Blockchain kent een lange ontstaansgeschiedenis. De technologie werd voor het eerst ontwikkeld door zogenaamde cypherpunks: mensen die bijzonder veel waarde hechten aan privacy en door middel van sterke cryptografie de maatschappij willen veranderen. Deze groep is rond 1980 gevormd.

De cypherpunks die aan de basis van bitcoin stonden, waren/zijn fanatiekelingen, filosofen, intelligente wiskundigen en cryptografische genieën. Zij ontwikkelden los van elkaar de bouwstenen die uiteindelijk door crypto-anarchist en cypherpunk Satoshi Nakamoto zijn samengevoegd tot de bitcoin-technologie.

Adam Back - Hashcash - 1997

Hashcash is de eerste toepassing van hashing (het genereren van unieke lange code) als virtuele postzegel in e-mail om spam zoveel mogelijk te beperken. In 1997 was spam een groot probleem en kon een spammer moeiteloos en bijna gratis miljoenen mails rondsturen. Adam Back vond echter een methode uit om spam te beperken door voor elke mail een unieke hash te genereren. De ontvanger kan dan controleren of de hash klopt en uiteindelijk de mail accepteren. De spammer moest daardoor voor elke mail een hash berekenen, wat veel rekenkracht vergt. Natuurlijk kan voor elke mail een relatief korte hash worden gegenereerd, maar voor de ontvanger is dat een 'goedkope' virtuele postzegel en de mail wordt daardoor aangemerkt als spam. Voor een serieuze afzender is het geen probleem om een halve minuut lang een hash te berekenen en het bericht daarmee als waardevolle e-mail met een duurdere postzegel te bestempelen.

Het berekenen van een hash kost tijd en veel energie. Met deze methode zou het versturen van één miljoen mails ineens één miljoen keer meer tijd vergen en dus één miljoen keer duurder worden voor de spammer. Hashcash was dus een effectieve manier om de hoeveelheid spam te beperken.

Hoewel de methode effectief is en ook wordt toegepast door de spamfilter SpamAssasin, Microsoft en andere grote techbedrijven, blijkt het voor veel gebruikers lastig om een digitale postzegel te genereren. Ondanks dat veel e-mailprogramma’s de technologie ondersteunden, werd deze anti-spammethode geen succes.

Hashing toont echter wel aan hoeveel tijd en energie er nodig is om een lange code te berekenen. Het minen van een blok in een blockchain is gelijk aan hashing en de daarvoor benodigde tijd en energie wordt uitgedrukt in het zogenaamde Proof of Work, het Bewijs van Arbeid.

Elke seconde berekenen miners 5.018.953.187.000 hashes (aantal mogelijke uitkomsten per seconde) om de puzzelopdracht op te lossen. De waarde per bitcoin en het verkrijgen van een gevonden blok maakt het voor hen de moeite waard om zoveel hashes per seconde te genereren. Elke maand groeit de hashrate (het gecombineerde aantal mogelijke oplossingen per seconde) met 5% tot 15% en beschikt de bitcoin blockchain over duizend maal meer rekenkracht dan alle computers ter wereld samen.

Adam Back heeft Hashcash beschreven op: http://hashcash.org/papers/announce.txt.

Het oorspronkelijke idee van Proof of Work en hashing is te vinden op: http://www.cs.columbia.edu/~hoeteck/pubs/pebble-cr...

Wei Dai - B-money - 1998

Wei Dai ontwikkelde in 1998 b-money, bestaande uit twee ideeën:

1) B-money maakt gebruik van functies van Hashcash (PoW) om coins te creëren en bestaat uit public keys (adressen waarnaar je coins naar kunt versturen of waarvan je het saldo kunt inzien) waarmee een persoon zich kan identificeren. Er wordt echter wel gebruik gemaakt van een derde partij die de transactie tussen A en B moet bewerkstelligen als beide partijen een transactie hebben uitgevoerd.

2) Op enkele servers wordt een lijst van accounts (openbare adressen) en transacties (grootboek) beheerd, die wordt bijgewerkt wanneer de gebruikers transacties van A naar B uitvoeren en naar de servers versturen. De transacties kunnen ook worden geverifieerd bij de servers, want de servers hebben uiteindelijk een controlerende functie op het grootboek. Als een server een afwijkend saldo van een gebruiker toont, gaat zijn inzet verloren (PoS - Proof of Stake = Bewijs van Inzet).

Wei Dai bedacht b-money als een functionele digitale economie op zich. Daardoor groeide de interesse in cryptografie voor het gebruik van gedistribueerd, elektronisch geld. Binnen de crypto-anarchisten ontstond een tak van cypherpunks die zich verdiepten in de nieuwe mogelijkheden van b-money.

Bitcoin maakt gebruik van public keys en private keys, waarmee het saldo kan worden ingezien en verstuurde transacties geverifieerd kunnen worden (grootboek). Bitcoin werkt op basis van een gedistribueerd netwerk van nodes, servers die een lijst van accounts en transacties bijhouden. Bij b-money zou een node zijn inzet verliezen bij het verspreiden van een afwijkend grootboek. Bij bitcoin gebeurt dit niet; een node die zich aansluit bij de bitcoin blockchain en vervolgens afwijkende gegevens verstuurt, wordt simpelweg uit het netwerk verwijderd.

B-money is slechts een idee gebleven en is nooit ontwikkeld tot een werkend systeem. Op http://www.weidai.com/bmoney.txt is meer informatie te vinden over b-money.

Nick Szabo - Bit gold - 2005

Bit gold, bedacht door Nick Szabo, vertoont de meeste overeenkomsten met bitcoin. Bit gold is bitcoin zonder inflatie-controle: bij beide technologieën wordt er na een nieuw blok een puzzelopdracht rondgestuurd en de miner die de puzzelopdracht als eerste oplost, mag de transacties in het blok verwerken en de beloning opeisen. Ook worden de blokken van beide technologieën beveiligd met timestamps.

Nick Szabo stelde dat het via internet onmogelijk is om met goud te handelen; je kan immers goud niet digitaal via internet versturen. Hij vergelijkt het delven van goud met het oplossen van een puzzel. Het berekenen daarvan zou energie en tijd kosten en dus veel kapitaal. Hiermee zou iets van waarde over het internet verstuurd worden, dat vergelijkbaar is met een commodity (zilver/goud/platinum/of een andere grondstof die moet worden gedolven). Nick Szabo verwees hierbij naar R-PoW van Hal Finney (zie volgende pagina). Bit gold werd gezien als een middel om het bewijs van eigendom (Proof of Ownership) op te slaan in een immutable register database, een niet te manipuleren registerdatabase.

Nick Szabo is geen programmeur maar heeft een zeer vooruitziende blik op verschillende gebieden, waaronder cryptografie. Zijn whitepaper is te lezen op https://unenumerated.blogspot.nl/2005/12/bit-gold....

Hal Finney - RPOW - 2004

Hal Finney is na Satoshi Nakamoto (de bedenker van bitcoin) de eerste gebruiker van de bitcoin blockchain en heeft ook actief meegewerkt aan het verbeteren van de bitcoin-code. Hal ontwikkelde RPOW in 2004 uit met als doel om PoW-tokens te hergebruiken. Een PoW-token is in feite een lange hashreeks die veel tijd kost om te berekenen maar door de ontvanger onmiddellijk geverifieerd kan worden. RPOW zorgt dat het PoW-token bij elke overdracht opnieuw wordt berekend. Hierdoor kunnen tokens tussen gebruikers worden overgedragen en is de overdracht transparanter. De transactie is te traceren en in te zien via het digitale grootboek.

In zijn whitepaper beschrijft Hal uitvoerig hoe RPOW het aantal transacties per seconde wereldwijd kan verhogen door gebruik van een cryptografische co-processor. Bitcoin maakt gebruik van ASIC-miningservers die een hashing-functie uit de co-processor hebben overgenomen.

Hal Finney is ook de vader van PGP (standaard encryptieprotocol) en is recent overleden aan de gevolgen van de spierziekte ALS. Hij heeft een artikel geschreven over het ontstaan van bitcoin en zijn rol daarbij: http://nakamotoinstitute.org/bitcoin-and-me/

R-PoW wordt uitvoerig beschreven op deze pagina: http://nakamotoinstitute.org/finney/rpow/index.htm...

Belangrijke ontdekkingen die uiteindelijk tot de bitcoin blockchain hebben geleid.

Satoshi Nakamoto - Bitcoin - 2009

In 2008 was de huizenbubbel geknapt, gingen banken failliet, werd personeel en masse ontslagen, daalden de koersen en raakten mensen al hun bezittingen kwijt. Cypherpunks, cryptoanarchisten, liberalen en anarchisten vormden een steeds groter wordende groep die in opstand kwam tegen de overheid.

Op 3 januari 2009 werd het eerste blok in de bitcoin blockchain gemined door Satoshi Nakamoto. Dit blok, het zogenaamde genesis block, bevatte het bericht "The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks". Dit was een verwijzing naar een krantenkop betreffende de penibele situatie van de banken op dat moment, waarmee de intentie van bitcoin en de crypto-anarchisten ook meteen duidelijk werd: volledige vrijheid en controle over eigen bezit/kapitaal, zonder tussenpartijen zoals banken en de overheid.

Het is niet bekend wie Satoshi Nakamoto is, of hij één persoon is of uit een groep programmeurs bestaat. Bitcoin bestaat in ieder geval uit verschillende componenten. Het maakt gebruik van het algoritme van RPOW (Hal Finney) voor de herbruikbare tokens waarmee de blockchain kan worden voortgezet; het is een niet te manipuleren registerdatabase (Nick Szabo) door de inzet van rekenvermogen; het bestaat uit een gedistribueerd grootboek met daarin transacties tussen A's en B's / openbare adressen (Wei Dai); en PoW (Adam Back) wordt toegepast voor het genereren van hashes.

Satoshi Nakamoto benadrukt in zijn whitepaper dat er geen derde partij aanwezig mag zijn in transactie tussen A's en B's, zodat er een vertrouwensloze omgeving ontstaat. Financiële instanties zoals banken, verzekeringsmaatschappijen en notarissen worden daarmee overbodig. Bitcoin-gebruikers hebben immers hun eigen bitcoin-bank met een eigen privésleutel waarmee de identiteit van de gebruiker kan worden geverifieerd. De bitcoin blockchain bestaat puur uit hashes die door miners worden ingezet, en grootboeken die worden gedeeld door nodes, die zich naar eigen wens bij het netwerk kunnen voegen en het netwerk weer kunnen verlaten.

Satoshi Nakamoto wil bitcoin voortbouwen op de principes van de cypherpunks en crypto-anarchisten: afwezigheid van tussenpartijen en volledig bezit van eigen eigendom. Hierdoor is het voor liberalen maar ook voor mensen die inbeslagname vrezen (bijvoorbeeld tijdens oorlog) aantrekkelijk om bitcoins te bezitten. Je bent dan je eigen bank en zelf verantwoordelijk voor je eigen informatie/kapitaal/identiteit zoals opgeslagen in de bitcoin blockchain.

Hoewel de whitepaper over bitcoin de titel “A-peer-to-peer Electronic Cash System” draagt, is de bitcoin blockchain eigenlijk meer een Settlement Layer en is de waarde afhankelijk van verschillende factoren:

1) de inzet van rekenkracht voor het oplossen van ingewikkelde puzzelopdrachten (herbruikbare tokens)

2) vraag en aanbod op de markten

3) de niet te manipuleren blockchain

4) vasthouden aan principes van cypherpunks en crypto-anarchisten

5) het ontbreken van derde-partij

Valt een van deze factoren weg, dan verliest de bitcoin zijn waarde.

De term Settlement Layer verwijst naar het feit dat gegevens als het ware in steen worden gezet, in een rots worden gekerfd; ze zijn niet te wissen of over te schrijven. In het geval van bitcoin worden berekende tokens immers opgeslagen en onveranderbaar vastgelegd in de blockchain. Dankzij die betrouwbaarheid wordt de bitcoin blockchain dan ook steeds meer gebruikt voor het opslaan van hashes die verwijzen naar documenten met een timestamp, zoals notariële akten. Daarmee kunnen mensen bijvoorbeeld bewijzen dat ze op een bepaalde datum en tijd zijn getrouwd, dat ze als eerste het patent op een bepaald idee hebben vastgelegd of als eerste een huis hebben gekocht. De Settlement Layer is revolutionair ten opzichte van de huidige werkwijze waarbij papieren contracten worden voorzien van datum, tijd en handtekening. Dergelijke papieren documenten zijn eenvoudig te vervalsen en vereisen vertrouwen tussen de betrokken partijen.

Satoshi Nakamoto lost met de bitcoin een aantal problemen op:

1) Het gebruik van rekenkracht om herbruikbare tokens te berekenen, kost veel geld. Deze werkzaamheden worden uitgevoerd door zogenaamde miners. Wanneer ze een puzzelopdracht oplossen, krijgen ze het blok en voor elk blok dat ontdekt wordt, krijgen miners een beloning, bestaande uit bitcoins en transactiekosten.

2) Met PoW en RPOW kun je blokken genereren, maar zonder datum en tijd zijn deze blokken waardeloos en dus niet geschikt voor de opslag van tokens. Dankzij het gebruik van een timestamp is er aantoonbaar bewijs dat een blok op een bepaalde datum en tijd is gecreëerd en dat de transactie op die datum en tijd is uitgevoerd.

3) Dankzij RPOW is het voor een aanvaller duur om de bitcoin blockchain te manipuleren. Een hacker moet immers 51% van alle rekenkracht bezitten om de controle over de blockchain te krijgen. Een hacker zou dan wel kunnen bepalen hoeveel blokken er worden toegevoegd en zou het protocol kunnen wijzigen, maar kan niet de saldi van alle gebruikers wissen.

4) Voortbordurend op punt 3 is er voor bitcoin zwaarte geïntroduceerd om te voorkomen dat de blokken te snel achter elkaar worden geproduceerd. De ideale productietijd per blok is tien minuten. Dit is de inflatiesnelheid en alle nodes krijgen de kans om een transactie/nieuw blok op tijd te versturen.

Omdat de bitcoin blockchain een opensource technologie is, kan deze voor eigen doeleinden worden aangepast en ingezet in een eigen bedrijfsomgeving/netwerk.

De whitepaper over bitcoin is hier te vinden: https://bitcoin.org/bitcoin.pdf