Coinrecht #3 – Het belang van consensus in de blockchain

In een decentraal valutasysteem is het essentieel dat iedereen het eens is over de stand van het kasboek. Een van de meest essentiële onderdelen van een betrouwbare blockchain is consensus. Zonder consensus geen blockchain. Dit mechanisme zorgt ervoor dat cryptogeld niet meer dan één keer uitgegeven kan worden en er overeenstemming is over welke versie van het kasboek geldend is. Dit is een belangrijk onderdeel van de noviteit van Bitcoin. Inmiddels zijn er meerdere manieren ontstaan om deze consensus te bereiken. Deze week gaan we deze nader bekijken.

Waarom is dit van belang en hoe zit het er uit? Voorbeeld: gebruiker A wil aan gebruiker B één Bitcoin overhandigen. A tekent een transactie met zijn privé sleutel en stuurt dit het Bitcoin netwerk op. Met de ondertekening van de transactie bewijst A dat hij beschikkingsbevoegd is met betrekking tot de Bitcoin, en benoemt hij B als nieuwe beschikkingsbevoegde. Wanneer de transactie opgepikt en verspreid wordt door het netwerk, is de transactie niet direct definitief. Deze wordt opgenomen in een block (een verzameling transacties) en uiteindelijk verwerkt in de blockchain. Omdat deze blocks continue op elkaar blijven stapelen, raakt de block met de transactie van A steeds dieper in de chain. Gewoonlijk wordt een transactie als ‘voltooid’ bestempeld als deze zes blocks diep zit.

Grofweg iedere 10 minuten wordt een block ‘gemined’. Dit garandeert in hoge mate dat de transactie is opgenomen in de dominante blockchain en dat er consensus is over de nieuwe situatie waarin B een Bitcoin rijker is geworden. In het geval van Bitcoin wordt voor deze consensus gebruik gemaakt van een mechanisme genaamd: ‘Proof of Work’. Dit is niet de enige manier om tot consensus te komen. Hieronder gaan we kort kijken naar de mechanismen die momenteel in gebruik zijn.

con·sen·sus (de; m)
overeenstemming van mening; = eenstemmigheid

Proof of Work (PoW)
Uiteindelijk is proof of work niet meer dan een kostbare en tijdsintensieve zoektocht naar de oplossing van een wiskundig probleem. Deze oplossing is moeilijk te vinden, maar makkelijk op juistheid te controleren. Wat is het nut van het oplossen van dit probleem? Eigenlijk niks en alles tegelijk. De oplossing geeft geen antwoord op een belangrijk vraagstuk, maar draagt door de benodigde rekenkracht bij aan het beveiligen van de blockchain door een block met transacties als het ware te verzegelen.

Wanneer andere partijen in het netwerk de oplossing doorrekenen en vaststellen dat deze juist is, wordt de block ook in de chain van die partijen opgenomen en wordt de consensus breder. Op deze manier wordt één simpele transactie onderdeel het wereldwijde gedistribueerde kasboek. De moeilijkheidsgraad van de wiskundige puzzels neemt over de jaren toe naarmate de snelheid van computers ook toeneemt. Zo blijft de snelheid waarmee miners blocks verzegelen/minen stabiel en wordt de drempel voor misbruik door kwaadwillende partijen voldoende hoog gehouden.

Wereldwijd wordt met loodsen tegelijk hardware ingericht om deze wiskundige proof of work problemen op te lossen. Naast de hoeveelheid hardware is het stroomverbruik gigantisch. Sommige projecties laten zien dat het Bitcoin netwerk in 2020 evenveel stroom zou verbruiken als een klein land. Er gaan steeds meer stemmen op die hier vraagtekens bij zetten en van mening zijn dat het ook met minder hardware en stroom kan. Een populair alternatief is proof of stake. Net als proof of work, wordt ook proof of stake gebruikt als een mechanisme om te voorkomen dat digitaal geld twee keer uitgegeven kan worden en het creëren van consensus binnen het netwerk.

Proof of stake
Waar proof of work afhankelijk is van enorme rekenkracht, is het bij proof of stake te doen om de hoeveelheid valuta die de miner bezit. Met andere woorden: de miner heeft een stake (aandeel) in het succesvol functioneren van het netwerk. In het geval van bitcoin betekent dit dat een partij die kan aantonen dat hij een grote hoeveelheid bitcoin bezit, meer wordt vertrouwd om transacties te verifiëren. Het uitgangspunt is hier dat een partij die een aanzienlijk deel van een valuta bezit, niet gebaat is bij een aanval of andersoortig misbruik.

Ter verduidelijking helpt het misschien om een vergelijking te maken met de huidige/traditionele financiële markt. Het verwerken van transacties en het bijhouden van saldo’s met betrekking tot Euro’s en Dollars ligt nu bij enkele gecentraliseerde partijen: banken. Hoewel het in Nederland niet heel waarschijnlijk is, kunnen deze partijen in theorie besluiten om morgen PIN-automaten stop te zetten of een opnamelimiet in te stellen. Dergelijke situaties zijn bij zuidelijker gelegen landen al meerdere malen voorgevallen. In het geval van een valuta die in stand wordt gehouden door middel van een decentrale blockchain is dit niet mogelijk.

Ook deze blog is weer vrij technisch van aard. Toch is dit een belangrijk onderdeel voor een goed begrip van de blockchain en de mogelijkheden. In de komende weken zal hierop voortgeborduurd worden en wordt er onder andere gekeken naar de juridische situatie en hoe overheden naar dit fenomeen kijken, zowel op nationaal als op Europees niveau.

The Internet of Money, bitcoin, is releasing 50 yrs. of pent up innovation in finance, because it offers innovation without permission.
– Andreas Antonopoulos

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op ictrecht.nl