De blockchain van 2018, 10 jaar na Satoshi’s whitepaper…

In 2008 verscheen het wereldberoemde whitepaper van Satoshi Nakamoto, waarin hij een beeld schetst van een gedistribueerd geldsysteem zonder centrale macht. Een interessante gedachte die in 2009 daadwerkelijk het levenslicht zag. Inmiddels is duidelijk geworden dat Bitcoin en vooral de achterliggende (blockchain)technologie veel potentie heeft.

Met de toenemende adoptie van Bitcoin, komen de zwaktes van blockchain als technologie aan het licht. Waar het de belofte had snelle, goedkope transacties te kunnen faciliteren, blijkt nu dat door de toenemende populariteit (lees exploderende koersen) juist deze belangrijke eigenschappen onder druk staan.

De nadelen van blockchain

Om die te begrijpen is het belangrijk dat je het functioneren van een blockchain kent. Mocht je meer willen weten, dan legt Justin Schlee het hier uit. In dit voorbeeld gaan we uit van de Bitcoin-blockchain. Deze verwerkt gemiddeld iedere 10 minuten een blok van 1mb aan transacties. Kort gezegd heeft dit als gevolg dat wanneer er meer dan 1mb aan transacties per 10 minuten wordt gedaan, het netwerk volloopt en de hoeveelheid niet kan worden verwerkt. Dit maakt het netwerk traag en door de hoge transactiekosten, totaal ongeschikt voor kleine aankopen. Je kunt je vast voorstellen dat je geen kopje koffie van €2,50 gaat kopen als je daar €1,- transactiekosten bovenop moet leggen. Dit zijn twee problemen, waar alleen door middel van overeenstemming in het netwerk, een oplossing voor kan worden doorgevoerd. En dat blijkt niet een gemakkelijke weg… De opkomst en impact van forks die de problematiek proberen te tackelen zijn een fenomeen waar veel mensen nog aan moeten wennen.

Als je naast deze nadelen ook het groeiende energieverbruik (door toenemende vereiste rekenkracht) en de vorming van miningpools meeneemt (toch dominantie via vorm van centralisatie), is het duidelijk dat de technologie nog niet geheel klaar is voor gebruik op grote schaal.

IOTA

Een nieuwe technologie die in potentie precies de tekortkomingen van blockchains oplost is het tangle-protocol van IOTA. Dit is een ledger technologie zonder transactiekosten en de bijzondere eigenschap dat naarmate het netwerk meer gebruikt wordt, het sneller en betrouwbaarder wordt. De technologie maakt het theoretisch mogelijk in de toekomst een oneindig aantal transacties per seconde uit te voeren. De verwachting is dat dit in de nabije toekomst belangrijk wordt, maar waar geen van de huidige technologieën toe in staat is.

BTCEthereumPaypallVISAIOTA
Transacties per seconde42045056,000oneindig
Fee’sJaJaJaJanee

Hoe werkt IOTA

De tangle maakt geen gebruik van miners die blokken minen en kent dus geen moeilijkheidsgraad en transactiekosten. De tangle is een “Directed Acyclic Graph” (DAG): een oneindig schaalbaar cryptografisch decentraal netwerk. Het gebruikt een andere vorm van encryptie die het netwerk zelfs bestand maakt tegen aanvallen van quantum computers (p20).

Tangle vs Blockchain

Het bevestigen van een transactie via de tangle vereist niet veel rekenkracht, wat het voor ieder aangesloten (modern) apparaat mogelijk maakt transacties te verifiëren. Hierdoor is ieder deelnemend apparaat in potentie een node. Voor iedere transactie die een apparaat verstuurt, moet deze twee willekeurige andere transacties bevestigen. Zo is er altijd twee keer zoveel capaciteit beschikbaar dan dat er nodig is om alle transacties te bevestigen. Hierdoor ontstaat de bijzondere situatie dat het netwerk sneller en sterker wordt naarmate er meer deelnemers en transacties zijn. Deze eigenschappen maken IOTA zeer geschikt voor het Internet of Things, waar miljoenen apparaten grote hoeveelheden transacties uitvoeren en elkaar willekeurig controleren.

Ieder apparaat dat een transactie uitvoert controleert twee willekeurige voorgaande transacties.

Transacties kunnen via een tangle op zeer hoge snelheid plaatsvinden. Dit maakt mogelijk per minuut of zelfs per seconde te betalen voor (het gebruik van) een elektrische auto of een WIFI-netwerk. Grote bedrijven als Bosch, Cisco, UBS en Gemalto hebben zich al bij aangesloten bij het IOTA-platform. Zij hebben toegezegd de technologie door te ontwikkelen en toe te passen op hun apparaten.

De verschillen tussen Tangle en Blockchain

Tangle:

  • heeft geen transactiekosten
  • kan tot (bijna) het oneindige worden geschaald
  • hoeft niet gemined te worden, heeft dan ook geen blocks en geen moeilijkheidsgraad
  • is niet per se gemaakt als valuta, maar voornamelijk als een interoperabiliteitsprotocol
    (protocol voor onderlinge uitwisseling en/of communicatie) dat problemen voor het internet der dingen oplost
  • is gericht op de machine-economie

De uitdagingen van IOTA

Buiten alle goede voortekenen zijn er ook zaken waar nog twijfel over bestaat. Een belangrijke is de vraag hoe decentraal het netwerk eigenlijk is. Zoals eerder aangegeven in dit stuk heeft IOTA de bijzondere eigenschap dat het naarmate het meer groeit, sneller, schaalbaarder en decentraler wordt. Dat heeft naast voordelen voor de toekomst, even grote nadelen voor het heden (de opstartfase). Het netwerk is nu nog klein en daardoor niet veilig voor aanvallen van buitenaf.

Het is een kwestie van tijd voordat dit probleem zichzelf oplost, maar tot die tijd heeft de IOTA-Foundation ervoor gekozen om een zogenaamde ‘Coordinator’ in te zetten. De belangrijkste functie daarvan is het het veilig houden van de tangle, tot het netwerk sterk genoeg is om zichzelf te kunnen beschermen. Dit betekent dus dat het team achter IOTA invloed kan uitoefenen op de richting waar de tangle zich naartoe ontwikkelt. IOTA lijkt (is) op dit moment dus nog gecentraliseerd. De IOTA-Foundation belooft de coordinator in de toekomst los te laten, maar het ontbreekt aan duidelijke communicatie hierover. Dit is dus weldegelijk iets om je bewust van te zijn.

Wat is het toekomstbeeld

Gezien de voordelen van IOTA is de potentie van de technologie veelbelovend. Onlangs hebben Xurux Projects & Consultancy en ICTU een open source Proof of Concept ontwikkeld voor de Gemeente Haarlem, waarmee digitale waardepapieren op echtheid geverifieerd worden. Voor de burger heeft het als gevolg dat zij niet meer voor iedere aanvraag naar het gemeentehuis moeten, om een geprint papier, voorzien van stempel op te halen. Deze oplossing is klaar om in 2018 in productie te gaan. Vanaf dan zullen we de eerste gevolgen van deze nieuwe technologie ondervinden.

Naast het gebruik voor het Internet of Things laat bovengenoemde toepassing zien dat IOTA voor betrouwbare transacties een rol kan spelen. De snelheid van het netwerk en het ontbreken van transactiefee’s kunnen doorslaggevend zijn om te kiezen voor IOTA ten opzichte van de ‘klassieke’ blockchain.