De ontwikkeling van blockchain lijkt te verschuiven van publiek en permissionless naar privaat en permissioned, waarbij systemen onderling communiceren en besluiten nemen.
Voor Hanna Arendt [1] betekent het begrip publiek in de eerste plaats “dat alles wat in het openbaar verschijnt, door iedereen kan worden gezien en gehoord en de grootst mogelijke bekendheid krijgt” (1948:51). Voor Arendt slaat het begrip publiek vooral op de wereld zelf, voor zover die ons gemeenschappelijk huis vormt.
Het publieke kan volgens Arendt worden onderscheiden van het private wat in haar optiek betekent ‘zonder anderen’. Zonder die anderen heb je volgens Arendt: “als privépersoon levende mens geen gestalte, en het is daardoor alsof hij niet bestond”. (1948:60). De begrippen publiek en privaat spelen in de wereld van de blockchain een grote rol. Cryptocurrencies zoals bitcoin en Ethereum worden gezien als publieke blockchains. Nieuwe technologieën, zoals Hyperledger van IBM en het Coco Framework van Microsoft, stellen bedrijven in staat private blockchains met anderen te ontwikkelen.
De Universiteit van Cambridge [2] maakt in een recent verschenen rapport over blockchaintechnologie een aanvulling op de door Arendt gegeven omschrijving van het publieke en het private. In het rapport wordt een onderscheid gemaakt tussen open (publieke) en gesloten (private) blockchains. Open blockchains worden ‘permissionless’ genoemd en zijn in theorie voor iedereen toegankelijk. Voorbeelden hiervan zijn de bitcoin-blockchain en Ethereum-blockchain (smart contracts). Deze blockchains berusten voor hun validatie van uitgevoerde informatietransacties op consensusalgoritmes die gebaseerd zijn op principes als ‘proof of work’ of ‘proof of stake’. De validatie van transacties wordt uitgevoerd door zogenaamde miners die grotendeels hun domicilie in China hebben.
Een specifiek gevolg van de gebruikte consensusmethodes is een exponentieel toenemend energieverbruik door bijvoorbeeld de bitcoin-blockchain die nu vergelijkbaar is met het energieverbruik van een land als Ecuador. Tegelijkertijd kennen de publieke blockchains een lage transactiesnelheid van bijvoorbeeld twintig transacties per seconde door Ethereum. Bij deze publieke blockchains kan elke willekeurige deelnemer: “participate in the consensus process (in practice however often limited by resource requirements such as owning suitable hardware or cryptocurrency)”, zo stelt het rapport van Cambridge (2017:13). Bij een gesloten of ‘permissioned’ blockchain: “only selected parties can make changes to the distributed ledger” (2017:13). Voor Olfati [3] (2007) betekent het realiseren van consensus tussen in netwerken verbonden agents of dynamische systemen: “to reach an agreement regarding a certain quantity of interest that depends on the state of all agents. A consensus algorithm (or protocol) is an interaction rule that specifies the information exchange between an agent and all of its neighbors in the network”.
Consensus
Voor Cachin and Vukolic [4] zijn blockchains, oftewel distributed ledgers, systemen die in staat zijn te voorzien in een betrouwbare dienstverlening aan groepen bestaande uit willekeurige agents, nodes of partijen die elkaar niet volledig vertrouwen. In zijn algemeenheid wordt een op technologie gebaseerde blockchain in deze wereld gezien als een te vertrouwen oplossing voor het gezamenlijk onderhouden en beheren van een tussen de partijen gedeelde status, het bemiddelen bij onderlinge informatietransacties en het zorgen voor een veilige computeromgeving. Een private of ‘permissioned’ blockchain: “is operated by known entities, such as in consortium blockchains, where a member of a consortium or stakeholders in a given business context operate a permissioned blockchain network”, zo stellen Cachine en Vukolic.
De permissioned of private blockchains beschikken over technologische middelen die de identificatie mogelijk maken van aan de consensusprocedure deelnemende agents, nodes of partijen bij het beheren en wijzigen van de gedeelde staat tussen de nodes. Tevens beschikken permissioned of private blockchains over mogelijkheden om te kunnen bepalen welke nodes aan welke transacties mee kunnen en mogen doen. Volgens Cachin en Vukolic communiceren nodes over netwerken en door onderlinge communicatie construeren zij tegelijkertijd in consensus de blockchain. De blockchain bestaat uit blokken waarin het resultaat is opgenomen van de in gezamenlijkheid door de nodes genomen besluiten zonder bij deze besluitvorming te vertrouwen op een centrale autoriteit.
Om deze gezamenlijke vormgegeven dienstverlening mogelijk te maken, maken de nodes gebruik van: “a fault tolerant consensus protocol to ensure that they all agree on the order in which entries are appended to the blockchain”, zo stellen Cachin and Vukolic. Volgens hen zijn op dit moment de meest invloedrijke en toonaangevende algoritmes die communicatie en consensus tussen gedistribueerd opererende nodes mogelijk maken afkomstig uit een familie van algoritmes die bekend staat als Paxos.
Hyperledger
In 2015 presenteert IBM samen met Samsung een proof-of-concept voor een blockchain die gebaseerd is op de ontwikkeling van het Internet of Things (IoT). Zij noemen dit concept: “Autonomous Decentralized Peer-to-Peer Telemetry (ADEPT)”. Zoals IBM en Samsung stellen, geeft de proof-of-concept een beeld van het toekomstig potentieel van een blockchain binnen de ontwikkeling van het IoT. Galleon [5] schrijft over dit concept: “Ultimately, the technology puts digital security and transparency on a whole new level, one that we’ll need as we push further into a future of extreme connectivity”.
Met deze proef legt IBM tegelijkertijd de basis voor de ontwikkeling van het Hyperledger project. Valenta and Sandner [6] stellen in een artikel dat: “Hyperledger Fabric intends to provide a modular and extendable architecture that can be employed in various industries, from banking and healthcare over to supply chains”. Het concept van consensus wordt in Hyperledger breed toegepast en omvat: “the whole transaction flow, starting from proposing a transaction to the network to commiting it to the ledger”. In een white paper [7] wordt gesteld dat Hyperledger een protocol is voor informatietransacties tussen business-to-business- en business-to-customer-toepassingen. Het protocol maakt een nieuwe benadering mogelijk van het traditionele blockchainmodel.
Hyperledger opereert vanuit zijn kern als een private blockchain en is daarmee in staat de toelating van deelnemers aan de blockchain te reguleren of zoals de white paper stelt: “Validators during network setup can determine the level of permission that is required to transact”. Hyperledger is daarmee een duidelijk voorbeeld van een private of ‘permissioned shared ledger’ die: “responds to the multitude of industrial case requirements by providing a secure, robust model for identity, audibility and privacy”. Hyperledger maakt voor het realiseren van consensus tussen meerdere deelnemers over de uitvoering van informatietransacties gebruik van het Practical Byzantine Fault Tolerant protocol, een van de consensus protocollen voortkomend uit de Paxos-familie.
The Coco Framework
In augustus 2017 lanceert Microsoft het Coco framework [8]. In de gepubliceerde white paper constateert Microsoft dat: “Blockchain technology is poised to become the next transformational computing paradigm”. Het Coco framework is volgens Microsoft een ‘consortium first’ benadering. In deze benadering zijn: “member identities and nodes are known and controlled. Actors are often equally mature, with robust and highly controlled IT environments, security policies, and other enterprise characteristics”. Het lijkt er met deze tekst op dat Microsoft zijn ervaring met enerzijds Ethereum en anderzijds Corda probeert te verwerken in een nieuwe blockchainbenadering uitgevoerd door bedrijven. Het Coco framework is een open source-systeem dat ondernemingen in staat stelt sterke maar vertrouwelijke blockchainnetworks met partners in een consortium te ontwikkelen.
De kracht van en de vertrouwelijkheid binnen het netwerk wordt door Coco bereikt door gebruik te maken van Trusted Execution Environments (TEE’s), zoals Intel’s SGX of Windows Virtual Secure Mode. TEE’s maken de constructie mogelijk van zeer betrouwbare netwerken bestaande uit geïdentificeerde fysieke nodes die gezamenlijk de werking van een distributed ledger mogelijk maken. Binnen het gecreëerde netwerk is volgens het Coco white paper consensus noodzakelijk voor alle: “updates to the distributed store, including application transactions, smart contract state, and administrative transactions”. Volgens het white paper is consensus een fundamenteel aspect van elk gedistribueerd netwerk maar vergeleken met publieke blockchain netwerken is het Coco netwerk uniek doordat binnen dit netwerk elke virtuele node volledig kan vertrouwen op elke andere binnen het netwerk aanwezige virtuele node. Volgens het Coco white paper zullen in eerste instantie Paxos consensusalgoritmes binnen het framework worden geïntegreerd, maar is het framework zo ontworpen dat daarna ook elk ander consensusalgoritme kan worden geïntegreerd.
Conclusion
De aard van de ontwikkeling van blockchaintechnologie lijkt langzaam maar zeker te verschuiven van publieke en permissionless blockchains naar private en permissioned blockchains die systemen in staat stellen onderling te communiceren en besluiten te nemen. Zoals van Lier [9] (2017) stelt: “The new technological phenomenon that is blockchain, is based on interconnections and intercommunication, interaction and decision making between a diverse range of systems”. Nieuwe en op een combinatie van hard- en software gebaseerde systemen worden ook wel cyber-physical genoemd. Cyber-physical systems worden door Acatech omschreven als op software gebaseerde systemen die steeds vaker aanwezig zijn in ons dagelijks leven en werk zoals auto’s, smart televisies, drones of hartbewakingsdiensten. Door deze cyber-physical systems te verbinden in netwerken: “in a variety of different ways and incorporating data and services from global networks, they have or are being transformed into integrated, comprehensive solutions that are increasingly pervading and connecting every area of our lives”.
Software speelt voor het functioneren van deze apparaten een cruciale rol en maakt de verbinding mogelijk tussen het fysieke – waarin het cyber-physical system aanwezig is – en het virtuele domein van de algoritmes en software en de daaruit afkomstige data en informatie. De combinatie van hard- en software en hun onderlinge verbindingen maakt zelforganisatie door deze systemen mogelijk door gebruik te maken van standaardprocedures. Zelforganisatie door cyber-physical systems kan, zo stelt Acatech [10], hele fabrieken en daarin aanwezige productiemiddelen in staat stellen zichzelf aan te passen en het productieproces en de daaropvolgende logistiek te optimaliseren aan veranderende eisen van individuele klanten naar meer gepersonaliseerde producten. Acatech stelt hierover: “Selforganization through goal-oriented negotiation of work-pieces, equipment and material flow systems results in these processes becoming significantly more flexible – whilst today they are based on a central planning approach, in the future will they be characterized by a decentralized optimization approach”.
Om deze visie van Acatech te realiseren is zoals Swan and Fillipi [11] (2017) stellen de ontwikkeling van nieuwe kennis noodzakelijk binnen een nieuwe context van een gecombineerd fysiek en virtueel domein, waarbinnen zoals Swan en Fillipi stellen: “tightness of linkage of control relationships is unconfirmed, both initially and persistently”. One of the challenges is the quality of correspondence between the domains given their different natures: the virtual world is quantitative (digital ones and zeros), and the physical world is qualitative (messy variable irrational). These are early days in the experimental process of the computational equivalents of human based qualities such as trust and truth (2017:615). Hopelijk wordt hun oproep voor het ontwikkelen van nieuwe en fundamentele kennis gehoord en zal deze kennis ons als mens helpen bij het ontwikkelen, implementeren en gebruiken van de nieuwe onderling verbonden combinaties van hardware, algoritmes en software.
Alleen door nieuwe kennis zijn wij in staat zijn de snel ontwikkelende nieuwe en onderling verbonden combinaties van fysiek en virtueel beter te analyseren en te begrijpen.
[1] Arendt H. (1958/2015) The Human Condition. The University of Chicago (1958) Duth edition. vertaling Houwaard C. Amsterdam | Boom ISBN 9789085066781
[2] Hileman G. and Rauchs M. (2017) Global blockchain benchmarking study. Cambridge Centre for alternative Finance. University of Cambridge Judge Business School
[3] Olfati-Saber R., Fax A.J. and Murray R.M. (2007) Consensus and Cooperation in networked multi agent systems. Proceedings of the IEEE, vol. 95, no. 1, January 2007. Pp. 215-233
[4] Cachin Chr. and Vukolic M. (2017) Blockchain Consensus Protocols in the Wild. 31st International Symposium on Distributed Computing (DISC 2017) Editor Richa A.W. Article no 1 pp. 1-16. Leibniz International Proceedings in Informatics.
[5] Galeon D. (2017) https://futurism.com/ibm-just-launched-blockchain-beyond-currency/
[6] Valenta M and Sandner Ph. (2017) Comparison of Ethereum, Hyperledger Fabric and Corda. FSBC Working Paper. Frankfurt School Blockchain Center, June 2017
[7] Hyperledger whitepaper. https://docs.google.com/document/d/1Z4M_qwILLRehPbVRUsJ3OF8Iir-gqS-ZYe7W-LE9gnE/edit#
[8] Microsoft. (2017) The Coco framework. Technical overview. Published August 10, 2017.
[9] Lier van B. (2017) Can cyber-physical systems reliably collaborate within a blockchain. Metaphilosophy, vol. 48, no 5 October 2017 pp. 698-711
[10] Geisberger E. and Broys M. eds. (2015) Living in a networked world. Integrated research agenda Cyber-Physical Systems. Acatech Study, March 2015
[11] Swan M. and Filippi de P. (2017) Toward a Philosophy of Blockchain: A Symposium. Metaphilosophy, vol 48, no 5, October 2017 pp. 603-619.
