Blockchain-tech: meer dan cryptovaluta

Als je aankondigingen van start-ups en grote bedrijven moet geloven, staan we op het punt een flinke omslag te maken: blockchains moeten zorgen voor een revolutie in de handel, logistiek en industrie. Zonder dat de betrokken partijen elkaar hoeven te vertrouwen. Maar er doen veel onzinverhalen de ronde, waardoor het lastig is te zien welke problemen blockchain écht kan tackelen.

Jan Mahn en Alieke van Sommeren

Grote industriebedrijven investeren fanatiek in de blockchain. Onze Oosterburen hebben een blockchain-strategie op overheidsniveau, waarin onder andere het gebruik binnen de wetenschap wordt beschreven. In Nederland is er de Dutch Blockchain Coalition, een samenwerking tussen overheid, kennisinstituten en het bedrijfsleven. De missie van de DBC is om betrouwbare en maatschappelijk geaccepteerde (en robuuste) blockchaintoepassingen te bevorderen. Een aantal elementen van de blockchain zijn gebruikt in een (test met een) app die grenscontrole met een paspoort vervangt. Die elementen worden ingezet om data te verifiëren en vervalsing van gegevens tegen te gaan.

In België is er onder andere het Blockchain-on-the- Move-project om met blockchaintechnologie burgers een ‘zelfbeheerde identiteit’ (Self-Sovereign Identity, SSI) te bieden voor de interactie met overheden, organisaties en bedrijven. Er is ook een concept voor een digitale kluis waarin burgers zelf de controle en het beheer over hun data moeten krijgen. Vanuit de Europese commissie is er het EU Blockchain Observatory en Forum, gericht op het versnellen van innovaties op het gebied van de blockchain en het ontwikkelen van een EU-breed blockchain-ecosysteem. Genoeg proefballonnen, maar wat is nu een realistisch inzetgebied voor de blockchain?

Bij blockchain denk je al snel aan geldverkeer en handel en een vervanging en vereenvoudiging van het huidige bankensysteem De blockchain, cryptovaluta en bitcoin worden vaak gezien als een en hetzelfde. Dat heeft een historische reden. In 2008 werd door een tot nu toe nog niet geïdentificeerde persoon onder het pseudoniem Satoshi Nakamoto een whitepaper uitgebracht voor de cryptomunt bitcoin. Daarin duikt het begrip blockchain helemaal niet op, maar toch is de samenhang tussen de twee begrippen altijd blijven hangen.

Hier gaat het om toepassingen waarbij de blockchain geen vervanging is voor bestaande valuta, maar wordt gebruikt voor het oplossen van problemen binnen de logistiek en industrie. Het basisprincipe van een blockchain heeft namelijk niets met geld te maken. Het gaat om een dataset waarbij opeenvolgende blokken met data aan elkaar geknoopt worden. Dat kunnen meetwaarden zijn of vrachtpapieren of ze kunnen de weg documenteren van ruwe grondstoffen tot een kant-en-klaar product.

Daar waar een blockchain wordt gebruikt, begint het altijd bij geen vertrouwen tussen de betrokken partijen. De basis van de blockchain is een database die alle partijen op hun eigen servers opslaan. Aan het eind van de dataset kunnen blokken met data worden gehangen. Om te zorgen dat wijzigingen achteraf (h)erkend worden, komt er wat encryptie om de hoek kijken. Bij het aanmaken van een nieuw blok wordt de inhoud samen met een hashwaarde van het vorige blok doorgesluisd naar een hashfunctie en de gegenereerde hash wordt opgeslagen. Daardoor zijn alle hashwaarden gebaseerd op de voorgaande blokken. Als je de juistheid van de ketting wilt controleren, heb je alleen de complete dataset nodig en kun je daarna achter elkaar de hashwaarden herberekenen. Als er ook maar één bit is gemanipuleerd, kloppen alle daarop volgende hashwaarden niet meer.

Om te zorgen dat dit systeem werkt zonder dat de betrokken partijen elkaar hoeven te vertrouwen, heb je een algoritme nodig dat besluit wanneer het volgende blok aan de ketting wordt gehangen en zo een ‘nieuwe waarheid’ mag creëren. Bij bitcoin heet dit procedé Proof of Work. Diegene die een blok wil aanmaken moet een rekenklus uitvoeren en een passend resultaat aanleveren. Wie deze taak (die regelmatig lastiger wordt gemaakt) als eerste oplost, mag een nieuw blok schrijven en krijgt als beloning bitcoin.

Het zoeken naar een wiskundige oplossing voor het Proof of Work-procedé vereist veel rekenkracht en energie. Dit is een van de kritieken op de cryptomunt. Blockchains die in bedrijven worden gebruikt, werken anders. Ze zijn meestal niet openbaar, hebben een beperkt aantal deelnemers en worden Private Blockchain of Federated Blockchain genoemd. In plaats van Proof of Work, wat veel energie kost, gebruiken ze Proof of Stake. In het eenvoudigste geval kan dat een simpel recht zijn van de meeste stemmen. De blockchain staat dus niet altijd synoniem voor energieverslindend.

Het principe van zo’n Federated Blockchain wordt duidelijker door een voorbeeld. Een bedrijf in de logistiek biedt koeltransporten aan. Het bedrijf doet zaken met een levensmiddelenfabrikant en levert de goederen aan een supermarkt. De fabrikant wil dan zeker weten dat de goederen de complete rit niet warmer worden dan 4 graden. De supermarkt is ook gebaat bij goed gekoelde producten bij aflevering.

Tot nu toe werkte deze hele keten op basis van vertrouwen. Bij het inladen van de levensmiddelen tekent de fabrikant een document en geeft het document aan de chauffeur van de vrachtwagen. Deze begint met zijn rit, meet regelmatig de temperatuur en vult de temperaturen in op de vrachtbrief. Als hij bij de supermarkt arriveert, tekent iemand voor de ontvangst en bevestigt het continu gekoeld zijn geweest. De chauffeur kan makkelijk frauderen door onjuiste meetwaardes in te voeren en de energieslurpende koeling tussendoor uit te schakelen.

De drie bedrijven zijn nu van plan om een blockchain te gebruiken om manipulatie te voorkomen. Ze worden het met elkaar eens over de regels. Bij elk transport wordt extra informatie gelogd. En een sensor legt elke minuut de temperatuur van de vrachtruimte vast. De drie betrokken partijen richten de blockchaininfrastructuur in binnen hun datacentra en regelen met gangbare netwerktechnieken dat alleen zij toegang hebben tot de omgeving.

Dat de blockchain altijd veilig is omdat daarbij iets met encryptie wordt gedaan, is weer een voorbeeld voor het rijk der fabelen. Een Federated Blockchain moet beschermd worden tegen toegang van buitenaf net als een normale database. Elke betrokken partij krijgt een sleutel om zich aan te melden.

Elke vrachtwagen krijgt een temperatuursensor, gps-module en een modem om draadloos meetwaarden en locaties door te seinen. Elk event, bijvoorbeeld een nieuwe meting, kan het starten van een programma triggeren. Afhankelijk van het systeem noem je deze programma’s Chaincode of Smart Contract. Zo’n klein programma kan bijvoorbeeld zorgen dat de meetwaarden worden gelogd en bij het overschrijden van een grenswaarde de transporteur een boete krijgt opgelegd.

Het voorbeeld van zonet laat ook zien welke problemen de techniek nog niet heeft verholpen: in elke toepassing waar het om items in de echte wereld gaat (bijna alle blockchain-scenario’s waarbij het niet om cryptocurrency gaat), heb je een interface met de buitenwereld nodig. In de onderzoekswereld worden deze feeds naar buiten Oracle genoemd. Het kan gaan om een hardwaresensor of om soft ware zoals een API die externe data ophaalt. Alle problemen die op het kruispunt van de blockchain en de echte wereld opduiken, noem je daardoor een Oracle-probleem.

We kunnen daar een aantal voorbeelden van noemen. De chauffeur uit ons voorbeeld kan een sensor losschroeven, in een kleine koelbox in zijn cabine leggen en om energie te besparen de koeling van de vrachtwagen uitschakelen. Als je daar geen technische oplossing voor vindt, kun je je de moeite van de drie partijen voor het gebruik van de blockchain beter besparen. Anders krijg je maar een klein beetje meer vertrouwen met een hoop meer werk.

Het probleem gaat veel verder dan dat. Stel dat de super markt ook de blockchain wil gebruiken om aan de klanten te bewijzen waar de waren vandaan komen. De supermarkt kan dan QR-codes op alle verpakkingen laten plakken, met voor elk product een eigen nummer. Deze nummers worden bij de fabrikant toegewezen aan een transport.

De klant kan de code scannen en via een website krijg je de historie van het product te zien. Maar zonder vertrouwen werkt dit niet. De klant ziet niet de inhoud van de blockchain en kan ook geen kopie downloaden omdat de toegang (om een goede reden) is beperkt tot de drie betrokken partijen. De klant ziet slechts een door een webserver geserveerde set data. De server is van de supermarktketen en heeft toegang tot de blockchain. De klant moet de supermarkt dus op zijn blauwe ogen geloven dat de data echt uit de blockchain komt. De meetwaarden kunnen net zo goed uit een randomdata-generator komen. En de klant moet ook erop vertrouwen dat de code ook echt bij het transport van het gekochte artikel hoort. Een barcode kopiëren is nu eenmaal makkelijker dan een met encryptie afgeschermde blockchain manipuleren. Het totale systeem is zo sterk als de zwakste schakel.

Je kunt aannemen dat bedrijven die een blockchain- oplossing willen gebruiken dit soort problemen van tevoren goed afwegen en daar of oplossingen voor vinden of conventionele technieken gebruiken die relatief weinig moeite kosten om op te zetten. In de realiteit is de aantrekkingskracht of fascinatie voor de blockchain sterker dan gezond verstand. De Franse super marktketen Carrefour heeft levensmiddelentracking ingevoerd voor een aantal prijzige producten. De klant kan een QR-code scannen en ziet op een bijbehorende website de levensloop van bijvoorbeeld een kip. De data ligt, volgens het persbericht, veilig opgeslagen in een blockchain die niet te manipuleren valt. We hebben nagevraagd waar die blockchain ligt opgeslagen. Het antwoord was: in een datacentrum van Carrefour. Niet verdeeld over de infrastructuur van de supermarkt, leveranciers, slachterij en fokker. Als klant kun je dus niets anders dan vertrouwen op die blauwe ogen.

Achter de webinterface van Carrefour zou een blockchain zitten. De klant moet daar maar op vertrouwen, een bewijs dat dit zo is, is er niet.

Het probleem was relatief eenvoudig op te lossen geweest met een SQL-database, maar dat is PR-technisch niet bepaald spannend te noemen. Niemand zit te wachten op koppen als ‘Carrefour gebruikt SQL-database met API’. Dat is ook de kern van het probleem. Slechts in weinig gevallen is er sprake van meerwaarde als bedrijven samenwerken en gezamenlijk een probleem tackelen met een blockchain. Dat is pas als het ontbreken van vertrouwen ertoe leidt dat je een onafhankelijke derde partij (notaris, bank) moet betalen om het vertrouwen te bevestigen. In de praktijk zijn er niet veel succesverhalen. Het ‘net niet’ voorbeeld van Carrefour waarbij het meer om PR dan om noodzaak gaat, zien we echter veel vaker.