Zo werkt blockchain

Hoe kan je digitaal geld of om het even welke vorm van digitale informatie veilig heen en weer zenden over een gedecentraliseerd netwerk vol onbekenden die geen enkele reden hebben om elkaar te vertrouwen? Door de transacties bij te houden in een permanent kasregister waarin een individu niet op eigen houtje wijzigingen kan aanbrengen.

1. Een blockchain-transactie begint met een partij die besluit data te sturen naar een andere. Die data kunnen van alles zijn. Blockchain is uitgevonden om een permanente, controleerbare boekhouding van transacties mogelijk te maken. Meestal vertegenwoordigen de data dus waardevolle zaken, zoals cryptogeld of een ander financieel instrument, contracten, eigendomsakten, medische informatie of andere persoonlijke gegevens.

2. De transactie wordt ter verificatie naar een peer-to-peer-netwerk gestuurd. Dat netwerk bestaat uit computers die de blockchain in stand houden. Elke node in het netwerk beschikt over een procedure waarmee het kan controleren of de transactie geldig is of niet. (Bij een bitcoin-transactie controleert het netwerk bijvoorbeeld of iemand die met bitcoins wil betalen daadwerkelijk voldoende van die munten bezit). Als het netwerk unaniem besluit dat alles in orde is, verpakken algoritmes de goedgekeurde transactie samen met andere recente transacties in een ‘blok’.

3. Het blok krijgt een ‘vingerafdruk’: software versleutelt de data in het blok en voegt er twee andere stukjes informatie aan toe. Die stukjes zijn de vingerafdruk van het voorgaande blok en een willekeurig getal dat een ‘nonce’ genoemd wordt.

4. Speciale nodes in het netwerk, de zogeheten miners, concurreren met elkaar voor het recht om het nieuwe blok aan de blockchain toe te voegen. De computers van de miners voeren een lange reeks eentonige berekeningen uit – keer op keer, volgens het principe van trial-and-error – net zo lang tot een van de computers een oplossing heeft gevonden die voldoet aan een willekeurige regel die door het netwerk is gedefinieerd. (In een bitcoin-blockchain zoeken de miners naar oplossingen of ‘hash-values’ die beginnen met een bepaald aantal nullen.) Degene die dit karwei, het ‘proof-of-work’-procedé, als eerste tot een goed einde brengt en de correcte oplossing vindt, ‘delft’ het blok en krijgt een financiële beloning.

Omdat mining volgens het proof-of-work-procedé erg veel energie kost, komen er de laatste tijd meer blockchains op die het zonder die schier eindeloze berekeningen kunnen stellen. Zij maken gebruik van een vooraf goedgekeurd netwerk van ‘validator’-nodes die transacties kunnen authenticeren door middel van een ander procedé, dat ‘proof-of-stake’ heet. Doordat computers hier geen lastige hashing-berekeningen hoeven te maken, vergt deze methode veel minder rekenkracht (en verbruikt ze dus veel minder energie).

5. Het goedgekeurde blok wordt aan de blockchain toegevoegd. Het blok draagt een vingerafdruk waarin ook de goedgekeurde vingerafdrukken van alle voorgaande blokken wiskundig versleuteld zijn. Dit principe van in elkaar ingebedde vingerafdrukken maakt de blockchain steeds veiliger met elk nieuw blok dat eraan toegevoegd wordt. Als iemand ergens in de keten een enkele bit zou wijzigen, zou daardoor niet alleen de vingerafdruk van dat specifieke blok drastisch veranderen, maar ook die van alle blokken die erna komen.