Wat is blockchain? Uitleg van de technologie

Wat is blockchain?

Blockchain is een technologie waarmee transacties worden vastgelegd in een gedeeld grootboek. Ze vormt de basis van cryptovaluta als bitcoin en Ethereum en wordt ook daarbuiten gebruikt. In de kern is een blockchain een keten van blokken, waarbij elk blok een lijst met transacties bevat. Die blokken zijn met cryptografie aan elkaar gekoppeld en beveiligd, zodat een keten ontstaat waarin wijzigingen opvallen en moeilijk zijn door te voeren.

Doordat een blockchain gedecentraliseerd is, heeft ze geen centraal controlepunt nodig. Ze gebruikt een peer-to-peernetwerk waarin elke deelnemer (node) een kopie van het grootboek heeft, wat zorgt voor transparantie en veiligheid. Daardoor past blockchain goed bij situaties waarin vertrouwen een probleem is of waarin centrale controle een risico vormt.

Hoe werkt blockchain?

De werking van een blockchain valt uiteen in een aantal belangrijke stappen:

1. Transactie starten: Een gebruiker start een transactie, die kan gaan over cryptovaluta, contracten, registraties of andere digitale gegevens.
2. Blok maken: Zodra een transactie is gestart, wordt die met andere transacties gebundeld tot een nieuw blok.
3. Validatie: Nodes in het netwerk valideren de transactie met algoritmes. Bij sommige blockchains, zoals Bitcoin, heet dit mining.
4. Hashen en koppelen: Elk blok krijgt een unieke hash (een cryptografische vingerafdruk) en bevat de hash van het vorige blok, waardoor ze aan elkaar gekoppeld zijn.
5. Toevoegen aan het grootboek: Na de validatie wordt het blok aan de blockchain toegevoegd en is de transactie afgerond.

Waarom is blockchain belangrijk?

Blockchain verandert de manier waarop informatie wordt verzameld en gedeeld. De technologie biedt een veilige en transparante manier om transacties vast te leggen en gegevens te beheren. Dat heeft grote gevolgen:

• Meer veiligheid: Door de gedecentraliseerde en cryptografische opzet is een blockchain goed beschermd tegen manipulatie en fraude.
• Meer transparantie: Bij een blockchain zijn alle transacties zichtbaar voor alle deelnemers.
• Lagere kosten: Doordat tussenpersonen wegvallen, worden transacties goedkoper en eenvoudiger.
• Meer efficiëntie: Blockchain automatiseert en stroomlijnt processen, wat zorgt voor snellere transacties met minder fouten.

Toepassingen van blockchain

Het potentieel van blockchain strekt zich uit over veel sectoren:

• Cryptovaluta: digitale munten zoals bitcoin en Ether.
• Smart contracts: contracten die zichzelf uitvoeren, met de voorwaarden rechtstreeks in code.
• Ketenbeheer: meer transparantie en traceerbaarheid in de toeleveringsketen.
• Banken en financiën: voor veilige en efficiënte transacties.
• Gezondheidszorg: medische dossiers veilig en efficiënt beheren.
• Stemsystemen: veilige verkiezingsprocessen die moeilijk te manipuleren zijn.
• Intellectueel eigendom: digitale rechten beschermen en beheren.

Op blockchains draaien inmiddels hele financiële diensten, lees daarvoor onze gids over decentralized finance. Ook NFT's zijn een toepassing van blockchain. Begin je net met crypto, start dan met crypto voor beginners.

Verdieping: wat is de datastructuur van een blockchain?

De datastructuur van een blockchain is een geordende lijst van blokken met transacties, waarin elk blok terugverwijst naar het vorige. Die lijst kan als bestand of in een eenvoudige database worden opgeslagen. Elk blok is te herkennen aan een hash, die met het cryptografische hash-algoritme SHA256 uit de header van het blok wordt berekend. In de header verwijst elk blok via het veld ‘previous block hash’ naar het vorige blok, ook wel het ouderblok genoemd. We bekijken eerst de begrippen wat nauwkeuriger.

Index: de plaats van het blok in de blockchain. Het eerste blok heeft index 0, het volgende 1, enzovoort.
Hash: de functie waarmee gegevens in de dataset snel te identificeren zijn.
Previous hash: elk blok is verbonden met zijn voorganger. Daardoor is de keten onveranderlijk: wie de volgorde van de blokken wijzigt, breekt de koppeling.
numTx: het aantal transacties in het blok.
Timestamp: het moment waarop het blok is gemaakt.
Nonce: het getal (32 of 64 bits) dat bij het minen wordt gebruikt.
Transaction: de transacties in het blok, opgeslagen als lijst in het blok zelf.
Merkle tree: een Merkle tree, ook wel binaire hashboom genoemd, is een datastructuur om grote hoeveelheden gegevens efficiënt samen te vatten en de juistheid ervan te controleren.

Wat is een blok?

Een blok is een datastructuur die als verpakking dient. Volgens het boek Mastering Bitcoin is een blok een container die transacties bundelt om ze op te nemen in het openbare grootboek dat de blockchain heet.

Details van een blok

Een blok bestaat uit een header met metadata, gevolgd door een lange lijst met transacties die het grootste deel van de omvang uitmaakt. De blockheader is 80 bytes en een gemiddelde transactie minstens 400 bytes. Een gemiddeld blok bevat meer dan 1.900 transacties. Een compleet blok met alle transacties is bijna 10.000 keer groter dan de blockheader.

Wat is de blockheader?

De blockheader bestaat uit metadata, dus gegevens over gegevens.

Details van de blockheader

Het eerste deel: een verwijzing naar de hash van het vorige blok, die dit blok verbindt met het eerdere blok in de blockchain.
Het tweede deel: metadata zoals de tijdstempel en de nonce, die horen bij de wedloop van het minen.
Het derde deel: de root van de Merkle tree, een datastructuur die alle transacties in het blok efficiënt samenvat.

Hoe blokken worden herkend

Een blok is op twee manieren te herkennen: aan de cryptografische hash en aan de blockhoogte.

Het belangrijkste kenmerk van een blok is de cryptografische hash. Die wordt ook wel een digitale vingerafdruk genoemd en ontstaat door de blockheader twee keer met het SHA256-algoritme te hashen. De resulterende hash van 32 bytes heet de blockhash, maar is eigenlijk de hash van de blockheader, omdat alleen die wordt gebruikt om hem te berekenen. Zo is 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f de blockhash van het allereerste bitcoinblok. De blockhash identificeert een blok en elke node kan hem zelf bepalen door de blockheader te hashen.

Een andere manier om een blok te herkennen, is zijn plaats in de blockchain. Dat heet de blockhoogte. Het eerste blok heeft blockhoogte 0 (nul) en is hetzelfde blok als dat met de hierboven genoemde hash 000000000019d6689c085ae165831e934ff763ae46a2a6c172b3f1b60a8ce26f.

Wat is het genesisblok?

Het eerste blok in de blockchain heet het genesisblok. Het werd in 2009 gemaakt en is de gemeenschappelijke voorouder van alle blokken in de blockchain. Begin je bij een willekeurig blok en volg je de keten terug in de tijd, dan kom je uiteindelijk altijd bij het genesisblok uit.

Elke node begint met een blockchain van minstens één blok, omdat het genesisblok niet te wijzigen is. Elke node kent de hash en structuur van het genesisblok, het vaste moment waarop het is gemaakt en zelfs de enige transactie erin. Zo heeft elke node een startpunt voor de blockchain, een veilige ‘wortel’ waarop een betrouwbare keten wordt gebouwd.