Als je de laatste tijd naar het nieuws hebt gekeken, heb je misschien gehoord van zoiets als een blockchain. Het is een concept dat gegevens uiterst veilig maakt voor specifiek gebruik. Je hebt het waarschijnlijk gehoord in verband met Bitcoin, maar het heeft toepassingen die veel verder gaan dan ieders favoriete cryptocurrencies. Hier is een korte uitleg van hoe het werkt.
Het begint allemaal met versleuteling
VERWANT: Wat is bitcoin en hoe werkt het?
Om blockchains te begrijpen, moet u cryptografie begrijpen. Het idee van cryptografie is veel ouder dan computers: het betekent alleen dat je informatie zodanig herschikt dat je een specifieke sleutel nodig hebt om het te begrijpen. Het eenvoudige decoderringspeeltje dat je in je doos met Kix-ontbijtgranen hebt gevonden, is een vorm van de meest elementaire cryptografie: maak een sleutel (ook wel een cijfer genoemd) die een letter vervangt door een cijfer, laat je bericht door de sleutel lopen en geef de sleutel tot iemand anders. Iedereen die het bericht zonder de sleutel vindt, kan het niet lezen, tenzij het “gekraakt” is. Het leger gebruikte meer complexe cryptografie lang voordat computers (de Enigma Machine codeerde en decodeerde berichten bijvoorbeeld tijdens de Tweede Wereldoorlog).
Moderne codering is echter volledig digitaal. De computers van tegenwoordig gebruiken coderingsmethoden die zo complex en zo veilig zijn dat het onmogelijk zou zijn ze te doorbreken met eenvoudige wiskunde door mensen. Computercoderingstechnologie is echter niet perfect; het kan nog steeds worden “gekraakt” als slim genoeg mensen het algoritme aanvallen, en gegevens zijn nog steeds kwetsbaar als iemand anders dan de eigenaar de sleutel vindt. Maar zelfs codering op consumentenniveau, zoals de AES 128-bits codering die nu standaard is op de iPhone en Android, is voldoende om vergrendelde gegevens weg te houden van de FBI.
De blockchain is een samenwerkend, beveiligd gegevensboek
Versleuteling wordt normaal gesproken gebruikt om bestanden te vergrendelen, zodat ze alleen toegankelijk zijn voor specifieke personen. Maar wat als u informatie heeft die door iedereen moet worden gezien – zoals bijvoorbeeld de boekhoudkundige informatie van een overheidsinstantie die wettelijk openbaar moet zijn – en toch veilig moet zijn? Daar heb je een probleem: hoe meer mensen informatie kunnen zien en bewerken, hoe minder veilig deze is.
Blockchains zijn ontwikkeld om aan de beveiligingsbehoeften van deze specifieke situaties te voldoen. In een blockchain wordt elke keer dat de informatie wordt geopend en bijgewerkt, de wijziging geregistreerd en geverifieerd, en vervolgens afgesloten door codering, die niet opnieuw kan worden bewerkt. De set wijzigingen wordt vervolgens opgeslagen en aan het totale record toegevoegd. De volgende keer dat iemand wijzigingen aanbrengt, begint het helemaal opnieuw, waarbij de informatie in een nieuw “blok” wordt bewaard dat is gecodeerd en is gekoppeld aan het vorige blok (vandaar “blokketen”). Dit zich herhalende proces verbindt de allereerste versie van de informatieset met de nieuwste, zodat iedereen alle wijzigingen kan zien die ooit zijn aangebracht, maar alleen de nieuwste versie kan bijdragen en bewerken.
Dit idee is min of meer bestand tegen metaforen, maar stel je voor dat je in een groep van tien mensen zit die een LEGO-set aan het samenstellen zijn. Je kunt maar één stuk tegelijk toevoegen en je kunt nooit stukjes verwijderen. Elk lid van de groep moet het specifiek afspreken waar het volgende stuk naartoe gaat. Op deze manier kunt u alle stukken op elk moment zien – helemaal terug naar het allereerste stuk in het project – maar u kunt alleen het laatste stuk wijzigen.
Stel je voor iets meer relevant een samenwerkingsdocument voor, zoals een spreadsheet op Google Documenten of Office 365. Iedereen die toegang heeft tot het document kan het bewerken, en elke keer dat ze dat doen, wordt de wijziging opgeslagen en geregistreerd als een nieuwe spreadsheet, vervolgens vergrendeld in de documentgeschiedenis. U kunt dus stap voor stap teruggaan door de aangebrachte wijzigingen, maar u kunt alleen informatie toevoegen aan de nieuwste versie, niet de eerdere versies van de spreadsheet wijzigen die al zijn vergrendeld.
Zoals u waarschijnlijk heeft gehoord, wordt dit idee van een veilig, voortdurend bijgewerkt “grootboek” meestal toegepast op financiële gegevens, waar het het meest logisch is. Gedistribueerde digitale valuta’s zoals Bitcoin worden het meest gebruikt van blockchains – in feite is de allereerste gemaakt voor Bitcoin en het idee verspreidde zich van daaruit.
De technische zaken: stap voor stap, blok voor blok
Hoe verloopt dit alles eigenlijk op een computer? Het is een combinatie van cryptografie en peer-to-peer-netwerken.
VERWANT: Hoe werkt BitTorrent?
U bent wellicht bekend met het delen van bestanden via peer-to-peer: services zoals BitTorrent waarmee gebruikers digitale bestanden efficiënter kunnen uploaden en downloaden vanaf meerdere locaties dan via een enkele verbinding. Stel je de “bestanden” voor als de kerngegevens in een blockchain, en het downloadproces als de cryptografie die het up-to-date en veilig houdt.
Of om terug te gaan naar ons Google Documenten-voorbeeld hierboven: stel je voor dat het samenwerkingsdocument waar je aan werkt niet op een server is opgeslagen. In plaats daarvan staat het op de computer van elk individu, die elkaar voortdurend controleren en bijwerken om er zeker van te zijn dat niemand de vorige records heeft gewijzigd. Dit maakt het “gedecentraliseerd”.
Dat is het kernidee achter de blockchain: het zijn cryptografische gegevens die continu worden geopend en tegelijkertijd worden beveiligd, zonder enige gecentraliseerde server of opslag, met een record van wijzigingen die zichzelf in elke nieuwe versie van de gegevens opnemen.
We hebben dus drie elementen om in deze relatie te overwegen. Ten eerste het netwerk van peer-to-peer-gebruikers die allemaal kopieën van het blockchain-record opslaan. Twee, de gegevens die deze gebruikers toevoegen aan het laatste “blok” met informatie, waardoor deze kan worden bijgewerkt en toegevoegd aan het totale record. Drie, de cryptologische reeksen die de gebruikers genereren om overeenstemming te bereiken over het laatste blok, waardoor het op zijn plaats wordt vergrendeld in de reeks gegevens die het record vormt.
Dat laatste is de geheime saus in de blockchain-sandwich. Met behulp van digitale cryptografie draagt elke gebruiker de kracht van zijn computer bij om een aantal van die supercomplexe wiskundige problemen op te lossen die de gegevens veilig houden. Deze uiterst complexe oplossingen – bekend als een ‘hash’ – lossen kernonderdelen van de gegevens in het record op, zoals welke rekening geld heeft toegevoegd of afgetrokken in een grootboek, en waar dat geld naar toe ging of vandaan kwam. Hoe dichter de gegevens zijn, hoe complexer de cryptografie en hoe meer rekenkracht er nodig is om het probleem op te lossen. (Dit is trouwens waar het idee van “mijnbouw” in Bitcoin om de hoek komt kijken.)
Kortom, we kunnen denken dat een blockchain een stukje data is dat is:
- Voortdurend bijgewerkt. Blockchain-gebruikers hebben op elk moment toegang tot de gegevens en kunnen informatie toevoegen aan het nieuwste blok.
- Verdeeld. Kopieën van de blockchain-gegevens worden door elke gebruiker opgeslagen en beveiligd en iedereen moet het eens zijn over nieuwe toevoegingen.
- Geverifieerd. Zowel wijzigingen aan nieuwe blokken als kopieën van oude blokken moeten door alle gebruikers worden goedgekeurd door middel van cryptografische verificatie.
- Veilig. Het knoeien met de oude gegevens en het wijzigen van de methode om nieuwe gegevens te beveiligen, wordt voorkomen door zowel de cryptografische methode als de niet-gecentraliseerde opslag van de gegevens zelf.
En geloof het of niet, het wordt zelfs nog ingewikkelder dan dit … maar dat is het basisidee.
De blockchain in actie: laat me het (digitale) geld zien!
Laten we dus een voorbeeld bekijken van hoe dit van toepassing is op een cryptocurrency zoals Bitcoin. Stel dat u één bitcoin heeft en u deze wilt uitgeven aan een nieuwe auto. (Of een fiets, of een huis, of een kleine tot middelgrote eilandstaat – hoeveel een Bitcoin deze week ook waard is.) U maakt verbinding met de gedecentraliseerde Bitcoin-blockchain met uw software en u stuurt uw verzoek om uw Bitcoin aan de verkoper van de auto. Uw transactie wordt vervolgens naar het systeem verzonden.
Iedereen op het systeem kan het zien, maar uw identiteit en de identiteit van de verkoper zijn slechts tijdelijke handtekeningen, kleine elementen van de enorme wiskundige problemen die het hart vormen van digitale cryptografie. Deze waarden worden in de blockchain-vergelijking geplugd en het probleem zelf wordt ‘opgelost’ door de leden van het peer-to-peer-netwerk die cryptografische hashes genereren.
Zodra de transactie is geverifieerd, wordt één Bitcoin van u naar de verkoper verplaatst en geregistreerd op het laatste blok in de keten. Het blok is afgewerkt, verzegeld en beveiligd met cryptografie. De volgende reeks transacties begint en de blockchain wordt langer en bevat elke keer dat deze wordt bijgewerkt een volledig overzicht van alle transacties.
Als u een blockchain nu als ‘veilig’ beschouwt, is het belangrijk om de context te begrijpen. Individuele transacties zijn veilig, en het totale record is veilig, zolang de methoden die worden gebruikt om de cryptografie te beveiligen ‘ongebroken’ blijven. (En onthoud, dit spul is werkelijk moeilijk te doorbreken – zelfs de FBI kan het niet doen met alleen computerbronnen.) Maar de zwakste schakel in de blockchain is, nou ja, jij – de gebruiker.
Als u iemand anders toestaat uw persoonlijke sleutel te gebruiken om toegang te krijgen tot de ketting, of als ze deze vinden door simpelweg uw computer te hacken, kunnen ze met uw informatie aanvullingen op de blockchain aanbrengen en is er geen manier om ze te stoppen. Dat is hoe Bitcoin wordt “gestolen” bij veel gepubliceerde aanvallen op grote markten: het zijn de bedrijven die de markten exploiteerden, niet de Bitcoin-blockchain zelf, die werden gecompromitteerd. En omdat de gestolen Bitcoins worden overgedragen aan anonieme gebruikers, via een proces dat wordt geverifieerd door de blockchain en voor altijd wordt vastgelegd, is er geen manier om de aanvaller te vinden. of haal de Bitcoin op.
Wat kunnen blockchains nog meer doen?
Blockchain-technologie begon met Bitcoin, maar het is zo’n belangrijk idee dat het daar niet lang bleef. Een systeem dat voortdurend wordt bijgewerkt, voor iedereen toegankelijk, geverifieerd door een niet-gecentraliseerd netwerk en ongelooflijk veilig is, heeft veel verschillende toepassingen. Financiële instellingen zoals JP Morgan Chase en de Australian Stock Exchange ontwikkelen blockchainsystemen om financiële gegevens te beveiligen en te verspreiden (voor conventioneel geld, niet voor cryptocurrency zoals Bitcoin). De Bill & Melinda Gates-stichting hoopt blockchain-systemen te gebruiken om gratis, gedistribueerde bankdiensten te bieden aan miljarden mensen die geen gewone bankrekening kunnen betalen.
Open source-tools zoals Hyperledger proberen blockchain-technieken beschikbaar te maken voor een groter aantal mensen, in sommige gevallen zonder de monsterlijke hoeveelheden verwerkingskracht die nodig is om andere ontwerpen te beveiligen. Collaboratieve werkende systemen kunnen worden geverifieerd en vastgelegd met blockchain-technieken. Vrijwel alles dat constant moet worden opgenomen, geopend en bijgewerkt, kan op dezelfde manier worden gebruikt.
Afbeeldingscredit: posteriori / Shutterstock, Lewis Tse Pui Lung / Shutterstock, Zack Copley