Hoe werkt blockchain-technologie?

Een blockchain is een gedecentraliseerd digitaal grootboek dat gegevens beveiligt met cryptografische technieken. Transacties worden gevalideerd door miners die hashing-algoritmen gebruiken om blokken te minen die aan de keten worden toegevoegd. De langste blockchain wordt beschouwd als het meest betrouwbaar en veilig. Blockchaintechnologie heeft verschillende toepassingsgebieden buiten cryptocurrency en wordt in diverse industrieën onderzocht.

Basisprincipes

De gedecentraliseerde digitale grootboektechnologie die blockchain wordt genoemd, is in wezen een lijst met gegevensrecords. Cryptografie beveiligt de gegevens, die in chronologische volgorde in blokken zijn georganiseerd.

Aan het begin van de jaren 1990 creëerden Stuart Haber en W. Scott Stornetta het vroegste blockchain-model om digitale documenten te beschermen tegen manipulatie met behulp van cryptografische technieken. Dit inspireerde andere computerwetenschappers en cryptografie-enthousiastelingen. Uiteindelijk werd Bitcoin, de eerste cryptocurrency, gecreëerd.

Hoewel blockchain ouder is dan cryptocurrencies, werd de technologie pas echt erkend na de introductie van Bitcoin in 2008. Geleidelijk aan won blockchain-technologie aan belangstelling en kregen cryptocurrencies meer bekendheid.

Hoewel blockchain-technologie doorgaans wordt gebruikt om cryptotransacties vast te leggen, is het ook geschikt voor andere vormen van digitale gegevens en kent het verschillende toepassingsgebieden. Het grootste en meest veilige blockchain-netwerk is Bitcoin, dat is ontworpen met een balans tussen gametheorie en cryptografie.

Hoe werkt blockchain?

Een blockchain is in wezen een stabiele keten van blokken, waarbij elk blok een lijst met bevestigde transacties bevat. Het blockchain-netwerk wordt onderhouden door meerdere computers die wereldwijd verspreid zijn, wat resulteert in een gedecentraliseerde database of grootboek. Elke node bewaart een kopie van de blockchaingegevens en communiceert met andere nodes om consistentie te waarborgen.

Blockchain-transacties en mining

Dit wereldwijde peer-to-peer-netwerk faciliteert blockchain-transacties en maakt van Bitcoin een gedecentraliseerde digitale valuta die immuun is voor censuur en geen geografische beperkingen kent. Verder worden blockchain-systemen vaak als trustless beschouwd omdat ze geen afhankelijkheid van vertrouwen vereisen. Bitcoin wordt niet door één enkele autoriteit gecontroleerd.

Mining is een centraal aspect van Bitcoin en veel andere blockchains, maar niet alle blockchains vertrouwen zwaar op hashing-algoritmen voor hun miningproces. Bitcoin gebruikt specifiek het SHA-256-algoritme (Secure Hash Algorithm 256 bits). Dit algoritme neemt een invoer van willekeurige lengte en produceert een uitvoer van vaste lengte. Die uitvoer wordt een "hash" genoemd en bestaat uit 64 tekens (256 bits).

Een blockchaintransactie uitvoeren

Om beter te begrijpen hoe een blockchain werkt, nemen we een eenvoudig voorbeeld van een transactie tussen twee mensen, Emily en Jack, en hun cryptosaldo. Stel dat Emily Jack 3 bitcoins verschuldigd is.

Om de transactie uit te voeren stuurt Emily een bericht dat naar alle miners in het netwerk wordt uitgezonden. Het bericht bevat Jacks adres en het aantal bitcoins dat Emily wil overdragen. Daarnaast voegt Emily een digitale handtekening en haar publieke sleutel toe, die door de miners wordt gevalideerd om haar eigendom van de tokens te bevestigen.

Het blok minen

Het miningproces begint zodra de miners de geldigheid van een transactie verifiëren. Wanneer een transactie is bevestigd, wordt deze samen met veel andere transacties aan een blok toegevoegd. Miners proberen vervolgens het blok te minen door het SHA-256-algoritme erop toe te passen. Voor de uitvoer om als geldig te worden beschouwd, moet deze beginnen met een bepaald aantal nullen. Het vereiste aantal nullen wordt bepaald door de "difficulty", die wordt aangepast op basis van de rekencapaciteit van het netwerk.

Cryptocurrency-miners streven ernaar een uitvoerhash te genereren met een specifiek aantal nullen aan het begin tijdens het miningproces. Om dit te bereiken voegen ze een zogenaamde "nonce" aan het blok toe, die ze willekeurig aanpassen totdat een geldige hash-uitvoer wordt gevonden. Zelfs een kleine wijziging in de invoer leidt tot een volledig andere uitvoer.

Validatie van het blok

Nadat het blok succesvol is gemined, deelt de miner het nieuwgeminde blok met andere miners. De andere miners verifiëren vervolgens of het blok geldig is voordat ze het aan hun eigen kopie van de blockchain toevoegen, waarmee de transactie effectief wordt voltooid. Deze stap is cruciaal omdat de uitvoerhash van het vorige blok ook in het huidige blok moet worden opgenomen om alle blokken met elkaar te koppelen, vandaar de term "blockchain".

Elke miner onderhoudt zijn eigen kopie van de blockchain en vertrouwen in het systeem wordt gebaseerd op de blockchain waarin het meeste rekenwerk is gestoken, ook wel de langste blockchain genoemd. Als een miner probeert een transactie in een eerder blok te wijzigen, zou de uitvoerhash voor dat blok veranderen, wat een domino-effect van wijzigingen in alle daaropvolgende hashes veroorzaakt. Om succesvol vals te spelen zou de miner meer dan 50% van de rekencapaciteit van het netwerk nodig hebben, wat onwaarschijnlijk is. Zulke netwerkaanvallen worden aangeduid als 51%-aanvallen.

Proof of Work en Proof of Stake

Proof of Work is het computermodel dat wordt gebruikt voor het produceren van blokken bij cryptocurrency-mining. Een ander model, Proof of Stake, vereist minder rekenkracht en kan meer gebruikers aan terwijl het minder elektriciteit verbruikt.

Conclusie

Blockchaintechnologie heeft onze kijk op digitale gegevens en transacties veranderd door een veilig en gedecentraliseerd netwerk te bieden voor het opslaan en overdragen van informatie. Hoewel het concept van blockchain al in het begin van de jaren 1990 werd geïntroduceerd, kreeg de technologie pas brede erkenning na de creatie van Bitcoin in 2008. Vandaag de dag wordt blockchaintechnologie in verschillende sectoren buiten cryptocurrency toegepast en staan de potentiële toepassingen nog maar aan het begin van hun ontwikkeling.