In Het vorige artikel, hebben we samen de eerste delen van de Bitcoin White Paper bestudeerd. We hebben ontdekt dat het oorspronkelijke doel van Bitcoin is om een peer-to-peer elektronisch betalingssysteem aan te bieden dat gebaseerd is op cryptografisch bewijs in plaats van vertrouwen.
We hebben ook gekeken naar de principes die in de eerste paar delen van het Witboek zijn uitgelegd:
digitale handtekeningen;
De gedistribueerde tijdstempelserver;
En een bewijs van werk.
In dit tweede hoofdstuk gaan we samen verder met onze verkenning van het Witboek, vanaf deel 5, waar we gebleven waren, tot aan het einde van het document.
In dit vijfde deel van het Witboek beschrijft Satoshi hoe Bitcoin-nodes werken. Merk op dat op dat moment de moeilijkheidsgraad van proof-of-work op Bitcoin laag was. De mijnbouw was dus nog niet zo geïndustrialiseerd als nu, en elk knooppunt nam automatisch deel aan dit proces.
Satoshi vat de basiswerking van het Bitcoin-systeem prachtig samen in slechts enkele punten:
Nieuwe transacties worden naar alle knooppunten verzonden;
Elk knooppunt verzamelt de nieuwe transacties in een blok;
Elk knooppunt werkt aan het vinden van een moeilijk bewijs van werk voor zijn blok;
Wanneer een node een proof-of-work vindt, zendt het het blok uit naar alle andere nodes;
Knooppunten accepteren de blokkering alleen als alle transacties geldig zijn en nog niet zijn uitgegeven;
Knooppunten geven aan dat ze het blok accepteren door te werken aan het creëren van het volgende blok in de keten, waarbij de digitale vingerafdruk van het geaccepteerde blok als vorige afdruk wordt gebruikt.
De andere twee paragrafen in deze sectie beschrijven hoe het Bitcoin-netwerk zelf werkt. In het bijzonder legt Satoshi ons uit welk gedrag de knooppunten moeten aannemen in geval van een splitsing van de keten.
Aangezien de proof-of-work van Bitcoin leidt tot kosten in CPU-tijd en elektriciteit om stemmen te vermenigvuldigen, moesten we een stimulans vinden om deel te nemen aan mining. In dit gedeelte wordt beschreven hoe miners kunnen worden betaald met Bitcoin.
In eerste instantie is deze economische stimulans gebaseerd op de creatie van nieuwe bitcoins ex nihilo. Dit maakt het mogelijk om een prestatiebonus te creëren en tegelijkertijd de circulatie van de geldhoeveelheid te waarborgen. Het voordeel van dit distributieproces is dat er geen tussenkomst van een centrale autoriteit voor nodig is.
Satoshi vertelt ons dat deze stimulans op de lange termijn ook uitsluitend gebaseerd kan zijn op transactiekosten voor Bitcoin. Hierdoor kan een monetair systeem worden gecreëerd dat volledig niet-inflatoir is.
📌 Wist je dat? Hoewel het idee van een eindige geldhoeveelheid in deze paragraaf wordt besproken, moet worden opgemerkt dat Satoshi Nakamoto nooit de beroemde limiet van 21 miljoen noemt in het Bitcoin-witboek.
Deze stimulans wordt via de eerste transactie in elk blok aan de miner uitgekeerd. Het is een speciale transactie, genaamd „coinbase”, waarmee de winnende miner transactiekosten kan innen en nieuwe bitcoins kan aanmaken.
In dit zevende deel kunnen we ontdekken hoe Bitcoin-blokken worden gebouwd. Ze hebben een kleine koptekst met metagegevens. Transacties worden daarentegen gestructureerd met een cryptografische accumulator die de „Merkle Tree” wordt genoemd. Op deze manier kunt u een heel klein overzicht krijgen van alle transacties in een blok. Deze samenvatting, genaamd „Merkle Root”, is opgenomen in de kop van elk blok.
Merk op dat sinds de implementatie van SegWit in 2017 er nu 2 verschillende Merkle-bomen in hetzelfde Bitcoin-blok zitten.
Door de Merkle-structuur te gebruiken om transacties in een blok te organiseren, kunnen Bitcoin-gebruikers ervoor kiezen om geen volledig knooppunt te gebruiken om opslagruimte te besparen. Ze hebben de mogelijkheid om alleen de koptekst van elk blok te behouden, terwijl ze de mogelijkheid behouden om elke transactie te verifiëren door bewijs aan te vragen bij de volledige nodes.
Deze optie noemen we nu een lichtgewicht knooppunt of een SPV-knooppunt (Simplified Payment Verification).
In de laatste paragraaf van dit deel waarschuwt Satoshi ons echter voor de behoefte aan vertrouwen die dit type lichtgewicht knoop vereist in vergelijking met een volledige knoop.
Waarden combineren en scheiden
Het negende deel van het Witboek beschrijft hoe bitcoinmunten kunnen worden beheerd binnen een transactie. We leren dat het mogelijk is om munten samen te voegen en te verdelen binnen dezelfde transactie.
Transactiegegevens bepalen welke bitcoinmunten worden gebruikt om te betalen. In ruil voor het gebruik van UTXO's als ingangen is het mogelijk om nieuwe UTXO's als uitgangen te creëren. Deze uitgangen vertegenwoordigen dus de bestemmingen van betaling.
Dit betekent dat de som van de outputs van een Bitcoin-transactie kleiner moet zijn dan of gelijk moet zijn aan de som van de inputs. Het verschil tussen in- en uitgangen vertegenwoordigt transactiekosten die door de miner kunnen worden geregenereerd.
Privéleven
In dit tiende deel legt Satoshi Nakamoto het privacymodel van het Bitcoin-protocol uit.
Hij vertelt ons dat in het traditionele banksysteem de privacy van gebruikers wordt gehandhaafd, aangezien transacties niet openbaar worden uitgezonden. Met andere woorden, wanneer u uw stokbrood met uw bankkaart betaalt, is alleen de bank op de hoogte van uw betaling.
Het probleem met het Bitcoin-protocol is dat het een openbare aankondiging van alle bestaande transacties vereist. Dit is wat het mogelijk maakt om dubbele uitgaven te vermijden. Het privacymodel van Bitcoin is dus gebaseerd op de scheiding tussen de identiteit van gebruikers en hun transacties.
Tot slot beschrijft de laatste alinea van dit deel 10 hoe we als gebruiker onze privacy kunnen verbeteren. Hij legt uit dat voor elke nieuwe transactie een nieuw paar cryptografische sleutels kan worden gebruikt. Daarom raden we je vandaag aan om elke keer dat je een bitcoinbetaling ontvangt een nieuw leeg adres te gebruiken.
Satoshi laat ons ook weten dat het onmogelijk is om een verband tussen verschillende munten te vermijden als ze worden gebruikt als input voor dezelfde transactie. Dit is wat we in het vorige deel de „fusie” van UTXos noemden. Deze onchain tracking-heuristiek is nu bekend onder de afkorting „CIOH” voor „Common-input-ownership heuristic”.
Deze laatste paragraaf toont alle vooruitziende blik van Satoshi Nakamoto aan, want zelfs vandaag de dag zijn hergebruik van adressen en CIOH de twee belangrijkste heuristieken die ketenanalysebedrijven gebruiken om uw transacties te traceren. Hieruit blijkt dat hij al een grondig begrip had van zijn protocol en de implicaties ervan in de toekomst.
Berekeningen
Het laatste deel van de whitepaper is waarschijnlijk het meest complexe van allemaal. Satoshi toont ons een scenario waarin een aanvaller probeert zijn bitcoins dubbel uit te geven door daarbij de eerste ontvanger van de betaling schade toe te brengen.
Stel dat Oscar (de aanvaller) bijvoorbeeld 2 bitcoins naar Alice heeft gestuurd. Zijn transactie is opgenomen in blok nr. 403. Daarna probeert Oscar dezelfde 2 bitcoins opnieuw uit te geven, wanneer hij ze normaal niet meer heeft, om ze naar Bob te sturen.
Hiervoor moet Oscar blok 403 herhalen door de betalingstransactie aan te passen naar Alice, ook al is dit al bevestigd in de blockchain. Hij gaat een alternatief blok voorstellen dat door de eerlijke keten niet zal worden geaccepteerd. Hij moet daarom al het bewijs van werk dat al sinds blok 403 aan de eerlijke keten is gedaan, opnieuw uitvoeren om te proberen het te overwinnen. Als deze aanval slaagt, is het gevolg dat Alice de betaling van Oscar heeft geaccepteerd, maar uiteindelijk zonder Bitcoin zit.
In dit laatste deel wil Satoshi aantonen dat de moeilijkheidsgraad van deze aanval exponentieel toeneemt met de nieuwe blokken die zijn toegevoegd sinds de waargenomen blokken (nr. 403 in ons voorbeeld). Het doel is om een redelijk aantal bevestigingen te kunnen bepalen op basis waarvan de ontvanger van een transactie deze als probabilistisch onveranderlijk kan beschouwen. Om de kans op succes van deze aanval te modelleren, bepaalt Satoshi dat de voortgang van de aanvaller een Poisson-wet volgt.
Het geeft ons dan de kans dat de aanvaller slaagt in zijn aanval (p), op basis van het aantal blokken dat is gedolven over de geobserveerde (z) en door uit te gaan van een aandeel van 10% van de totale rekenkracht van de aanvaller (q).
Hij voert zijn modellering een tweede keer uit, dit keer in de veronderstelling dat de aanvaller 30% van de totale rekenkracht van het netwerk heeft.
Zoals je kunt zien, neemt de kans op succes van deze aanval (p) heel snel af met elk nieuw blok dat wordt gedolven. Na een bepaald aantal blokken wordt deze kans belachelijk laag. Dit is vooral de reden waarom we u vandaag adviseren om op 6 bevestigingen te wachten om een Bitcoin-transactie als onveranderlijk te beschouwen. Als de aanvaller niet in staat is om een rekenkracht van meer dan 50% van het totale netwerkvermogen te behouden, kan hij dit type aanval niet uitvoeren.
Het systeem is veilig zolang eerlijke knooppunten gezamenlijk meer CPU-vermogen beheren dan dat van elk van de coöperatieve aanvalsknooppuntgroepen.
Conclusie
Ter afsluiting van zijn paper herinnert Satoshi Nakamoto eraan dat het doel van Bitcoin is om een elektronisch transactiesysteem aan te bieden dat geen enkele vorm van vertrouwen vereist. Hij herinnert er ook aan dat zijn protocol het mogelijk maakt om het probleem van dubbele uitgaven aan een peer-to-peer monetair systeem op te lossen.
Het netwerk is robuust in zijn ongestructureerde eenvoud.
Hij legt ons ook uit dat Bitcoin-knooppunten vrij het netwerk kunnen verlaten en zich bij het netwerk kunnen aansluiten door overeenstemming te bereiken over de keten met de grootste hoeveelheid geaccumuleerd werk.
Tot slot citeert Satoshi de referenties die hem in staat hebben gesteld om tot deze reflectie te komen. In het bijzonder ontdekken we het werk van Wei Day op B-geld, een van de voorouders van Bitcoin die nooit het daglicht heeft gezien. Onder deze referenties bevindt zich ook het werk van Adam Back over protocol Hashcash, het denial of service-aanvalsweerstandsysteem dat de inspiratie vormde voor het bewijs van werk van Bitcoin.
Dit korte boek van slechts 9 pagina's legt ons op een duidelijke en beknopte manier de werking en doelstellingen van Bitcoin uit. Hoewel het protocol sinds 2008 sterk is geëvolueerd, blijven de belangrijkste richtlijnen ongewijzigd, ongeacht de actie van de maker. Het is daarom altijd interessant om terug te gaan naar dit Witboek, evenals naar de paar berichten die Satoshi Nakamoto ons op de online forums achterliet voordat hij het project in april 2011 verliet.
.png)
.png)
.png)
.png)
.png)
