Module 4A - Blockchain: What's in a name

Question 1

Wat is de blockchain?

Answer 1

• Een blockchain bestaat uit een reeks beschermde informatieblokken die opeenvolgend aan elkaar zijn geketend. Samen vormen ze een onveranderlijk grootboek, verdeeld over de deelnemende nodes (knooppunten).
• Deze nodes zijn computers (of andere platformen zoals smartphones) die communiceren met de eindgebruikers. Het doel van de blockchain is om informatie te delen tussen alle partijen die toegang hebben via een applicatie.

Question 2

Wat is het doel van een blockchain?

Answer 2

• Een manier om informatie te verankeren en te delen zonder volledig te moeten vertrouwen op een derde partij (Trusted Third Party of TTP).

Question 3

Ledger

Answer 3

• De informatie wordt verzameld in een zogenaamd digitaal “grootboek” (of ledger) waar bijvoorbeeld financiële of logistieke transacties, eigendomsaktes of persoonlijke berichten worden neergeschreven.
• De verschillende deelnemers aan de blockchain (nodes) krijgen allemaal een kopie van dit grootboek. Dit grootboek wordt door middel van hash-functies en Merkle-bomen gereduceerd tot een eenvoudig controleerbare string of hash die dan op zijn beurt in een ketting van hashes wordt gestoken (timestamping).

Question 4

Waarom is het onmogelijk om de informatie waarop de hashketting is gebaseerd te veranderen zonder de hashes zelf te wijzigen?

Answer 4

• Doordat elke hash de samenvatting is van een unieke combinatie van informatie én je praktisch onmogelijk vanuit de hash de informatie erachter kan afleiden.

Question 5

Hoe is blockchaintechnologie opgebouwd en wat is het voordeel?

Answer 5

• De blokchaintechnologie is zodanig opgebouwd dat ze een gedecentraliseerd, onveranderlijk grootboek kan vormen. Hierdoor moet er geen TTP (Trusted Third Party) meer bestaan tussen beide partijen die garant staat voor het vertrouwen tussen beide.

Question 6

Eigenschap blockchain

Answer 6

Immutability: dit laat toe om zeker te zijn dat geen enkele partij de origineel afgesproken informatie kan gaan veranderen zonder dat de andere partij het merkt.

Question 7

Welke bewerking is mogelijk van de blockchain?

Answer 7

• Dingen toevoegen bovenop al hetgeen er al op stond: append-only-principe.

Question 8

Wat is een voordeel van blockchain?

Answer 8

• Doordat men de blockchain kan organiseren zonder een centrale partij moet men geen kosten maken om deze te financieren, noch is enige censuur/controle/inmenging/… mogelijk vanuit een centrale partij.
• Het gedecentraliseerde karakter van de blockchain is in dit opzicht een sterk individualistisch mechanisme, aangezien er zonder enige overkoepelende derde (staat/gemeenschap/autoriteit/financiële instelling) toch vertrouwen kan zijn tussen partijen.

Question 9

Transparante kwaliteit van blockchain?

Answer 9

• Doordat de blockchain in handen moet zijn van verschillende partijen of minstens zichtbaar voor verschillende partijen opdat zij elkaar zouden kunnen controleren, is een blockchain in principe een erg transparante technologie.
  
  • Het basisidee is dat elkeen elkander moet kunnen controleren op de juistheid van een transactie of verandering aan de blockchain.

Question 10

Hoge mate van aansprakelijkheid bij de blockchain?

Answer 10

• Blockchain als voordeel dat er een hoge mate van aansprakelijkheid (accountability) kan zijn → Op de blockchain wordt elke transactie, sinds het ontstaan ervan, bijgehouden en aan de ketting toegevoegd. Hierdoor kan er elke keer met zekerheid teruggegaan worden in de tijd en onderzocht worden wanneer door wie welke verandering heeft plaatsgevonden:
  
  • Provenance of herkomst kan altijd getraceerd worden.
• Dit vermijdt grote discussies over bewijsbaarheid of de juistheid van de informatie aangezien elke partij op elk moment aan de hand van de hashes van de blockchain op een bepaald moment kan controleren of de wijzigingen die gebeurd zijn wel degelijk hebben plaatsgevonden.

Question 11

Uitdagingen voor blockchain?

Answer 11

1. Moeilijk schaalbaar
2. Consensusmechanisme
3. Privacy of gegevensbescherming
4. Metabeslissingen
5. Key Management

Question 12

Waarom is blockchain moeilijk schaalbaar?

Answer 12

• Doordat telkens alle voorgaande informatie moet worden mee opgenomen in de ketting, zal de ketting na een tijd erg zwaar worden. Als elke node telkens de volledige blockchain moet downloaden, dan nieuwe transacties toevoegen om uiteindelijk de geüpdatete versie van de blockchain terug op het net te zetten, dan vraagt dit steeds meer (in)efficiënt gebruik van energie en dataverkeer.
• Ook weinig transacties tegelijk: bij Bitcoin een uur wachten voor je zeker kan zijn dat je transactie goedgekeurd zal worden door het netwerk.

Question 13

Mogelijke oplossingen voor de schaalbaarheid van blockchain?

Answer 13

1. Sharding: Blockchain opsplitsen per applicatie, continent, groep van gebruikers,… → data meer op te delen.
   
   • Hoe ga je van de ene gesplitste blockchain naar de andere en hoe moet vertrouwen bij de overgang gegarandeerd worden
2. Payment channels:
3. Simplified Payment Verification

Question 14

Payments channels?

Answer 14

• Deel van de transacties van de blockchain halen, zonder die te splitsen, en dan op regelmatige tijdstippen de uitkomst van die transacties consolideren in één transactie.
  
  • Bv. aparte blockchain voor een hele maand → op het einde 1 groot saldo van die transactie overschrijven.

Question 15

Simplified Payment Verification

Answer 15

• Door een derde partij verbonden met de blockchain als vertrouwde entiteit te beschouwen die een vereenvoudigde controle doet en je betaling bevestigt → als individu Bitcoins verplaatsen, maar zorgt de vertrouwde entiteit dat dit op de Blockchain komt en hoef je zelf niet grote hoeveelheden data te bewaren.

Question 16

Consensusmechanisme bij blockchain?

Answer 16

• Hoe gaat men in een gedecentraliseerd netwerk het eens raken over de juiste versie van de blockchain.
• Verschillende manieren:

1. Bitcoin: proof-of-work
2. Ethereum: proof-of-stake → nog niet in de praktijk.
3. Ook nog andere consensusmechanismen
   
   1. Proof-of-storage
   2. Proof-of-elapsed-time
   3. Klassieke stemsystemen (bij hybride blockchains)

Question 17

Proof-of methodes

Answer 17

• Een systeem om de stemmacht te verdelen volgens rekenmacht (work), aandeel in de munt (stake), opslagcapaciteit (storage) of tijd die je op de blockchain zit (elapsed time).
• De idee is dat elk van die dingen erg moeilijk door één entiteit te bezitten zijn aangezien dit veel meer zou kosten dan de mogelijke opbrengst om fraude te plegen wanneer je zoveel macht verwerft.
• Doordat telkens een groep entiteiten op basis van één van die dingen stemmacht krijgt, kunnen ze het eens worden door een meerderheid in die stemmacht te halen over de juiste versie van de blockchain.

Question 18

Metabeslissingen bij blockchain?

Answer 18

• Uitdaging voor grote, publieke blockchains → hoe in een gedecentraliseerd netwerk van nodes beslissingen neemt over de blockchain zelf. Blockchain heeft regels om te functioneren, maar weinig regels over veranderingen.
  
  • Hard fork voorbeeld van Bitcoin Cash
• → er gaat altijd een manier nodig zijn om de verschillende actoren op 1 plaats samen te brengen en te laten overleggen over meta-beslissingen over de blockchain.
  
  • Het is een continue uitdaging hoe de balans moet worden gevonden tussen daadkrachtige centrale beslissingsmacht en de meer anarchistische decentrale tendensen van een blockchain.

Question 19

Wat is key management bij blockchain?

Answer 19

• De houders van de private sleutels zijn niet altijd even goed beveiligd: elk individu is kwetsbaar voor diefstal of hacking die toegang geeft tot de data of de munten.
• Decentralisatie leidt tot een gedistribueerd risico → maakt het moeilijker om van de schaalvoordelen voor beveiligingskosten te genieten.
• Geen mogelijkheid om frauduleuze transacties ongedaan te maken door het onveranderlijk karakter van de blockchain = individuele kwetbaarheid:
  
  • Maakt het minder aantrekkelijk voor gebruikers die willen vertrouwen op een centrale entiteit.

Question 20

Oplossing key management?

Answer 20

Wallets, soft- of hardwareproviders die al je private sleutels bundelen op één plaats zodat er maar één kluis is die je erg goed moet bewaken.

Question 21

Types blockchain?

Answer 21

1. Public
2. Hybrid
3. Private

Question 22

Publieke blockchain

Answer 22

• Volledig gedecentraliseerd, waardoor geen enkele centrale entiteit een vorm van controle of toezicht heeft over de blockchain. Elke node heeft op zichzelf evenveel informatie en de macht om informatie aan te brengen op de blockchain.
  
  • Permissionless: eender wie kan deelnemen en dus transacties op de blockchain plaatsen.

Question 23

Hybride blockchains

Answer 23

• Combinatie van publieke en private elementen.

Question 24

Wat is een consortium?

Answer 24

• Een consortium is een groep van twee of meer individuen, ondernemingen of overheden die afspreken om samen een blockchain te maken en beheren.

Question 25

Hoe werkt het consortium met een hybride blockchain?

Answer 25

• De leden zijn gekend bij een centrale partij of minstens bij elkaar in tegenstelling tot een publieke blockchain.
• Wie er toegang heeft tot de blockchain = permissioned.
• Afhankelijk van de blockchain kunnen enkel de leden van de blockchain (privaat leesbaar) of iedereen (publiek leesbaar) de blockchain zien.
• Proof-of methode, maar ook een stemsysteem.
  
  • Bv. “trusted nodes” stemrecht toekennen → enkel die controleren.

Question 26

Private blockchain

Answer 26

• Maar 1 partij de controle over de volledige blockchain, men enkel met toestemming van die partij mag toetreden tot de blockchain en daarbovenop de blockchain enkel zichtbaar is voor de partijen die de ene partij toelating heeft gegeven om de blockchain te bekijken.
  
  • Dit is eigenlijk een database met een veilige logfunctie die elk verzoek tot aanpassing van de database logt.

Question 27

Wat is het consensusmechanisme bij private blockchain?

Answer 27

• Aangezien er één centrale partij is, is er geen consensusmechanisme nodig. De centrale partij kan de blockchain ook publiek beschikbaar maken, bijvoorbeeld om in geval van betwisting te kunnen aantonen wat de toestand van de blockchain was op een gegeven moment in het verleden.

Question 28

Voorbeeld private blockchain?

Answer 28

De aandeelhouders van een vennootschap maken een blockchain waarvan zij centrale partij zijn en deze te allen tijde kunnen wijzigen door een beslissing met gewone meerderheid. Alle leden van de raad van bestuur worden tot deze blockchain toegelaten en moeten daar elke transactie die ze voor de vennootschap doen registreren.

Op die manier kan er bijvoorbeeld bij een vordering voor bestuurdersaansprakelijkheid ontegensprekelijk vastgelegd worden wanneer een bestuurder (n)iets heeft gedaan. Het private karakter van de blockchain garandeert echter dat de vuile was van de vennootschap niet wordt buiten gehangen

Question 29

Tabel types blockchains

Answer 29

Question 30

Wanneer wel een blockchain gebruiken?

Answer 30

• Stroomschema: blockchain is niet de standaardoptie omdat het nog altijd eenvoudiger en dus goedkoper is om een performante (lees: snelle en makkelijk bruikbare) databank te maken dan een blockchain, tenzij je nood hebt aan erg specifieke eigenschappen.