ondersteunt een aanvullend type transactie voor het vastleggen van domeinnamen en bijbehorende IP-adressen. Hierbij geldt een eenvoudige – in het Namecoinprotocol geprogrammeerde – afspraak dat het vastleggen van eigendom van domeinnamen geldig is ­indien deze domeinnaam nog niet eerder is vastgelegd door een andere rekeninghouder. Net zoals mensen of bedrijven bij verhuizing een ander telefoonnummer kunnen krijgen, kan een computer een ­ander IP-adres krijgen. In dergelijke gevallen zal het register met de koppeling van de leesbare naam en de cijferreeks gewijzigd moeten worden. Omdat in historische transacties op een blockchain geen wijzigingen aangebracht kunnen worden, wordt aanvullend in het protocol geprogrammeerd dat de laatst toegevoegde transactie de actuele koppeling van de respectievelijke domeinnamen en IP-adressen betreft.

General-purpose
Bovenstaande generalisaties zijn eenvoudig te omschrijven, maar ingewikkeld om als protocolwijzigingen in blockchains te verwerken. Inzichten van wetenschappers als Nick Szabo, Vitalik Buterin en Gavin Wood hebben geleid tot de ontwikkeling van de general-purpose blockchain. Zij toonden aan dat inzet van blockchaintechnologie om in taakbehoefte te voorzien steeds tot nieuwe type waardedragers en/of transacties leidt. Hiervoor zijn ingrijpende wijzigingen vereist in bestaande blockchains of worden geheel nieuwe blockchains ontwikkeld. Blockchains blijven hierdoor een eindige hoeveelheid single-purpose taken uitvoeren.
Er kan een vergelijking gemaakt worden met de ontwikkeling van de eerste general-purpose computer, waarin onderscheid wordt gemaakt tussen hardware en software. De general-purpose computer is in dit geval de hardware en kan met onveranderde configuratie, een zeer grote diversiteit aan taken uitvoeren, afhankelijk van de uitgevoerde en veranderbare software. De software is het programmeerbare onderdeel van deze computer en hoeft niet noodzakelijkerwijs gelijktijdig met de hardware ontwikkeld te worden. De algemene architectuur van computer hardware verandert al decennia nauwelijks. De flexibiliteit en diversiteit van taakondersteuning van computers zit in software.
De general-purpose blockchain kan gezien worden als een gedistribueerde computer waarmee programmeerbare data (waardedragers) bewerkt kunnen worden door programmeerbare invoermethoden (transacties). Smart contracts kunnen daarom ook gezien worden als software die wordt uitgevoerd op de general-purpose blockchain of gedistribueerde computer. Het vereenvoudigde Bitcoinprotocol of het Namecoinprotocol kan met enkele eenvoudige regels programmeercode als smart contract worden ontwikkeld.
In de general-purpose blockchain kunnen data alleen indirect gewijzigd worden door de uitvoering van de geprogrammeerde transacties in de smart contracts; net zoals bij het Bitcoinprotocol het saldo alleen indirect kan worden aangepast. Deze software wordt door een generiek transactietype geplaatst op de blockchain en hierdoor is de belangrijkste eigenschap dat deze software na plaatsing niet meer gewijzigd kan worden. De hierdoor onwijzigbare software wordt op basis van de geprogrammeerde invoermethoden gegarandeerd uitgevoerd volgens de afspraken in de smart contract software. Er ontstaat een systeem waarmee transacties – en hierdoor impliciet wijzigingen in data – verifieerbaar zijn voor alle rekeninghou­ders van de general-purpose blockchain. Blockchain maakt de data betrouwbaar doordat transacties zorgen voor volledig traceerbare en verifieerbare verandering van data van hun respectievelijke oorsprong tot actuele waarden.
Een bemiddelaar kan in traditionele systemen zowel software als data op ongewenste en oncontroleerbare wijze veranderen. Bij gebruik van smart contracts zijn bemiddelaars zoals systeembeheerders, dienst­verleners, overheden of banken overbodig. Dit heeft verstrekkende gevolgen voor transactieverwerkers die naast de functie van beheerder en arbiter geen verdere waarde toevoegen aan transacties. Deze bemiddelaars zullen zich opnieuw moeten uitvinden om bestaansrecht te houden.
Een ander verschil is dat de smart contracts gegarandeerd beschikbaar zijn. Door de gedistribueerde aard van een blockchain is er geen single-point-of-failure voor de software op deze gedistribueerde computer. Indien een of meerdere van de grootboekbeheerders wordt uitgeschakeld, zullen andere beheerders nog steeds deze smart contracts uitvoeren op de oorspronkelijk geprogrammeerde wijze. Deze decentrale computerarchitectuur is hierdoor per definitie niet vatbaar voor bekende servicemanagement risico’s (waaronder DDoS-aanvallen). De general-purpose blockchain is een gedistribueerde computer die altijd beschikbaar is.

Uitdagingen
Actuele technische uitdagingen voor de general-purpose blockchain zijn onder andere: performance, schaalbaarheid en privacy. Doordat smart contracts gegarandeerd op exact dezelfde wijze worden uitgevoerd door iedere afzonderlijke grootboekbeheerder, is deze gedistribueerde computer momenteel niet heel snel. De performance zal bij groeiend aantal beheerders gelijk blijven en niet toenemen. Een blockchain – in zijn meest algemene vorm – kan alleen maar transacties toevoegen aan de blockchain. Omdat ook alle historische transacties beschikbaar blijven, zal de totale omvang van de blockchain toenemen over de tijd. Zowel de Bitcoin-blockchain als de general-purpose blockchain zijn gedistribueerde systemen die door iedereen ter wereld beheerd kunnen worden. De data op deze blockchains zijn hierdoor ook publiekelijk toegankelijk en dit geeft uitdagingen voor privacy. Er zijn diverse oplossingen in ontwikkeling om opslag van private data op publieke blockchains mogelijk te maken.
Daarnaast bestaan er uitdagingen in het identificeren en ontwikkelen van praktische toepassingen. Veelbelovende toepassingen richten zich op basisfuncties zoals: identity management, reputatie, registers en exchanges. Andere toepassingen zoals distributed autonomous organizations richten zich op besluitvorming in gedistribueerde systemen. Tot slot zijn er toepassingen die onderzoeken op welke wijze de relatie tussen blockchain en de echte wereld kan worden vormgegeven zoals: Internet of Things, ‘oracles’ en ‘prediction markets’. Deze uitdagingen hebben de volledige aandacht van wetenschappers en ontwikkelaars.

Decentraal organiseren
Organisaties en industrieën beginnen zowel de bedreigingen als de kansen van deze nieuwe technologie te onderzoeken. Het is belangrijk om toegevoegde waarde van activiteiten te identificeren en te doorgronden hoe ze zijn georganiseerd. Alleen dan kan zinvol nagedacht worden over de vraag hoe deze toegevoegde waarde mogelijk gemaakt kan worden door anders te organiseren.
De ontwrichting door blockchaintechnologie is tweeledig. Ten eerste kunnen traditionele activiteiten in de keten van waardetransacties (waaronder ondernemingen en gehele industrieën) overbodig worden doordat ze niet meer nodig zijn. Ten tweede kunnen traditionele activiteiten minder aantrekkelijk worden doordat de blockchaintechnologie een efficiënter alternatief biedt. Wat het ‘business process management’-gedachtengoed vanaf de jaren negentig (TQM, Lean, Six Sigma, et cetera) teweeg heeft gebracht binnen organisaties en tussen organisaties die elkaar vertrouwen, zal door blockchaintechnologie kunnen worden voortgezet in situaties waarin dit vertrouwen ontbreekt.
Blockchaintechnologie vereist dat opnieuw nagedacht wordt over de manier waarop activiteiten georganiseerd zijn. Decentraal-organiseren werkt fundamenteel anders dan centraal-organiseren. Pas als we ons bewust worden dat vrijwel alle activiteiten op een centrale wijze georganiseerd zijn, kunnen we beginnen met nadenken over een nieuwe decentrale vorm van organiseren.

Blockchain: blok na blok aan het eind van een keten
De naam blockchain vindt zijn oorsprong in de wijze waarop de transacties aan het gedistribueerde grootboek worden toegevoegd. Transacties worden geplaatst op blokken (‘block’) welke met een vast interval worden aangemaakt en worden gedeeld met het netwerk van alle grootboekbeheerders. Elk nieuw blok wordt toegevoegd aan het einde van een keten (‘chain’) van alle historische blokken. Er is sprake van een keten omdat elk nieuw blok een verwijzing heeft naar het voorgaande blok op een dusdanige wijze (‘hashes’) dat niet alleen de betrouwbaarheid van de transacties in het huidige blok verifieerbaar zijn, maar gelijktijdig per nieuw blok ook de betrouwbaarheid van alle transacties uit alle voorgaande blokken verifieerbaar worden gemaakt. Bij manipulatie van historische transacties wordt het volledige grootboek door iedere afzonderlijke beheerder van het grootboek verifieerbaar ongeldig verklaard.

Blockchain

Disruptief
Blockchaintechnologie krijgt grote gevolgen voor alle partijen en functionarissen die een rol spelen bij de administratieve rompslomp die transacties uitlokken. De kans dat dit bij banken een volgende personeelsexodus uitlokt is reëel. Maar ook voor bijvoorbeeld administratief personeel elders en notarissen lijken ­ingrijpende veranderingen op til.

drs. ing. Emiel Sebastiaan van der Hoek is voorzitter Stichting Blockchain Nederland en promovendus Academy for Information & Management

E-mail: ehoek@blockchainfoundation.nl

Twitter: @Blockchain_NL

 

Tag

Onderwerp



Niet gevonden? Vraag het de redactie!

Heeft u het antwoord op uw vraag niet gevonden, of bent u op zoek naar specifieke informatie? Laat het ons weten! Dan zorgen we ervoor dat deze content zo snel mogelijk wordt toegevoegd, of persoonlijk aan u wordt geleverd!

Stel uw vraag