Bitcoin is het eerste monetaire systeem dat functioneert zonder tussenkomst van een centrale autoriteit. Het is gebaseerd op verschillende concepten die ervoor zorgen dat het goed functioneert. Het is onder andere gevestigd op een gedistribueerde tijdstempelserver om een bewijs van de chronologie van transacties te genereren. Deze tool lost een van de belangrijkste problemen op bij de implementatie van een betalingssysteem zonder centrale autoriteit: dubbele uitgaven.
In dit artikel bestuderen we enkele technische aspecten die aan de basis liggen van het Bitcoin-protocol: digitale handtekeningen, de gedistribueerde tijdstempelserver en de transactie.
Digitale handtekeningen
In tegenstelling tot het traditionele banksysteem dat geld koppelt aan identiteit, wordt het bezit van een Bitcoin-munt verzekerd door het gebruik van asymmetrische cryptografie. Elk stukje bitcoin is op het netwerk gekoppeld aan een paar cryptografische sleutels.
Er worden dus twee concepten gedefinieerd: de openbare sleutel en de privésleutel. Met de openbare sleutel kan de gebruiker bitcoins ontvangen, met name via een adres, door een uitgavenvoorwaarde op een munt op te geven. Om dit geld te besteden, moet de rechtmatige eigenaar een handtekening overleggen met de bijbehorende privésleutel.
De gebruiker moet daarom zorgen voor de veiligheid van zijn privésleutels, aangezien deze onbeperkte toegang geven tot zijn bitcoins.
Het probleem met dit systeem is dat mensen die bitcoins ontvangen niet kunnen verifiëren dat deze eenheden niet twee keer zijn uitgegeven: dit wordt dubbele uitgaven genoemd. Een betalingsnetwerk dat dit mogelijk maakt, kan natuurlijk niet werken. We hebben een manier nodig waarop de begunstigde van een Bitcoin-betaling kan verifiëren dat de ontvangen munten niet al zijn uitgegeven tijdens een eerdere transactie aan een andere begunstigde.
Het Bitcoin-netwerk maakt dus gebruik van een tijdstempelserver om transacties in de loop van de tijd te kunnen markeren.
Om dubbele uitgaven te voorkomen, wordt voor Bitcoin gedefinieerd dat de oudste transactie de transactie is die telt. Stel dat Alice bijvoorbeeld 2 bitcoins heeft en deze om 15:00 naar Bob stuurt. Deze transactie wordt gevalideerd door het netwerk. Als Alice om 16.00 uur dezelfde 2 bitcoins naar Charles probeert te sturen, wordt deze transactie geweigerd omdat Alice ze in het verleden al heeft uitgegeven.
Om ervoor te zorgen dat Alice deze bitcoins nog niet heeft uitgegeven, moet Bob toegang hebben tot een register met alle transacties die al zijn gevalideerd. Op Bitcoin is dit grootboek een tijdstempelserver.
We zouden dus een centrale actor kunnen definiëren die dit register zou beheren en die zou bepalen welke transacties het eerst plaatsvonden. Maar wat Bitcoin betreft, willen we, om de behoefte aan vertrouwen te verminderen, een betalingsnetwerk hebben dat niet afhankelijk is van een centrale autoriteit. Deze tijdstempelserver moet daarom aan elke gebruiker worden gedistribueerd. Om dubbele uitgaven te voorkomen, moet iedereen op de hoogte zijn van alle transactiegeschiedenis. Dus wanneer Bob een transactie van Alice ontvangt, kan hij zelf verifiëren dat de vastgelegde bitcoins in het verleden niet al in een andere transactie zijn vastgelegd.
Het tijdstempelserverformaat dat voor Bitcoin is gekozen, is een blockchain. Hoewel deze term vaak verkeerd wordt begrepen, is het wat je kent als „Blockchain”.
Het principe is eenvoudig: elke transactie wordt geregistreerd in een tijdstempelblok. Een blok is gewoon een samenvoeging van transacties. Ze worden gemiddeld elke 10 minuten gemaakt en bevatten elk de voetafdruk van het blok dat eraan voorafgaat. Zo vormen ze een ketting.
Wat ik „vingerafdruk” noem is eigenlijk een hash. We geven de blokkop door aan een hash-functie, dat wil zeggen a functie waarbij gegevens van willekeurige grootte worden gekoppeld aan waarden met een vaste grootte, en we verkrijgen de blokvingerafdruk. De opdruk is dus een samenvatting van alle informatie in het blok.
Met al deze details beginnen we te raden naar een efficiënt betalingsnetwerk. Maar we hebben nog een paar problemen op te lossen! Hoe zorg je ervoor dat gebruikers het eens worden over één gemeenschappelijke blockchain? En hoe kies je wie de nieuwe blokken, en dus de nieuwe transacties, invoert in dit gedistribueerde grootboek?
Hier komt de hoeksteen van het Bitcoin-systeem om de hoek kijken: de Nakamoto Proof-of-Work Consensus (Bewijs van werk).
Eerst zal de gebruiker die een betaling wil verzenden een transactie aanmaken. Daarin geeft hij aan welke bitcoins hij moet uitgeven en waar hij ze naartoe moet sturen. De Bitcoin-transactie bestaat dan uit inputs en outputs (in het Engels de „inputs” en de „outputs”). De items vertegenwoordigen de bitcoins die zijn gebruikt om te betalen. Van de inzendingen wordt gezegd dat ze door de transactie zijn „verbruikt”. Uitgangen vertegenwoordigen betalingsbestemmingen. Er wordt gezegd dat outputs worden „gecreëerd” in ruil voor inputs die „" geconsumeerd "” worden.”
De transactie is alleen geldig als het totale aantal uitstromen kleiner is dan of gelijk is aan het totale aantal boekingen. Transactiekosten, die aan miners worden betaald, vertegenwoordigen het verschil tussen de totale instroom en het totale aantal exits.
Zodra deze informatie is verzameld, ondertekent de afzender van de transactie deze met de privésleutel die is gekoppeld aan de bitcoins die zijn gebruikt voor de invoerbetaling. De handtekening maakt het mogelijk om te bewijzen dat de gebruiker die wil uitgeven in feite de rechtmatige eigenaar is van de privésleutel, en dus van de vastgelegde bitcoins, zonder de sleutel prijs te geven. Als de Bitcoin-ingangen aan verschillende sleutelparen zijn gekoppeld, moet voor elk sleutelpaar één handtekening worden geproduceerd.
De afzender zendt vervolgens de ondertekende transactie uit naar het Bitcoin-netwerk, dat wil zeggen naar de knooppunten. De nodes controleren individueel of de transactie en de ontvangen handtekeningen geldig zijn. Als dit het geval is, zendt elk knooppunt deze transactie uit naar andere knooppunten, die de transactie ook zullen controleren en vervolgens opnieuw zullen uitzenden. Dit proces wordt voortgezet totdat alle knooppunten in het netwerk op de hoogte zijn gesteld van het bestaan van deze transactie.
De transactie van de uitgever bevindt zich nu in de „mempool” (Geheugenpool). Met andere woorden, het bevindt zich in het geheugen van de knooppunten en wacht tot een miner het in een geldig blok heeft opgenomen, wat de eerste bevestiging is.
Deze fase in de creatie van het blok door de mijnwerker zal het onderwerp zijn van het artikel van volgende week.
Conclusie
Het monetaire systeem van Bitcoin is gebaseerd op tal van mechanismen. Elk van deze radertjes is op zichzelf geen echte technologie, maar ze zijn allemaal essentieel voor de goede werking van Bitcoin.
Het eigendom van Bitcoin wordt gewaarborgd door het gebruik van elektronische handtekeningen. Met openbare sleutels kunt u bitcoins ontvangen door bestedingsvoorwaarden te creëren, en met de bijbehorende privésleutels kunnen ze worden ontgrendeld.
Om dubbele uitgaven voor dit peer-to-peer-netwerk te vermijden, wordt een tijdstempelserver, ook wel een „Blockchain” genoemd, gebruikt.
Een Bitcoin-transactie bestaat uit items (Ingangen) en uitstapjes (Uitgangen). De ingangen worden verbruikt om de uitgangen te kunnen creëren.
