Er zijn drie technologieën die samen ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van een blockchain. Geen van die drie is nieuw. Het is hun samenwerking en toepassing die nieuw is. Het gaat om private key-cryptografie, een gedistribueerd netwerk met een gedeeld grootboek en de behoefte om de transacties van het netwerk, het bijhouden van het grootboek en de beveiliging te faciliteren. Deze technologieën werken samen om de veiligheid van digitale transacties te garanderen.
Cryptografische sleutels
Als twee mensen een transactie willen doen via de blockchain heeft elk van hen een private key en een public key nodig. Het belangrijkste doel van dit onderdeel van blockchain-technologie is om een beveiligde digitale identiteitsreferentie te creëren. De identiteit van een persoon wordt vastgesteld door het bezit van de combinatie van een private en publieke cryptografische sleutel.
De combinatie van deze sleutels kan worden beschouwd als een manier waarop de eigenaar toestemt met de transactie. Het is een vorm van een digitale handtekening, die bewijst dat de eigenaar van de keys de bitcoins of het koopwaar in bezit heeft.
Identiteit
Maar een sterk bewijs van eigendom is niet genoeg om de veiligheid van een digitale relatie te garanderen. Hoewel de authenticatie is verzekerd, moet deze gecombineerd worden met autorisatie oftewel een middel om transacties goed te keuren. Bij de blockchain begint dit met een gedecentraliseerd netwerk.
Gedecentraliseerd netwerk
Het voordeel en de noodzaak van een gedecentraliseerd netwerk kan het best worden uitgelegd aan de hand van een gedachte-experiment dat we “Als een boom omvalt in het bos” noemen.
Als er een boom omvalt in het bos met camera’s die de val vastleggen dan kunnen we er vrij zeker van zijn dat de boom is omgevallen. We hebben visueel bewijs, ook al weten we niet waarom of hoe het is gebeurd.
De nodes (verbonden computers) van een bitcoin-blockchain zijn zoals de camera’s in het bos. Ze zijn zo waardevol omdat een groot netwerk consensus bereikt over dat ze hetzelfde hebben gezien op hetzelfde moment. In plaats van camera’s gebruiken ze een mathematische verificatie. De grootte van het netwerk is belangrijk voor de mate van veiligheid ervan.
Dat is een van de meest aantrekkelijke eigenschappen van de bitcoin-blockchain. Op het moment van schrijven is bitcoin beveiligd door 3.500.00 TH/s, meer dan de 10.000 grootste banken ter wereld samen. Ethereum, dat nog maar twee jaar bestaat en feitelijk nog in de testfase zit is al beveiligd met 12,5 TH/s, wat al meer is dan Google.
Als de cryptografische sleutels worden gecombineerd met dit netwerk ontstaat een heel handige vorm van digitale interacties. Het proces begint met persoon A die zijn private key pakt en een bepaald bericht verstuurt – in het geval van Bitcoin, dat hij een bepaalde hoeveelheid bitcoin verzendt – en die vasthecht aan de public key van persoon B.
Een block – dat de digitale handtekening, een tijdsaanduiding en relevante informatie bevat – wordt dan verstuurd naar alle nodes in het netwerk.
Protocol
Bij het verhaal van de boom die omvalt in het bos kun je je afvragen: Waarom zouden er een miljoen computers met camera’s aan het wachten zijn om vast te leggen dat er een boom valt? Met andere woorden, hoe krijg je zoveel computers zover om met hun kracht bij te dragen aan het netwerk om het te beveiligen?
Het simpele antwoord is: mining. Als je de rekenkracht van je computer aanbiedt aan het netwerk, ontvang je een beloning. Het eigenbelang van een persoon wordt gebruikt om het gemeenschappelijke belang te dienen. Het doel van het protocol bij bitcoin is om de kans uit te sluiten dat dezelfde bitcoin voor verschillende transacties tegelijkertijd wordt gebruikt op een manier die moeilijk is te achterhalen.
Dit is hoe bitcoin zich wil gedragen als goud, als bezit. Bitcoins moeten uniek zijn om waarde te hebben. Om dit te bereiken creëren en onderhouden de nodes van het netwerk een geschiedenis van transacties voor elke bitcoin door zware wiskundige problemen op te lossen. Dit wordt proof-of-work genoemd.
In feite stemmen ze met hun CPU-kracht en geven zo hun goedkeuring over nieuwe blocks of verwerpen ze incorrecte blocks. Als een meerderheid van miners tot dezelfde oplossing komt, voegen ze een nieuwe block toe aan de chain. Dit block heeft een tijdsaanduiding en kan data of berichten bevatten.
Het soort, aantal en verificatie kan verschillen bij elke blockchain. Dat hangt af van het blockchain-protocol, oftewel de regels voor wat wel of geen valide transactie is of een valide nieuw block. Het proces van verificatie kan voor elke blockchain worden aangepast. Er kunnen steeds nieuwe regels worden gemaakt, zolang maar genoeg nodes consensus bereiken over hoe transacties moeten worden geverifieerd.