Self Sovereign Identity can do just fine, blockchain-less

Self Sovereign Identity can do just fine, blockchain-less

KERI, an open protocol for identifiers

Published in Dutch on Tweakers

Authentication is the big problem on the Internet. There is no portable authentication layer in the Internet protocol, like phone number portability between phone providers. This has been a problem since the beginning: how do you prove that a user or other entity is who they say they are? Authentication is also the basis for the term SSI or self sovereign identity, popular in policy documents today. How can you control your own online identity? And at least as important: how can you ensure that others do not abuse it?

Since another term became popular, namely the word “blockchain,” many were looking at the possibilities that these more or less decentralized systems could offer. It seemed an ideal component for decentralized orchestration of online identity. Yet there are drawbacks to this, perhaps the biggest of which is platform dependency which means the identifier isn’t portable and sovereign.

This had to change, thought Sam Smith, creator of KERI or Key Event Receipt Infrastructure. After first enthusiastically collaborating on a large identity project based on a blockchain, he discovered that you do not need a blockchain or other shared database for an online identity or online identifiers. Basically all you need is a secret key that underlies your entire online identity, or: a public private key infrastructure resulting in a self-certifing identifier or SCID.

Smith explains in a few words the problem his system solves: “The Internet has an authentication problem and KERI solves that. There is no authentication layer in the Internet protocol so additional systems are needed to provide authentication. That’s needed for things like making payments, registering somewhere or the domain name system DNS. To know if a domain is really what it says it is, we use certificates but those have fundamental flaws. What you need is a trust layer that can trust all the applications on top of it. That requires a protocol that is not tied to any given trusted entity, trusted platform or trusted infrastructure. It must be zero-trust.”

Before we go deeper into KERI and how it works, it’s good to briefly review the basics of KERI and so much else on the Internet, namely the use of public and secret keys and the application of hashing techniques.

Public key infrastructure PKI

The basis of KERI is to manage a secret key. From that key, all kinds of other keys can be generated. That always seemed like an impossible task for “ordinary” people, so all kinds of systems were devised to circumvent that. However, since the advent of bitcoin and the whole crypto currency boom, people have become increasingly used to dealing with secret keys. More and more systems have also been devised to practically deal with them. According to Smith, this means that most people should be able to manage a secret key themselves without problems in order to manage their own key event log file or KEL, the basis of KERI. A KEL keeps track of changes of secret and derived keys and produces a verifiable data strcuture. In addition, key rotation also solves the problem of your secret key becoming known for any reason. 

That all sounds complicated to the outsider. Smith refutes that. “In fact, it’s relatively simple,” he says. “Simple enough to go all the way to the basics of the system and not even have to dive into very complex stuff. A little basic knowledge of cryptography, software, algorithms and consensus mechanisms is enough.” 

In essence, this amounts to relatively old technology: hashes and digital signatures. 

I speak to Smith about his work via Google Meet on Ascension Day 2022. Nine o’clock in the evening here, one o’clock in the afternoon there. “How much time do we have?” he asks. “Somewhere between half an hour and three-quarters of an hour,” I say. It turned into well over an hour. It’s fascinating stuff, and the little game of signing each other’s public keys all the time and thereby proving that you are who you are can be carried on endlessly. There are also an awful lot of interesting side paths to discuss that are of interest. Like how to make it easier to manage secret keys in the future. But also how you can effortlessly give others within a company or institution responsibility over specific matters with just a digital signature from someone who has the right to make such a decision. Or, of course, simply proving that you are indeed eighteen years of age or older when buying alcohol without giving away anything other than the assurance to the retailer that you are indeed over eighteen, and nothing else. 

What preceded the conception of KERI?

“In late 2014, I had some colleagues who were part of a startup that wanted to build a reputation system based on decentralized technology. It was called The World Table and they believed that the internet was broken from the point of view of social networks and people commenting on websites. Trolls were a big problem and they saw an opportunity to use decentralized technology to fix those problems.”

“My colleagues thought they needed artificial intelligence for their project. One thing led to another and they asked me to look into it. I had done some pioneering work in reinforcement learning back in the 1990s, where an artificial intelligence learns from its own experiences, among other things at a university in Florida. It seemed very interesting and I left the company I was working for and joined the startup.”

“Soon I found out that for an online reputation system you need a decentralized identity system. I wrote a number of whitepapers , but before we could get started, we ran out of money. In those white papers I did describe the idea of self-certifying identifiers and that idea stuck.”

“Not much later I got in touch with Evernym, an identity space company and they had just made the move to decentralized identity. They came across my white paper and they hired me. I wrote a white paper Identity Systems Essentials which was the basic design that later became Sovrin. Evernym did an initial coin offering or ICO and started the open source organization Sovrin.”

“The idea of Sovrin is that you can build an interoperable identity system with a public blockchain or public ledger. Only then everyone has to use the same ledger and that’s the big stumbling block: you get ledger wars from it.” 

Briefly, he explains that it is certainly possible to connect different blockchains and the like via bridges, rollups, atomic swaps and other systems, but in his view that is stitching things together. A blockchain is very good for tracking and performing transactions and ordering them globally over time. This helps to prevent that something can be spent twice, the well-known double spending problem, but this ordering is not necessary for an identifier, because it refers to an identity. Smith went in search of a solution that did not require a blockchain or other shared database.

“In our idea, you manage secret keys that control an identity, or more precisely, an identifier. That led us to design a protocol and not a platform. We named that protocol KERI. One of the main requirements for the protocol was that it had to be able to work anywhere on the Internet. It also had to be namespace agnostic and ledger agnostic. The whole thing had to provide a verifiable data structure that is also portable. In other words, it doesn’t matter where you host the file and yet anyone can verify the public keys and key state. So you get a truly decentralized identifier system, without shared management. The essential property we call “end-verifiability” means that the key state can be verified by anyone, anywhere, and any time. This is the ultimate most granular form of zero-trust.”

How does KERI actually work?

In essence, KERI is a type of decentralized public key infrastructure or PKI. The owner of a public key or identifier can prove that he is in possession of the corresponding secret key where the key event logs or KELs are the basis of the system. In this way, someone can prove ownership of a self-certifying identifier or SCID. A SCID is an identifier that can be proven using cryptography to be the only identifier linked to a specific public key, without the need for a blockchain or other database structure.

When modifying keys, someone can prove control over the new public keys without having to rely on anyone else. Anyone can keep their own key event log, but others can also keep and sign it. Such a witness is an additional facility to prove cheating if someone cheats. 

To avoid problems around exposure of secret keys, such as through theft, carelessness, brute force attacks and the like, pre-rotation, or a way to protect the next secret key, is used. New keys can be generated in the private wallet for future use. 

A KERI identifier can have multiple types of events added to it via its log, the KEL, that involves different PKIs . Nevertheless, at any given time only one secret key is active as controller of the KEL. That being active of only one secret key, can be done by pre-rotation. Such a thing would not be possible on a blockchain system, since that would involve a transaction. 

In pre-rotation, a controller digitally signs the next public key and adds that proof of signing to the key event log. That way, in the future, it is only possible to use exactly that announced key and no other. This key is not in the log as a public key, but as a hash, so that future public keys are not readable before they are used.


Example : Is the secret key of public key A compromised? Get the next public key B from your wallet and that way you use the next secret key for signing future documents. Future secret keys don’t have to be in the same place as the active device you’re currently using, or as Smith puts it, you can store all that in a safe in a mountain with an army of navy seals out front.

Because KERI identifiers and event logs are self-certifying, they can use any system as a witness, as long as the system in question can store and return data. So other key event logs, but also blockchains, traditional databases, file systems, etc. In this way, key event logs form signed hashed data structures that provide a verifiable key state.

Because everything relies on cryptographic links, KERI identifiers can be linked together in such a way that it is always provable who or what has ever verified an identifier or what permissions have been granted to an identifier. In this way, a government can be a reliable source for verifying an identity and a company can identify a person as authorized to sign. Or, conversely, revoke that authority. In this way it is possible to create an entire hierarchy of identifiers.

This works with the functions that KERI adds to identifiers, namely: inception, pre-rotation, rotation, delegation, and revocation. In addition, there are numerous derived and ancillary functions. Think of functions such as signing, committing (of data) that remain verifiable up to the source of the trust: the public-secret key pairs that the controller generated in his vault in his mountain, without having to trust intermediate parties.

So how does that work with, say, something like a personal identity, how do I prove it?

“Very simply, you create a verifiable link between a natural person and a cryptonymous identifier.”

And what does such a cryptonoumos identifier mean?

“Which is derived from your public-secret key pair in the beginning, but that identifier remains. So, you can rotate your keys, but you keep the same identifier. The key event log says, ‘here are the keys that control the identifier and no one else can create them.’ Then a reputable entity, the government for example, says, ‘I’m going to challenge you, natural person, to prove to me that you are the custodian of this identifier’. You can prove that by signing something with the secret key. I can verify that your signature can only come from the secret key if I have your public key, which proves that you have control over it. Then I, the government agency, will issue a certificate that says, “this is signed by the government’s crypto-anonymous identifier that is universally published so that everyone can verify that it is correct. Because the public identifier that you, the natural person with this name and personally identifiable information, is the controller of this crypto-anonymous identifier, this person is the controller of the secret keys.”

“We prefer to call it ‘autonomic identifier’ rather than crypto-anonymous, because that’s a bit easier to pronounce and better conveys the idea of self-governance. Self-governing because it is controlled by the custodian of the secret keys, not another entity. Yet for the purpose of determining the identity of you as a natural person, the reputable entity has made the connection with your identifier. This allows us to say, ‘okay, officially this identifier belongs to you, natural person’.  So with that certificate, if you’re willing to show it, you can prove who you are. Or you can apply it in a privacy-protecting way in that you can prove through cryptographic links that you are, for example, old enough to buy liquor, but without having to give up anything about yourself. GLEIF does this not for natural persons, but for companies and institutions. And that makes pretty good sense: they sign a lot all day long.”

“Many people who know a lot about blockchains say: it can’t be done! Now my challenge is to explain that it can. So in the meantime, that’s gotten through to GLEIF , the Global Legal Entity Identifier Foundation, sort of the W3C for identifiers.”

How can I practically shape all that as an end user? What do I need?

“You need a device that can do cryptography, so something like a cell phone or other device with similar capabilities. In those devices there’s a secure enclave or something, that’s not such a problem.”

And what if I lose the lot? Backup?

“You need a backup of the secret keys, but that’s not a problem these days. A password manager, a hard copy backup, or mechanisms to share secrets. Since the advent of Bitcoin and many wallets, the options around backups have gotten better and better. But the importance of KERI is to be a good protocol, not to build a good user interface. That’s what others do.”

And what about people who can’t or no longer operate these kinds of systems themselves? 

“Now that’s the beauty of delegation: if you build delegation into identity systems, then you can prove that someone is a guardian; the whole chain is verifiable.”

“But it’s interesting, you’re talking about usability now. That’s something that does get solved. The problem is: if you sacrifice security for usability, you lose trust.”

The latter, trust, is one of the Internet’s biggest problems, according to Smith: trust cannot be moved over the Internet.

“Web 3.0 is intended to increase trust,” he continues. “But right now, that’s the last thing it does. Everyone thinks it has to be based on blockchains, but that’s not true. It doesn’t have to be based on a shared ledger; instead, it has to be based on a verifiable data structure. One type of verifiable data structure is a blockchain, but I also have one: a verifiable data tree, not just a chain. So in my view, a verifiable data tree is the solution, not a shared blockchain.”

“Why is blockchain not the solution? Because you have to deal with shared governance (governance), and the latter is always a weak point. It makes for high costs and low throughput. Look at Ethereum, right now the transaction costs are bizarre! Now they’re all doing arts and crafts there to get those down with rollups. And then all these complicated systems are being implemented to protect privacy. Just try to manage zero knowledge proofs…”

The latter also has a lot to do with legal issues, such as when buying products and problems with them. Smith explains that such issues call for receipts, for a receipt. “It’s not called key event receipt infrastructure for nothing,” he says. “The basic idea is that agreements are made with receipts that are verifiable. That way, both parties have a legal recourse.”

So it all comes across as quite complex….

“Yet self sovereign identity is relatively simple. The problem is that it comes across as complex. People hear the word ‘blockchain’ and they shut down because they think it’s a big black box. With KERI, I just explained everything down to the fundamentals. Those fundamentals require a little bit of knowledge about cryptography and a little bit about software and a little bit about consensus algorithms, but it’s not remotely as complex as most blockchain systems that are supposed to provide SSI.”

Smith gets up to speed and pulls out NFTs. He mentions the complicated terms of use for the platforms you can get the NFTs from, but ultimately you can get thrown off a platform just like that. “You basically rent an NFT from such a platform, you don’t own anything. You simply don’t need a blockchain for an NFT. It’s just a chain of custody. It’s not much different than the key state. If you have an identifier and you embed it in a hash of a self certified identifier with a key state, then I can verify the origin of the NFT.  After all, an NFT is nothing but an identifier. If I want to transfer ownership to someone else, I simply do a key rotation.”

And the privacy issue?

Authenticity is Smith’s number one most important component. Confidentiality follows immediately and privacy is the least important of the three in his eyes. He calls this PAC: Privacy, Authenticity and Confidentiality. You can have two of the three at a high level. According to Smith, privacy is always the weak point. It’s always difficult to keep protecting that. If you want to jump through too many hoops to do that, you make it impossible. “To protect my privacy now, that’s not that hard. To protect that information in ten years’ time is very difficult. That’s why I structurally choose strong authenticity and slightly less strong privacy protection. When I deal with people, I already lose a bit of privacy. So if I want to protect that forever, I have to go sit on an island, alone. What matters is that I don’t want to be abused by third parties. If I engage with a party, I don’t want a third party to be able to misuse my data. I share information with a party in order to do an activity together, for that party to do that, they need to know certain things about me. I have to be able to trust them and they have to trust me, very specifically for the transaction we are entering into. Now that relationship is structurally abused by third parties. Parties who don’t need to know anything about our relationship. Confidentiality is good enough to prevent third party exploitation. 

The point is to be used, not to use the latest, coolest technique that is also very difficult to implement properly. That’s the principle of KERI: solve a problem in the real world with the minimum techniques needed. The dumber the technology, but still sufficient to solve the problem, the better. ‘Dumb technology’ is freely available, understandable to everyone and easy to implement. In our case: just hashes and digital signature.

With many thanks to Henk van Cann for his expertise and invaluable help in writing this article.

Vrijwel gratis en supersnel: Lightning, de snelle laag  bovenop bitcoin

Vrijwel gratis en supersnel: Lightning, de snelle laag bovenop bitcoin

Dit artikel verscheen eerder op Tweakers

Het Lightning Network, of LN, boven op het bitcoinnetwerk is al jaren de grote belofte om transacties supersnel en praktisch gratis te maken. Inmiddels werkt het systeem al ruim twee jaar naar behoren. Voor de eindgebruiker moet het allemaal heel simpel zijn, maar achter de schermen is het zeer complex om een decentraal, trustless systeem te bouwen. We doken in de techniek achter Lightning. Wat is dat toch met dat decentrale netwerk van nodes dat door echte bitcoins wordt gebruikt boven op de robuuste, maar relatief trage bitcoinblockchain?

Vrijwel direct en bijna gratis

Het LN is een oplossing voor problemen waarmee het bitcoinnetwerk al vanaf het begin te maken heeft: traagheid, een laag maximaal transactievolume en de mogelijkheid van hoge transactiekosten. Dat laatste is afhankelijk van de drukte op het netwerk. Die traagheid van de bitcoinblockchain is er niet voor niets; het is een belangrijk onderdeel van de veiligheid van het systeem. Wil je een snellere blockchain? Kan, maar dan lever je in op veiligheid en foutmarges. Wil je grote blokken van een blockchain? Kan, maar dan lever je onder andere in op de mogelijkheid overal goedkoop en makkelijk nodes te draaien om het netwerk decentraal te houden. We willen hier geen discussie over blokgrootten beginnen, maar in 2017 waren velen het erover eens dat er iets moest gebeuren om snellere, goedkopere en tegelijk kleinere transacties beter te faciliteren. Dit werd later dat jaar mogelijk door de toevoeging van segregated witness, of segwit, aan het bitcoinprotocol.

Transactiefees van ethereum en bitcoin op, visualisatie waarbij transacties als figuurtjes worden voorgesteld en de blokken als bussen die volgeladen worden. Screenshot d.d 4 januari 2022

Segwit kwam niet uit het niets en was al jaren in ontwikkeling. Parallel daaraan werd het LN ontwikkeld naar aanleiding van een whitepaper die in februari 2015 uitkwam. Inmiddels zijn twee Lightning-implementaties leidend: Lightning Labs’ LND-implementatie en Blockstreams c-Lightning-implementatie, maar er zijn meer communityprojecten. Ons verhaal gaat over de basis van Lightning en hoe het werkt.

In de basis werkt Lightning door een peer-to-peernetwerk van betaalkanalen op te zetten in de vorm van smart contracts op de bitcoinblockchain, samen met een communicatieprotocol dat bepaalt hoe deelnemers deze smart contracts moeten opzetten en uitvoeren, schrijft Andreas Antonopoulos in Mastering the Lightning Network. Eigenlijk zet je een tijdelijk transactieboekje op, gekoppeld aan een ander tijdelijk transactieboekje. Dit doe je door een 2-uit-2-multisignaturetransactie uit te voeren vanaf een Lightning-node en daarmee bitcoins of een stukje daarvan in een kanaal vast te zetten met een andere node. Dit betekent simpelweg dat jij de ene sleutel hebt en de kanaalpartner de andere.

Laten we voor het gemak met 1 miljoen satoshi rekenen. 1 satoshi of sat is een honderd miljoenste bitcoin, de kleinste hoeveelheid bitcoin die er is. Je hebt je 1 miljoen sats vastgezet in je kanaal. Om dat te doen, heb je in feite een gewone bitcointransactie uitgevoerd van bitcoinadres A naar een nieuw bitcoinadres B van je multisignaturetransactie. Het verschil is dat die 1 miljoen satoshi niet meer direct op de bitcoinblockchain ‘vaststaat’, maar net zo lang heen en weer geschoven kan worden met behulp van een hash time locked contract, of htlc, in een kanaal totdat het kanaal gesloten wordt. Ofwel: totdat de transactie wordt teruggehaald naar de basis van het netwerk: de bitcoinblockchain.

Stel, je hebt 500.000 sats overgemaakt naar iemand met wie je een kanaal opende. Dan heb je nu 500.000 sats minder. Als het kanaal gesloten wordt, worden de off-chaintransacties gesloten en gesetteld op 500.000 voor jou op een nieuw bitcoinadres en, ervan uitgaande dat de ander ook 1 miljoen had vastgezet, 1,5 miljoen voor de ander.

Dat klinkt leuk, maar je had toch ook gewoon die 500.000 sats on-chain kunnen overmaken naar die ander? Klopt. Alleen dan had de transactie tenminste tien minuten geduurd voordat er één bevestiging binnen was. Omdat iemand in de tussentijd nog kan zorgen voor het terughalen van het geld, moet je daar eigenlijk op wachten, al is dat voor kleine bedragen erg omslachtig. Daarnaast kan het druk zijn op het netwerk en betaal je ineens 10.000 sats om de transactie snel te laten doorgaan. Of je betaalt te weinig en dan moet je misschien wel dagen of weken wachten voordat de transactie rond is.

Daar ben je bij het bijzondere van het LN; zolang je je kanaal met de ander niet sluit, kun je oneindig bedragen heen en weer sturen tegen geen of zeer lage kosten. Het enige dat je steeds doet, is opnieuw een transactie aanmaken en tekenen in zo’n htlc met behulp van je geheime sleutel. Aanmaken en tekenen. Aanmaken en tekenen.

Je kunt een Lightning-kanaal vergelijken met een bar, waar je met de barvrouw een kanaal opent van zeg 50 euro. Bij elke besteding updaten jij en zij de rekening off-chain. Als je vertrekt, gaat de laatste versie van de rekening naar de blockchain. Als je dit in het echt zou doen, zou dit betekenen dat je steeds met iemand een kanaal moet openen en dat openen gaat met die multisig-transactie die… weer on-chain uitgevoerd moet worden, wat dus tenminste tien minuten kan duren en ook nog eens extra transactiekosten met zich meebrengt. Dat wil je dus eigenlijk niet.

Als je niet sluit, ontstaat vanzelf een netwerk van allerlei nodes die met elkaar in contact staan. Het blijkt dus wonderwel te werken als je een groot netwerk hebt waarin iedereen elkaar min of meer kent, of in ieder geval kan vinden, en niemand zijn kanalen met anderen sluit. Dan kun je constant waarde heen en weer schuiven tussen al die kanalen tegen geen of heel lage transactiekosten en vrijwel zonder wachttijd. Iedereen laat zijn kanalen openstaan en leert door gossip op het netwerk welke nodes met wie verbonden zijn. Door de gossip op het netwerk weten nodes routes te verzinnen naar het gekozen eindpunt van de betaling.

De deelnemers in het netwerk houden hun kanalen dus open en het geld wordt via die kanalen heen en weer gestuurd. Als er een transactie langskomt, wordt die met behulp van een htlc eerst vastgezet, totdat de hele cyclus is afgerond. Dan wordt het transactieboekje aan beide kanten van het kanaal geüpdatet met de laatste transactie.

Wat er eigenlijk gebeurt: de gebruiker gaat een rekening, of invoice, betalen. Daarin staat allerlei informatie, bijvoorbeeld over specifieke onderdelen van de route. Na het activeren van de betaling gaat het systeem de kortste en goedkoopste route zoeken naar de tijdelijke invoice. Vervolgens is bekend hoeveel de hele route kost in satoshi’s of zelfs millisatoshi’s. Het hele te betalen bedrag en de transactiekosten worden meegestuurd en op elk onderdeel van de route wordt tijdelijk een htlc vastgezet. Als het hele bedrag aan het eind is, kan die node de betaling claimen doordat hij de juiste sleutel heeft: secret R in het plaatje. Dan gaat er informatie terug, worden de htlc’s afgerond en zijn de waarden in de kanalen verschoven. Bij die verschuivingen blijft de totale waarde van de routingnodes gelijk, alleen de waarde in de kanalen schuift heen en weer. Alleen de eerste en de laatste nodes krijgen daadwerkelijk een andere balans.

Het systeem zorgt ervoor dat niemand elkaar hoeft te kennen om toch betalingen uit te kunnen voeren op een veilige manier binnen een decentraal meshnetwerk.

Voorbeeld van een betalingsroute door een LN waarbij Alice 1,003 btc verstuurt naar Eric en elke node 0,001 btc inhoudt als kosten. Bron: Mastering Bitcoin, Andreas Antonopoulos, CC BY-SA 4.0

Toch blijven er nog heel wat vragen staan bij zo’n simplistische voorstelling van het LN. Om daar meer over te weten, spraken we met Joost Jager, onafhankelijk Lightning-ontwikkelaar. “Dat barvoorbeeld met die 50 euro is mooi, elke partij kan de laatste transactie pakken, naar de blockchain gaan en dan het geld eruit halen waar ze recht op heeft.”

Dat kan ook als een van beide partijen verdwijnt, legt hij uit. “Iedereen kan op de blockchain settelen wanneer hij wil. Je kunt wel zonder te betalen weglopen uit de bar, maar dan kan de barman alsnog met de laatste versie van de transactie het tegoed opeisen.” Maar wat als iemand dan met een oudere versie van het transactieboekje naar de blockchain gaat waarin hij meer geld aan zijn kant van het kanaal heeft staan? Jager. “Dan, en dat is het geniale van Lightning, verliest de partij die valsspeelt zijn hele tegoed in dat kanaal. Ze eindigen op nul. Deze penalty zorgt ervoor dat beide partijen eerlijk blijven handelen. Dit geeft het vertrouwen om niet steeds naar de blockchain terug te moeten gaan.” Door deze eigenschappen hoeven mensen hun kanalen dus niet te sluiten en ontstaat er echt een netwerk, waardoor je geen directe kanalen hoeft te hebben met de uiteindelijke ontvanger.

Het hele systeem werkt op simpele hardware, zoals een Raspberry Pi. Dat maakt het aan de ene kant heel bereikbaar, maar vraagt op dit moment nog best een aardige investering aan kennis en wellicht ook geld dat de gebruiker in de node wil vastzetten. Jager: “Er zijn groepen mensen die hobbymatig zelf thuis Lightning-nodes draaien. Dat is natuurlijk fantastisch, maar je moet niet onderschatten wat erbij komt kijken om een routingnode succesvol te maken. Dat is echt een vak apart. De kanalen moeten bijvoorbeeld actief onderhouden worden en ook is het belangrijk om verbindingen te hebben met strategische nodes op het netwerk. Routingnodes beginnen professioneler en groter te worden. Achter sommige van deze nodes zitten bekende bedrijven uit de bitcoinspace, met een goede reputatie. Dit is voor sommige partijen belangrijk. Bijvoorbeeld om in het geval van problemen de mogelijkheid te hebben om contact op te nemen. Ook zou het kunnen dat er op een dag regels komen voor routingnodes. Ik hoop het niet, maar wellicht wordt het ooit verplicht voor bedrijven die op Lightning aangesloten zijn, om enkel gebruik te maken van routingnodes die logfiles bijhouden van het betalingsverkeer.”

Jager wil dat Lightning een succes wordt en zou daar wel wat concessies in willen doen. “Bitcoin heeft een eindige supply. Afrekenen met bitcoin is daarom op zichzelf al revolutionair. Lightning is hierbij essentieel voor schaalvergroting. Tegelijk voegt Lightning privacyeigenschappen toe waarmee overheden het moeilijk kunnen hebben. Ik ben een voorstander van privacy, maar als het uiteindelijk aankomt op adoptie versus privacy, dan kan het lonen om wat water bij de wijn te doen. Eindigen met een betaalnetwerk waar geen enkel bedrijf aan mee mag doen, is ook moeilijk een winnende uitkomst te noemen.”

Andere dingen settelen kan ook. Zo kun je heel snel van Lightning-bitcoins, of LN-btc, naar andere valuta via een wisselkantoor of atomic swaps. Het netwerk blijkt veel meer te zijn dan alleen een systeem om LN-btc’s van A naar B te schuiven. Het blijkt een systeem om alles waarbij zekerheid van de transactie nodig is, te kunnen ondersteunen, dus ook een wisseldienst van LN-btc naar dollar of wisseldiensten tussen welke valuta dan ook. Het bekendste voorbeeld van het gebruik van dit systeem vinden we in El Salvador, waar bitcoin wettig betaalmiddel is geworden, niet in de laatste plaats om het overmaken van geld naar het land makkelijker te maken. Hoe dat er achter de schermen precies uitziet, is niet helemaal duidelijk. Wat wel helder is, is dat er een custodian tussen moet zitten waar, in het geval van een dollartransactie, heel snel dollars in LN-btc worden omgezet en vise versa.

Jager geeft nog een aantal voorbeelden waarbij het praktisch is om Lightning te gebruiken om valutastromen te coördineren, zoals bij bedrijven die verschillende vestigingen in verschillende landen hebben. Die kunnen zo makkelijk binnen het bedrijf geld heen en weer sturen, en de traagheid en kosten van traditionele internationale betalingen omzeilen.


Jager werkte zelf aan Lightning Labs’ implementatie, LND genaamd, maar er zijn meer implementaties. “Wat de basisfunctionaliteit betreft zitten de verschillen vooral in de api, zoals welke informatie je uit een node kunt halen. Dat is dus vooral voor ontwikkelaars van belang. Implementaties onderscheiden zich door de extra functionaliteit die ze bieden. In c-Lightning zijn bijvoorbeeld dualfunded channels toegevoegd. Dan open je een kanaal waarin beide partijen de helft kunnen financieren bijvoorbeeld. Voorheen begon een kanaal altijd met de balans volledig aan één kant en het balanceren van het kanaal was een aparte operatie. LND is met atomic multipath payments gekomen, ofwel amp. Multipath-payments waarbij de betaling uit verschillende kanalen gecombineerd kan worden, bestonden al, maar bij amp kan de ontvanger pas het geld claimen als alle delen zijn binnengekomen: atomic.”

Het belang van de tweede laag boven op het bitcoinnetwerk, die overigens ook op andere systemen toe te passen is, lijkt nu al groter dan iemand zich ooit had kunnen voorstellen. En het begon allemaal met een bètanetwerkje van nodes, ergens begin 2018.

En de toekomst, waar gaat Lightning naar toe? “De complexiteit is groot, het houdt niet op. Er zijn nog veel open einden als je kijkt naar de specrepository, waar protocolwijzigingen worden voorgesteld. Daar zit van alles in dat we nog moeten oplossen. Een eenvoudiger alternatief voor Lightning zou mooi zijn, maar zolang dat er niet is, blijven we verder ontwikkelen op de huidige weg. Mede door El Salvador is Lightning erg in de picture gekomen. Het is nu vooral nodig dat er een andere groep gebruikers wordt aangesproken, niet alleen bitcoinenthousiastelingen”, zegt Jager. “Als meer bedrijven en instellingen Lightning gaan gebruiken, komen daar ook requirements uit die terugvloeien naar de infrastructuurlaag.”

Al met al is Lightning een eerste stap boven on-chain. “Je kunt niet zeven miljard mensen een kanaal op de bitcoinblockchain laten openen. Schaalbaarheid blijft een ding, maar wat we nu hebben met Lightning, is een mooie eerste stap”, zegt Jager.

Uiteindelijk moet er gewoon gebouwd worden door ontwikkelaars die het gaan toepassen. Jorijn Schrijvershof, freelance softwareontwikkelaar en binnen de Nederlandse bitcoingemeenschap een bekende naam, is ervan overtuigd dat het nog erg schort aan de kwaliteit van documentatie. “Je moet alles nog zelf uitvinden en daarom ben je al snel een expert op dit gebied. Dat komt ook doordat er nog geen grote georganiseerde partij is die zaken aanbiedt. De documentatie komt van hobbyisten, zoals ik, en dat maakt het een heel gefragmenteerd landschap.”

Complex en veel potentie

“Je bent wel met geld bezig. Een ontwikkelaar kan het zich allemaal wel in een paar weken eigen maken, maar dan? Je wilt niet een node opzetten en dan ineens je bitcoins kwijtraken. Uiteindelijk zal de markt behoefte hebben aan een nieuwe functie; iets als bitcoinnetwerktechnicus.”

Schrijvershof noemt als voorbeeld Jack Mallers, die met het bedrijf Strike Lightning-betalingen en fiat-geldbetalingen faciliteert en ook in El Salvador een belangrijke functie vervulde. “Mallers heeft heel hard geïnvesteerd in een Lightning-structuur die hij zelf heeft opgezet. Over de hele wereld heeft hij LN-nodes opgetuigd. Die staan allemaal met elkaar in verbinding met privéroutes. Dus hij heeft overal liquiditeit beschikbaar en heeft deals met lokale exchanges om lokale valuta te kunnen gebruiken. Hoe dat achter de schermen zit, is mij niet bekend. Met de basis die hij heeft opgebouwd, kun je heel goed schalen en daarbovenop diensten bouwen.”

Een goede manier om veel te leren over het netwerk, is zelf een node opzetten, iets wat hij ooit deed, maar inmiddels is die node offline. “Zelf een node hebben, is vooral praktisch als je een webshop of iets dergelijks hebt.” In zijn ogen is het een vak apart en zelf een node hebben heeft vooral tot gevolg dat je geld vaststaat en ook nog eens in een hot wallet, die met internet verbonden is met de bijbehorende risico’s.

“Bitcoins zijn programmeerbaar geld en daar kun je heel veel mee doen. Je kunt er data in opslaan. Je kunt je voorstellen dat je in de toekomst gaat betalen voor specifieke data, zoals een weersvoorspelling. Door een LN-node neer te zetten voor de website, gekoppeld met een reverse proxy zoals Aperture, en die vervolgens zo te configureren dat het verzoek alleen wordt doorgelaten als ervoor betaald is. Er is een antwoordcode in het Hypertext Transfer Protocol, of HTTP: 402 Payment Required. Die vraagt om betaling. Dan krijg je een LSAT-token, die lokaal op je computer staat, en na betaling wordt je verzoek doorgelaten. Is je token verlopen, dan moet je weer betalen. Je hebt geen database meer nodig om abonnementen en dergelijke op te slaan, dat zit gewoon allemaal het systeem, dus dat is ook goed voor de privacy. Je hebt geen gegevens meer die op straat kunnen komen te liggen en je hebt er zelf honderd procent controle over. Een ander voorbeeld is een spamfilter op je e-mail, waarbij de zender moet betalen om de mail door te laten gaan. Dat kun je doortrekken naar Twitter DM’s, gaming of eigenlijk alles waarbij betaald kan worden. Laagdrempelig en vrijwel geen transactiekosten. Prachtig toch? Zet een node op en probeer het gewoon eens. Experimenteer!”

Dit artikel verscheen 2 november 2021 op Tweakers

Complex en nooit af: proof-of-stake

Complex en nooit af: proof-of-stake

Dit artikel verscheen in juli 2021 op Tweakers

Ethereum maakt zich op om over te gaan naar ethereum 2, een pittige transitie van proof-of-work naar proof-of-stake en daarmee een van de grootste experimenten in de cryptovalutawereld. Wat gaat er precies gebeuren en vooral: waarom?

Het doublespending-probleem

‘Klik’. Met een hoop geratel komt de Polaroid-foto uit het apparaat. Even wachten en het beeld verschijnt. Aardig als je bent, geef je de foto aan de geportretteerde. Je enige eigen herinnering aan dit moment staat in je geheugen gegrift. Misschien herinner je het moment weer als je de foto in iets verkleurde staat terugziet bij de ander thuis, gevangen onder een koelkastmagneet. Zulke analoge zaken zijn bij tijd en wijle populair en vaak kostbaar. Je betaalt vijf euro voor een foto op een uitgaansavond, misschien met een roos erbij; een uniek momentje dat niet is na te bootsen.

Uniciteit in het analoge leven is normaal, op internet is het lastig

Een foto wil je misschien juist wél graag delen en daarvoor is onze digitale wereld ideaal, maar met digitaal geld wil je dat het juist niet gebeurt. Analoog geld, althans de briefjes en muntjes, werkt heel goed tegen kopiëren. Je weet zeker dat je zelf het briefje van 50 euro niet meer hebt als de ander het in handen heeft.

We weten ook allemaal heel zeker dat als je een keten aan bits kopieert, hij precies gelijk is aan de originele keten. Dit is een prachtige en unieke eigenschap van onze digitale wereld, maar het zorgt al een halve eeuw voor kopzorgen als je iets niet een-op-een wil kopiëren, dus als je zeker wil weten dat iets niet ook nog aan een ander kan worden gegeven door het te kopiëren, zoals dat briefje van 50 euro.

Dat probleem waarbij de 50 euro gewoon vaker kan worden uitgegeven, heet in jargon het double-spending problem​.

Een eerlijk systeem

We kunnen dat tegengaan door arbiters in te zetten om databases bij te houden van wie wat heeft, zoals banken. Of je je daar nu wel of niet veilig bij voelt, is niet zo relevant voor dit verhaal. Wel relevant is de vraag of het mogelijk zou zijn om in het digitale domein een systeem te ontwikkelen waarmee je zonder derde partij onze analoge een-op-een-uitwisseling kunt uitvoeren in de digitale wereld. Kunnen we iets verzinnen waarmee we honderd procent zeker kunnen vaststellen dat Esma iets geeft aan Jeroen en ook zeker weten dat de transactie wordt uitgevoerd? Weten we dan ook zeker dat Esma het niet stiekem nog een keer kan uitgeven? En weten we zeker dat het systeem eerlijk is?

Het tweede probleem is op te lossen met asymmetrische cryptografie, zoals we dagelijks op internet toepassen met https-verbindingen. Het derde probleem – het oplossen zonder derde partij – is lastiger op te lossen. Hoe zorg je ervoor dat het systeem altijd je transactie doorvoert en je transactie niet terugdraait? En wat doe je om te voorkomen dat de transactie niet verandert? Iets zal moeten bepalen wanneer een transactie geldig is en daar moet iedereen het over eens zijn; er moet dus consensus over bestaan.

“Het eerste waar je misschien aan denkt is: één persoon, één stem. Je zou zeven miljard mensen op aarde allemaal één stem per persoon willen geven, maar dan moet je ze wel nauwkeurig identificeren, anders kan iemand miljoenen of miljarden pseudoniemen aanmaken”, aldus Bert Slagter, medeoprichter van kennisplatform “In de digitale wereld kun je zeggen: één cpu, één stem. Maar zoals je pseudoniemen kunt aanmaken in de fysieke wereld, kun je onbeperkt virtuele machines aanmaken die je onevenredig veel stemrecht geven”, vervolgt hij. Hoe los je dat laatste dan op? Hoe zorg je ervoor dat je niet kunt samenspannen waardoor één entiteit disproportioneel veel invloed kan uitoefenen?

Sinds medio jaren tachtig van de twintigste eeuw passeerden heel wat systemen de revue die ervoor moesten zorgen dat bij gedistribueerde computersystemen de juiste informatie wordt opgeslagen, ook als niet alle onderdelen van het netwerk zijn te vertrouwen. Dit heet ook wel het Byzantijnse generalenprobleem en systemen die het probleem oplossen noemt men Byzantine fault tolerant of BFT. Toch faalden al die ideeën voor toepassing op open systemen. Altijd bleek wel ergens een fundamentele zwakheid te bestaan.

“Het Byzantijnse generalenprobleem is een kernprobleem in distributed computing”, zegt Davide Grossi, adjunct-hoogleraar bij het Bernoulli Institute aan de RuG. “Het probleem was wel opgelost voor gesloten systemen met centrale coördinatie, voor Satoshi Nakamoto langskwam. Die protocollen, zoals Practical BFT, zijn robuust tegen foute deelnemers, maar tot maximaal een derde van het totaal aantal deelnemers. Bij een gedistribueerde database wil je dat alle deelnemers een waarde in die database overeenkomen, je wil overeenstemming over de inhoud. Als je controle hebt over de deelnemers in een systeem, spelen de incentives niet echt een rol. Als je geen controle hebt over deelnemers moet je ze overtuigen om deel te nemen in het systeem en dat doen op een eerlijke manier: incentives worden centraal in het systeem.”


Met de komst van de bitcoinblockchain kwam daar verandering in en ging speltheorie (game theory) een rol spelen. In de wetenschap kreeg deze ontwikkeling de naam ‘Nakamoto-consensus’. Daarmee wordt gedoeld op het gebruik van proof-of-work om de juiste incentives in te bakken in een consensusprotocol voor open peer-to-peer-netwerken.

Grossi: “Dit was heel innovatief en origineel, juist omdat het een oplossing is voor het Byzantijns generalenprobleem in een open systeem waarin niemand controle heeft over wie deelneemt, wie wanneer komt en wie wanneer gaat.”

De zwakheden rond BFT in open systemen bleken dus op te lossen met Nakamoto-consensus. In feite gebeurt dat door iets uit de analoge wereld op te offeren. Slagter: “Bij proof-of-work, het systeem achter bitcoin, wordt energie opgeofferd. Maar je kunt ook andere systemen verzinnen waarbij iets in de fysieke, natuurkundige wereld wordt verankerd. Dit doe je omdat je zaken uit de echte wereld niet eeuwig kunt kopiëren en plakken, wat je in de digitale wereld wel kunt. Dat is dus het idee van proof-of-work.”

Slagter legt uit dat proof-of-stake iets vergelijkbaars probeert te doen, door iets te verzinnen dat niet is te kopiëren. In het geval van proof-of-stake is dat dus vermogen of stake. “Het zorgt er wel voor dat proof-of-stake heel complex is. Daarom duurt de transitie van het ethereumnetwerk naar ethereum 2 ook zo lang. Er zijn overduidelijke aanvalsmogelijkheden die je op allerlei manieren moet zien tegen te gaan. In bitcoin is dat al sinds 2009 getest in echte-wereldomstandigheden waarbij je niet alleen kúnt aanvallen, maar zelfs verzocht wordt om aan te vallen.”

Grossi zegt daarover dat van alle decentrale consensussystemen, want daar gaat het immers om, proof-of-work van bitcoin op dit moment het enige is waarvan je proefondervindelijk vast kunt stellen dat het extreem veilig is: “We hebben in de praktijk gezien dat het proof-of-work-systeem werkt voor de grootschalige, gedecentraliseerde systemen van bitcoin en ethereum. Voor proof-of-stake is er nog niet zo’n praktisch bewijs en de variatie is enorm.”

Hij haalt de whitepaper van bitcoin aan. “Dit was gewoon een whitepaper op internet, waarvan er dagelijks talloze verschijnen. Academici houden dan in eerste instantie wat afstand, waardoor het pas later in de academische wereld wordt opgenomen. Er is zoveel dat niet peer reviewed is, je kunt niet alles constant bijhouden. Onderzoek doen kost tijd en je hebt er geld voor nodig. Dat duurt allemaal lang. Aan de andere kant is bitcoin nu al jaren in de echte wereld getest.”

De grote vraag is: zou je ook met een ander systeem tot een vergelijkbare veiligheid en onwrikbaarheid kunnen komen? Is er een systeem waar iedereen aan mee kan doen en waar je niemand voor hoeft te vertrouwen? Een systeem waar niemand op eigen houtje de regels van kan veranderen waardoor jouw geld of digitale eigendomscertificaat van een foto ineens weg is of onbereikbaar wordt? Is er iets anders dat we nu nog niet kunnen bedenken?

Misschien is dat laatste wel een proof-of-stake-variant. Dat betreft een groot experiment. “Proof-of-stake is in die zin een containerbegrip”, zegt Slagter. “Je kunt op heel veel manieren met proof-of-stake aan de slag. In de meeste gevallen betekent dit dat toch altijd ergens iets of iemand aan de touwtjes moet trekken. Iets zal ervoor moeten zorgen dat het systeem eerlijk blijft, want anders wint de groep met de grootste stake altijd. Of we zoiets kunnen bouwen? Dat moet nog blijken. Het grootste pos-experiment moet overigens nog beginnen en is al jaren in voorbereiding: de overstap van ethereum naar ethereum 2.”

Spooksteden met leegstaande huizen

Waarom is het dan nu nog niet duidelijk of proof-of-stake minstens net zo veilig kan zijn als proof-of-work? Dat komt doordat er nog geen enkel ander proof-of-stake-netwerk bestaat waar zoveel van afhangt als bij de proof-of-work-netwerken van bitcoin en ethereum.

Slagter: “Het is eigenlijk heel interessant dat ethereum is begonnen als proof-of-work-netwerk en als het goed is binnenkort overgaat naar proof-of-stake. Het had nooit zo’n mooie verdeling van de munten gehad als het als proof-of-stake was begonnen.”

Hij verwijst naar blockchains die andere consensusmechanismen dan proof-of-work gebruiken. “Al die grote blockchains, de cardano’s van deze wereld, zijn spooksteden met een half miljoen leegstaande huizen. Ze zijn helemaal nog niet blootgesteld aan de grote boze buitenwereld. Daarom denk ik dat ethereum 2 de eerste proof-of-stake-chain wordt die écht serieus op de proef gesteld gaat worden.”

En dat is volgens Slagter iets dat vaak vergeten wordt. “Je kunt van alles simuleren aan die netwerken, zoals hoe ze zouden werken, maar de proof-of-the-pudding is alleen mogelijk in een permissionless publieke situatie waarin iedereen jarenlang ongehinderd zijn gang kan gaan.”

Grossi onderschrijft dat met een verwijzing naar de bekende 51-procentsaanval die mogelijk zou zijn bij proof-of-work: “Het is wel gebeurd dat mining pools tijdelijk meer dan die 51 procent hadden, maar er gebeurde natuurlijk niets. Er zijn ook wel theoretische modellen die aangeven dat je het met minder zou kunnen bereiken, maar of die modellen echt werken weten we niet. Het is zo complex dat er meer onderzoek nodig is.”

Kort samengevat is het op dit moment als volgt: zowel bitcoin als ethereum gebruikt proof-of-work. Daardoor zijn beide heel veilig, met het verschil dat ethereum een virtuele machine in zich heeft, iets dat voor de werking van proof-of-work bij ethereum niet heel veel uitmaakt. Wel kijken de ontwikkelaars van beide netwerken heel verschillend naar de wereld, zeker als het om ideeën rond ‘bestuur’ of governance gaat.

Beide netwerken zijn decentraal en vertegenwoordigen een enorme waarde waar velen graag de hand op zouden willen leggen, dit in tegenstelling tot duizenden andere blockchain(achtige) projecten die eigenlijk niet veel anders zijn dan een soort spooksteden met heel veel huizen, maar zonder inwoners. Het grote proof-of-stake-experiment – althans, eentje waar een bepaalde visie achter schuilt – gaat hopelijk binnenkort beginnen met ethereum 2 of eth2 (zie uitleg proof-of-stake onderaan).

De overgang naar ethereum 2

De overgang van ethereum naar ethereum 2 of serenity staat al jaren in de steigers. Om een klein tipje van de sluier op te lichten, spreken we met Diederik Loerakker, onderzoeker bij de Ethereum Foundation, via Telegram-spraakchat. Het project is enorm complex en moet niet alleen voor de al vanaf het prille begin beloofde overstap naar proof-of-stake zorgen, maar ook voor een totaal nieuwe opzet van het hele ethereum-netwerk.

Vitalik Buterin, een van de oprichters van ethereum, schrijft al vroeg over proof-of-stake in Bitcoin Magazine waar hij sinds 2011 als redacteur en mede-oprichter aan verbonden is. Dan gaat het nog om de vraag wat er mogelijk is bovenop het bitcoinprotocol, zoals colored coins, en wat daar in zijn ogen aan schort.

In januari 2014, vlak na het uitkomen van de Ethereum Whitepaper en daags voor het aankondigen van een geldophaalronde voor het project, schrijft hij een groot artikel in Bitcoin Magazine, met de titel ‘Ethereum: a next-generation cryptocurrency and decentralized application platform’. Net als in de oudste versies van de Whitepaper drukt hij daar de wens uit om op zoek te gaan naar andere consensusprotocollen. Proof-of-stake ziet er in de ogen van de ontwikkelaars het meest veelbelovend uit, maar ethereum zal in eerste instantie een proof-of-work-systeem gebruiken waar minder makkelijk asics voor moeten zijn te bouwen dan voor bitcoin.

Redenen om over te gaan op proof-of-stake zijn in eerste instantie de verwachte betere veiligheid, het verlagen van de beloning van iemand die staked, en de mogelijkheden voor coördinatie of governance. In de oudste versies van de whitepaper staat al dat het gaat om een ‘mogelijke overgang naar een verbeterd ethereum-netwerk in een ethereum 2’.

De munteenheid ether van het netwerk kan tot nu toe oneindig worden bijgedrukt, waardoor de prijs in het begin stabieler zou moeten zijn dan die van munten met een eindige hoeveelheid, zoals bitcoin met 21 miljoen stuks. Door mensen hun ether te laten staken in plaats van miners te laten draaien waarbij energie moet worden betaald, gaat de beloning naar beneden. Daarom komt er minder ether in omloop en dit kan zelfs naar nul gaan. De verwachting van Slagter is dat het een factor 10 minder wordt. Dit betekent minder inflatie en een stabielere munt.

Ether zelf wordt dan een zogenaamde productive asset, ofwel iets met rendement, vergelijkbaar met aandelen, obligaties en vastgoed die respectievelijk dividend, rente en huurinkomsten opleveren. Dat maakt ethereum mogelijk interessanter voor traditionele beleggers.

Een ander belangrijk punt is dat er coördinatie nodig is voor sharding en dan is een proof-of-stake-systeem veel makkelijker voor je governance, iets dat heel lastig is bij een proof-of-work-systeem.

Je ziet: het is al lang de wens om over te gaan naar een ander consensusprotocol. Als dit allemaal lukt in een live-productieomgeving en jarenlang goed gaat, is dit zeer interessant.

Het is Diederiks eerste interview in lange tijd in het Nederlands. Hij formuleert behoedzaam en verontschuldigt zich af en toe voor het niet kunnen vinden van een Nederlands equivalent van een woord. Inmiddels woont hij al een kleine vier jaar niet meer in Nederland en voor de coronapandemie was hij een digital nomad.

De weg naar eth2 duurt al lang. Sommigen dachten dat van veel uitstel wel afstel zou komen, maar de overgang lijkt binnenkort echt plaats te vinden. De upgrade verloopt in drie fases. Inmiddels is fase 0 gepasseerd en zitten we in fase 1. “Fase 0 is inmiddels een oude term”, verbetert Diederik. “We gaan nu naar een execution en consensus layer. Dan praten we dus over eth1 en eth2. Dat laatste model staat los van eth1 en testen we nu al meer dan een jaar met proof-of-stake. Uiteindelijk moet eth1 worden samengevoegd met eth2 als eigen shard in het netwerk.”

Dat laatste, een shard, is van belang voor het oplossen van het zogenaamde data-availability-probleem waar elke blockchain mee kampt. “Data moet altijd beschikbaar zijn en nu moet je alles zelf downloaden om dat te verifiëren. Als je dat verticaal wil schalen, kom je op dingen als Binance Chain of Polygon. Ze vergroten de capaciteit, maar het wordt steeds moeilijker om alles in sync te houden.”

Sharding: synchroon en toegankelijk

Sharding, legt Diederik uit, is een manier om alle data gesynchroniseerd en altijd toegankelijk te houden zonder dat je het netwerk zelf hoeft te vertrouwen. “Met sharding kun je zo splitten dat je toch niet alles zelf hoeft te downloaden en te verifiëren, zolang de data parallel kan worden geverifieerd door een deel van het netwerk. Op die manier kun je horizontaal schalen.”

Data-toegankelijkheid in een blockchainnetwerk is van ultiem belang, omdat je niet kunt hebben dat de eindgebruiker ineens niet meer bij zijn eigen bezit kan komen. Om dit te kunnen voorzien, krijgt eth2 64 data-shards naast wat we kennen als de huidige eth1-blockchain.

Eth2 heeft een heel scala aan nieuwe onderdelen. Die onderdelen samen moeten zorgen voor een aantal zaken: data-availability, grotere snelheid van transacties en een proof-of-stake-model dat veilig én decentraal genoeg is.

Bron: website Vitalik Buterin

De grotere hoeveelheid data per seconde kunnen verwerken is van belang omdat ethereum zichzelf ziet als ‘wereldcomputer’ waar de smart contracts, of relatief simpele computerprogramma’s, rap uitgevoerd moeten kunnen worden in de Ethereum Virtual Machine of EVM. Die data, of eigenlijk de state van de data, moet snel kunnen worden verwerkt en weggeschreven. In het nieuwe proof-of-stake-model moet elke twaalf seconden een nieuw block kunnen worden gemaakt. Dat zou betekenen dat het netwerk van nu van gemiddeld 4KB per seconde naar 1,4MB per seconde gaat, met behulp van de in totaal 64 data-shards, iets dat in theorie kan worden uitgebreid.

Een onderdeel van de keten hebben we nog besproken, de beaconchain. “De beaconchain is een soort commandocentrum voor het nieuwe netwerk, waar als het ware de getuigschriften of attestaties van de shards op worden vastgelegd. Het is de systeem-chain die alle balansen, confirmaties van shard-data en finality bijhoudt. Finality is een extra ‘gadget’, een onderdeel van het protocol om iets permanent vast te leggen met voldoende attestaties. De transacties in het huidige eth1 krijgen eerst een plaats in deze beaconchain, totdat sharding volledig uitgerold is.”

Validators in commissies gehusseld

Nu hebben we het wel gehad over de dataverwerkingssnelheid, het wegschrijven van de data en hoe de systemen er min of meer uitzien, maar wie zorgt voor het maken van de blokken? Wat zorgt ervoor dat de eth2-blockchain wordt gevormd? Daar zorgen de zogenaamde validators voor. Die validators worden willekeurig of random gekozen, op dit moment met behulp van Randao. Elke validator moet 32 ether vastzetten in het systeem om mee te mogen doen. Dat is dus de stake die het je (tijdelijk) kost: deze 32 ether kun je niet gebruiken als ze vaststaan.

Je kunt inmiddels natuurlijk al heel veel ether hebben verzameld door te minen met het proof-of-worksysteem waar ethereum nu nog op draait. Zo zou je heel vaak 32 ether kunnen staken en zo alsnog een meerderheid in het netwerk kunnen krijgen? De rijksten in het netwerk krijgen immers het vaakst een blok toebedeeld.

“Nee, dat is niet zo”, zegt Diederik. “Er zijn nu al 200.000 validators en die worden verdeeld over de shards. Elke zes minuten worden ze door elkaar gehusseld en opnieuw verdeeld over 64 shards.”

Hij legt kort uit dat die validators in committees worden gesplitst. Die committees bestaan uit minstens 128 validators per stuk, met een theoretisch minimum van 111. Die validators dragen zowel bij aan de beaconchain als aan de shards.

Die 64 shards hebben allemaal een eigen consensus en er is geen ‘race tussen de security-modellen’ van die verschillende shards. De shards zijn gelijk, en security voor een shard hangt niet af van de ander. De validators worden elk zes minuten, een ‘epoch, in een committee gehouden. Daarna worden ze weer willekeurig door elkaar gehusseld. Op die manier moet het systeem zo decentraal mogelijk blijven.

“We zitten nu in fase 0 waarin we de committees al hebben, samen met een nieuwe networkstack om de informatie te verspreiden. Voor 64 shards zijn 64 committees nodig en 32 slots per epoch doen ieder een taak. Elke 12 seconden een slot, deel die 190.000 validators door 32. Dat is dus de hoeveelheid validators die elke 12 seconden een attestatie maken. Dat is veel, maar nog maar voldoende voor volledige capaciteit met 262.144 validators, ofwel 32 x 64 x 128.”

Er is één stap die we hebben overgeslagen: layer 2 die deze shard-data gebruikt. Een voorbeeld hiervan zijn optimistic rollups. “Met data-availability kun je een honest majority assumption omzetten in een honest minority assumption. Als je iets uitstelt of tijdelijk weglegt en zegt: goed, de data is te verkrijgen, dan kun je later met de data aantonen dat de verkeerde data zijn vastgelegd. Dit is het fundament voor optimistic rollups.”

Kort gezegd: een rollup neemt het executie-model weg en je hebt alleen die data-availability nodig. “Zolang iedereen toegang heeft tot die data, kun je layer 2-modellen maken die je vastlegt met de data die je veilig stelt met de layer 1-data.” Layer 1 is wat het protocol aanbiedt: data en executie, maar wel gelimiteerd en duur. Layer 2 maakt applicaties toegankelijk door dit te optimaliseren, maar toch voldoende te gebruiken om geen nieuwe security-aannames te maken. Een optimistic rollup optimaliseert via executie buiten het protocol, terwijl data met dezelfde security vaststaat voor het geval er twijfel bestaat over de resultaten.

Een veelzijdig blockchainsysteem

Het is niet mogelijk om alle onderdelen van het eth2-proces mee te nemen. Wel is duidelijk dat het om zeer complexe materie gaat en dat geeft meer risico op fouten. De fase-0-chain draait nu al een jaar en moet ‘super solid’ worden.

Daarna moet eth2 een blockchainsysteem zijn waar heel veel op kan en dat zeer veelzijdig is. Het is heel iets anders dan de bitcoinblockchain waarbij de relatief simpele opzet van het netwerk juist de grote kracht is. Dat daar bovenop heel wat te programmeren valt, doet hier niet aan af. De grote test voor ethereum komt dus als het goed is ergens in 2021 of 2022, en misschien nog wel later.

Op den duur zullen bepaalde protocollen van eth2 misschien weer moeten worden aangepast met behulp van soft forks om het geheel zo decentraal mogelijk te houden. De variatie voor proof-of-stake-gebaseerde systemen is dan ook heel veel groter dan voor proof-of-work. Dat is zowel een kracht als een gevaar.

Ondertussen hebben de meesten geen weet van de werking achter de schermen. Toch zou een beetje meer kennis bij beleids- en opiniemakers niet misstaan om zo door allerlei marketingtermen van blockchain(achtige) bedrijven heen te kunnen prikken. Gouden bergen worden beloofd en we weten allemaal hoe dat gaat; denk maar aan de eerste grote internetbubbel of de eerste grote ico-bubbel rond allerlei onzinmuntjes. Nu is iets vergelijkbaars aan de hand rond DeFi of decentralized finance.

Gelukkig bouwen velen voort op al die protocollen die onze decentrale digitale levensgemeenschap kunnen versterken en meer eigenheid kunnen geven. Minder kopiëren, meer zoals het echte leven. Creatieven binnen alle werkvelden, van IT-ers tot kunstschilders, werken vrolijk verder aan ons digitale ecosysteem. Steeds meer digitale kunst en andere vormen van unicititeit op internet vinden hun weg naar de ‘gewone’ mens. Het is bijna net zo uniek als een polaroidfoto.

Polaroid gemaakt met een Polaroid SX-70 Land Camera en het spel Mario Kart 8 en ge-nft’d

Wat is proof-of-stake eigenlijk?

Zonder centrale controle is het niet mogelijk nodes in een netwerk te controleren op hun kwaliteiten. Om toch zekerheid te krijgen over de juistheid van de opgeslagen informatie in zo’n systeem, is een ‘consensusmechanisme’ nodig. Dat mechanisme zorgt ervoor dat alle nodes in zo’n netwerk samen kunnen bepalen wat wel of niet waar is. Om te zorgen voor eerlijke nodes, moet het voor een node iets kosten als er wordt valsgespeeld.

Het consensusmodel van bitcoin gebruikt hiervoor energie. Om energie te verkrijgen, moet je moeite doen, vaak in de vorm van het betalen van geld. Betaal je niet, dan heb je geen energie en kun je niet meedoen in het netwerk om kans te maken op een klein beetje bitcoin. Dit systeem heet proof-of-work. Veel blockchainsystemen maken hiervan gebruik.

Proof-of-stake is een consensusmodel dat deelnemers vraagt om een deel van hun bezittingen te investeren in het netwerk. Dit betekent over het algemeen het vastzetten van een bepaald deel van het vermogen, zodat de node in kwestie kan worden gekozen om de volgende te zijn om een block in de blockchain te mogen maken. Met het maken van dat block wordt vervolgens een klein beetje verdiend.

In essentie betekent het: hoe groter je stake, hoe meer kans je hebt om een block te mogen toevoegen aan de blockchain in kwestie. Behalve het staken van het vermogen, hoef je niks te doen. Dit leidt in essentie tot het steeds rijker worden van de rijken. Ook zorgt het voor meer centralisatie van macht en de kans om als rijke node meer macht uit te oefenen op de regels in het netwerk.

Om dit tegen te gaan, zijn veel proof-of-stake-systemen voorzien van maatregelen om toch zo decentraal mogelijk te blijven opereren. Dit zorgt ervoor dat pos-systemen een stuk complexer zijn dan pow-systemen.

Eerder gepubliceerd op

Nft’s, een zoektoch naar eigenaarschap op internet

Dit artikel verscheen in april 2021 op Tweakers.

Laten zien dat je iets bezit, een ander laten weten dat jij de eigenaar bent, eigenaar van iets unieks: daar zijn we als mens heel goed in; we houden ervan. Een uniek olieverfschilderij van Rembrandt, de eerste of juist laatste afdruk van een exclusieve foto of een gesigneerd album in gelimiteerde oplage van je favoriete band. In de echte wereld zijn we gewend dat eigenlijk alles uniek is, het een iets unieker dan het ander. Volledige uitwisselbaarheid of fungibiliteit, zoals met geld, dat is pas een bijzondere eigenschap.

In onze digitale wereld, ons ecosysteem dat bestaat uit enen en nullen, onze vrijplaats waar alles kan wat in het echt niet kan, daar is het heel lastig om zaken uniek te maken. Hoe ben je er zeker van dat iets niet gekopieerd is en niet ook bij duizenden anderen is? Dat kun je oplossen met een timestamp of tijdstempel. Als je die dan ook nog vastlegt op een zwaar beveiligd netwerk als de bitcoinblockchain, dan ben je helemaal klaar. Leg een hash van je contract, plaatje of document met een timestamp vast door het te ondertekenen met een geheime sleutel van de eigenaar en niemand anders kan er nog wat mee doen. Klaar.

Wil de mens een timestamp als bewijsje, als reçuutje? Nee blijkt, we willen meer, ook digitaal. In sommige landen is het zelfs volstrekt normaal om na een ruzie met je geliefde een digitaal stickerpack met bloemetjes te sturen. Zelfs een stickerpack voor een begrafenis is oké. Gamers herkennen dat gevoel van digitaal bezit ook en dat sijpelt nu langzaam door naar de gewonemensenwereld. Dat verklaart de recente aandacht voor non-fungible tokens of nft’s. Wat is zo’n non-fungible token en hoe maak je zo’n ding eigenlijk? Deels is het een kwestie van gevoel, maar gelukkig is er ook een technische kant die je gewoon in code kunt stoppen. Gevoel beveiligd door keiharde cryptografie.


Timestamps worden al heel lang toegepast, een blockchain met een goed consensusmechanisme zorgt er hooguit voor dat je zeker weet dat die timestamp in de toekomst niet kan worden aangepast en dat dus niemand iets kan wijzigen. Dat wordt ook al lang gedaan met behulp van bijvoorbeeld de bitcoinblockchain of sidechains daar bovenop of andere blockchains, zoals die van ethereum of eosio. Het Nederlandse NRC begon niet zo lang geleden met het timestampen van zijn berichten via WordProof, een Nederlandse start-up die in het afgelopen jaar een innovatieprijs won in de blockchain for social good-wedstrijd van de EU. Die timestamps kun je, samen met de verwijzing naar de eosio-blockchain, terugvinden in de bron van de berichten van die krant. De krant past dit toe om zo onder andere de betrouwbaarheid richting zoekmachines te vergroten.

Dat is slechts een timestamp, zonder verdere eigenschappen, behalve een hash. Na een eventuele wijziging moet het artikel opnieuw een stempel krijgen. Technisch solide, maar weinig franje.

Iets unieks bezitten, daar begonnen we dit verhaal mee. In de Tweakers-podcast van 11 maart ging het ook over nft’s. Jur en Wout verbaasden zich over die nieuwe blockchaingekkigheid met dingen als NBA Topshots, korte videootjes van belangrijke momenten in de footballgeschiedenis, die je kunt kopen als nft. En dat je daar niet eens de rechten op hebt; je koopt alleen de bragging rights en ‘daar is die hele handel op gebaseerd!’ roept een verbolgen Jur vervolgens uit.

Daarin lijken nft’s soms precies op het fysieke leven. Al jaren zijn er koekblikken, placemats en schorten met afbeeldingen van Rembrandts Nachtwacht te krijgen. Als je diep in de buidel tast, kun je van steeds meer kunstwerken 3d-geprinte, fysieke exemplaren krijgen, voor de leek op afstand niet van echt te onderscheiden. Toch vinden de meesten dat het werk in het museum meer waard is. Hoe laat je zien dat jij het enige echte hebt?

In de kunstwereld is het vastleggen van eigenaarschap, echtheid en herkomst al lang een gewoonte, iets wat in Nederland begon bij het opkomen van de kunsthandel in de zeventiende eeuw. De fase van experimenteren met het vastleggen van de herkomst op verschillende blockchains is ook al een tijdje voorbij. Het gaat dan om een digitaal bewijs dat bij elke keer dat een fysiek kunstwerk van eigenaar wisselt, ook de digitale token van eigenaar verandert. Letterlijk gaat het van het ene, vaak ethereum-, adres naar het andere, al zullen de meeste kunstbezitters daar geen weet van hebben omdat het achter de schermen van bedrijven als Artory gebeurt. Ook gerenommeerde veilinghuizen en andere kunsthandelaren maken gebruik van dat soort diensten, maar vooralsnog ging het slechts om het vastleggen van voorheen analoge contracten in een beter te volgen digitale vorm.

Waarom staan nft’s dan nu ineens zo in de belangstelling? Dat komt doordat Christie’s, een traditioneel kunstveilinghuis, ineens een nft ging veilen. Dat leidde direct tot een hype en veel bekendheid. Dat leidt weer tot hoge prijzen en in de nabije toekomst vermoedelijk veel tranen, maar het heeft ook tot gevolg dat een hele nieuwe groep aan de slag gaat met het onderzoeken van hoe je gebruik kunt maken van dit soort digitale tokens.

Een nft van 69 miljoen dollar

Christie’s deed in maart 2021 een stevige duit in het zakje rond digitale kunst; het verkocht een kunstwerk als nft via zijn platform. Kunstenaar Beeple stelde de nft genaamd ‘Everydays: the first 5000 days’ samen uit vijfduizend dagelijkse werkjes. Onder het Beeple-pseudoniem maakte Michael Winkelmann vijfduizend dagen achter elkaar, dus zo’n dertien jaar, elke dag een prentje. Dat begon heel knullig en eindigde best aardig. De veiling ging van start met een openingsbod van 100 dollar en sloot uiteindelijk op 11 maart met een bod van 69 miljoen dollar. De werkjes kon je overigens al eerder krijgen als losse nft’s.

De in de cryptovalutawereld bekende Justin Sun, oprichter van onder andere Tron, wilde het kunstwerk koste wat het kost hebben, maar werd op het laatste moment met een miljoentje of wat overtroefd door de eigenaar van nft-tokeninvesteringsvehikel MetaPurse, die zich MetaKovan noemt.

Op de site van Christie’s is het walletadres te zien, evenals het smartcontractadres, waarmee je in principe tot in lengte van dagen het werk moet kunnen volgen. Verder verwijst het smart contract naar een hash op het Interplanetary File System, die weer verwijst naar de plek waar het ruim 300MB grote werk opgeslagen is, al is daar het laatste woord op Twitter nog niet over gezegd.

Is dit kunstwerk nu dan in het bezit van de koper? Wie heeft het copyright? Dat hangt helemaal af van de afspraken die er vervolgens gemaakt zijn. In geval van de Topshots-serie heb je alleen de rechten op de token die je zelf bezit, niet op het videootje. Toch leidt dit tot digitale schaarste, ook al kan iedereen nog steeds hetzelfde beeld naar voren halen op het eigen scherm.

Bij de huidige hype lijkt het ook belangrijk om te laten zien dat je behoort tot de nieuwe rijken, de nouveau riche van de cryptovalutawereld. De bedragen liegen er niet om. Zo werd de eerste tweet van Jack Dorsey voor 2,5 miljoen dollar geveild als nft. Dat riep direct veel vragen op: waar gaat het hier om? Zo kun je alles wel nft’en.

De eerste hype

Eind 2017 was er een iets minder bekende hype rond nft’s met de zogenaamde Cryptokitties. Ze bestaan nog, maar zijn veel minder waard dan toen. Het is eigenlijk een spel en door je katjes met elkaar te laten ‘paren’ of ‘siren’, kun je nieuwe katjes krijgen. Je kunt je katjes verkopen of veilen, of verhuren om te laten paren. Dit kan allemaal door een destijds nieuwe standaard die was toegevoegd aan ethereum: de ERC-721-standaard. Door aan dit specifieke type smart contract bepaalde eigenschappen toe te kennen, had elk katje een unieke verschijningsvorm.

Een ERC721-token bevat wat data, heeft een eigenaar en kan weer van eigenaar veranderen. De data kan uit verschillende zaken bestaan, zoals een token-URI die verwijst naar een externe opslaglocatie van bijvoorbeeld het plaatje of de video. Meestal is dat een centraal beheerde server, maar het kan ook op het IPFS zijn. Het is niet eens verplicht om een hash van die data te maken, waarmee je in ieder geval nog iets van uniciteit kunt meegeven. Eigenlijk is het niet veel meer dan een timestamp met wat meer informatie. Om eventueel rechten over te dragen, zul je vooralsnog andere systemen moeten gebruiken, bijvoorbeeld met een ander smart contract of iets in de fysieke wereld.

Inmiddels bestaat ook de ERC-1155-standaard, een enkel contract om verschillende tokens te beheren, zoals in-game items die op zich uniek zijn, maar wel een klasse van items vormen. Of de zogenaamde composables onder ERC-998 voor combinaties tussen fungibele en niet-fungibele tokens. Daarnaast zijn het natuurlijk niet alleen op ethereum gebaseerde systemen, maar er zijn ook andere systemen actief, zoals Cosmos en natuurlijk de Colored Coins op bitcoin.

De meeste nft’s zijn plaatjes of video’s, maar sommige zijn als nft ‘geboren’ door een smart contract een actie uit te laten voeren en daarmee nft’s te creëren, zoals Cryptokitties en de CryptoPunks. Andere items die je als nft kunt zien, zijn items in games, van kleding in Fortnite tot Gods Unchained-kaarten. Ook zaken als domeinnamen zou je onder nft’s kunnen scharen.

Mick de Graaf, ethereumdeveloper, is al jaren bezig met smart contracts. Hij geeft aan dat het heel fijn is dat er standaarden zijn gekomen voor nft’s, omdat je anders geen applicaties om de tokens heen kunt bouwen, zoals een marktplaats. “Je had vroeger bijvoorbeeld de Cryptopunks en Mooncats. Die worden nu gewrapt in ERC721-tokens. Dat wrappen kun je dan doen door zelf een contract in Solidity te schrijven, maar makkelijker is het om bestaande contracten om te werken voor je eigen doel, zoals van OpenZeppelin.”

De Graaf legt uit dat iedereen voordat er standaarden bestonden, zijn eigen implementaties schreef. Daardoor was het lastig om nft’s in verschillende wallets of andere plaatsen weer te geven of te gebruiken. “Met de standaard zijn bepaalde dingen veel makkelijker geworden”, zegt hij. “Denk aan het versturen van tokens en iemand anders toestaan een token van jou te versturen. Dat kan bijvoorbeeld als je een derde applicatie hebt om een token te verkopen. Dan hou je hem wel zelf in bezit, maar als de token dan verkocht wordt, swapt de applicatie het geld voor de nft. Maar denk ook aan metadata: welk stukje hoort bij jouw token? Zoals het verwijzen naar een URI of URL, dat heeft een standaardformat waarin je kunt zien wat het plaatje is en wat de attributen zijn. Nu wordt vaak naar een IPFS-link doorverwezen. De vraag is natuurlijk: hoeveel eigenaarschap heb je als de URI naar een centrale locatie verwijst?”

Toch is het verdwijnen van bestanden geen enorm probleem volgens De Graaf. “Als niemand het meer host, is het weg, net als bij een torrent: als niemand meer seedt, is het weg. Als je echter de originele afbeelding hebt en die weer host, dan wordt die weer gekoppeld aan dezelfde hash, waardoor de afbeelding terug is. De verwijzingen zelf verdwijnen niet. Kwestie van rechtermuisknop, opslaan en als je het er een jaar later weer opzet, is het er weer.”

Iets dat waarde heeft, blijft volgens hem dan ook wel bestaan. “Als je Rollercoaster Tycoon uit 2001 wil downloaden via een torrent, lukt je dat ook nog steeds. Als het toch al geen waarde heeft en je zelf geen back-up hebt, tja, dan verdwijnt het wel. Is toch ook wel iets moois, die vergankelijkheid.”

“Als ik zelf een nft zou willen maken, zou ik dat bij iets als OpenZeppelin doen. Daar staan contracten en die kun je verder zelf samenstellen. Mensen die minder verstand hebben van smart contracts, maar die een plaatje willen koppelen, kunnen dat met iets als OpenSea of Raribles. Vergeet trouwens niet dat als je zelf een smart contract maakt en uitrolt, je er daarna niets meer aan kunt veranderen.” Het ‘minder verstand van hebben’ is overigens betrekkelijk. Je moet wel iets met web3-apps kunnen, zoals Metamask als browserextensie en tokens als ether.

“Als je naar de toekomst kijkt, kun je natuurlijk alles tokenizen. Je kunt hypotheken verpakken, hele wallets tokenizen, beleggingspakketten enzovoort. Voordat je het weet, zit je bij de credit default swaps. Aan de andere kant: je kunt wel alles volgen wat er gebeurt. Dit in tegenstelling tot wat er in de traditionele financiële wereld gebeurt.” De meeste tokens ‘leven’ op dit moment op de ethereumblockchain, maar de tokenstandaarden worden ook door andere chains gebruikt. Zo is het mogelijk om ook tokens via bridges van de ene naar de andere chain te verplaatsen.

Een andere plek waar nft’s hun praktische nut kunnen bewijzen, is in de concertkaartjesbranche. Kasper Keunen, ontwikkelaar bij Guts Tickets en van het achterliggende GET-protocol: “Nft’s in de ticketbranche zijn een uitkomst. Je kunt van alles koppelen aan een ticket. Zo kun je bijvoorbeeld programmeren dat royalty’s uitgekeerd worden aan de artiest voor tickets die worden doorverkocht op de tweedehandsmarkt. Je kunt bijvoorbeeld programmeren dat twintig procent van de doorverkoopopbrengst naar de artiest gaat. Zo hou je de bron van inkomsten bij de artiest zelf. Daarnaast kan een nft maar bij één persoon op z’n wallet staan, in tegenstelling tot een ERC20-token, die in principe uitwisselbaar is. Dan creëer je bijvoorbeeld een QR-code die de ticketeigenaar op z’n telefoon kan laten zien en laten scannen bij de ingang van een concertzaal. Die QR-code kun je encrypten met de eigenaar van de nft, de ticketkoper dus. Je kunt dan heel makkelijk bewijzen dat jij de eigenaar van de nft bent. Makkelijk en inzichtelijk, daarom zijn nft’s heel handig voor tickets.”

Keunen zegt wel dat royalty’s op zich niet via een blockchain moeten, maar dat het wel makkelijk is voor het verhandelen op secundaire markten, zoals OpenSea. Om ticketscalping tegen te gaan, kunnen de tickets waar Guts nu mee bezig is, niet doorverkocht worden via open markten voordat ze gebruikt zijn. Na gebruik kunnen ze wel via open markten verhandeld worden als collectibles.

“Het voordeel van die ERC721-standaard is dat wij zelf geen systeem hoeven te bouwen om dat te verhandelen, wat we wel moesten met ons huidige systeem, dat gebruikmaakt van de ERC20-standaard”, zegt hij. Wel zijn er zijn nog veel uitdagingen voor de start-up, want uiteindelijk kun je niet van iedereen verlangen dat ze met een wallet met ether of stablecoins rondlopen. “Je moet wel met de Adyens van de wereld kunnen samenwerken voor betalingen.”

De ethereumblockchain is niet heilig voor Guts. “We gebruiken verschillende blockchains, afhankelijk van onze wensen. Zo zijn we nu de mogelijkheden van Polygon aan het testen, een plasmachain van ethereum. Ze hebben ethereum geforkt met heel veel bridges naar ethereum. Je kunt dus dezelfde adressen en contracten gebruiken, maar het is wel gecentraliseerd. Dat kan in ons soort markt; we gebruiken wat we nodig hebben.”

Guts Tickets werkt veel in Zuid-Korea en volgens Keunen is de Koreaanse markt met K-Pop helemaal in de ban van digitale tokens. “Ze zijn daar zo digital native, daar wordt echt alles een token. Mensen kijken daar ook heel anders naar bezit, iets wat nu ook hier enigszins lijkt door te dringen.”

Op dit moment is het nog veel experimenteren met de technische aanpak van bepaalde zaken, zoals tokenomics, crowdfunding, artiesten, venues en alles wat er verder bij komt kijken. Op den duur kun je aan een nft-kaartje van alles koppelen, zoals eerder dan de rest toegang krijgen tot een album dat uitkomt. Of een meet-and-greet met de artiest, of korting in de toekomst. Voor de artiest is het fijn dat hij veel directer contact heeft met zijn fanbase.

Ieder maakt zijn eigen tokens

Deze ‘prachtige’ NFT is gemaakt van een Instagram-foto op Rarible.

Door de interoperabiliteit van de tokens kun je ze makkelijk op allerlei plekken verhandelen, terwijl je ze ook rechtstreeks aan elkaar kunt ‘overmaken’, al kun je daar wel paal en perk aan stellen in je smart contracts.

Misschien is het interessantste aan nft’s dat iedereen zonder al te veel problemen z’n eigen tokens kan maken. Dat hebben we echter eerder gehoord met de komst van internet en websites. Het maken van een nft kan dus door zelf een smart contract te maken of door gestandaardiseerde processen te doorlopen bij verschillende marktplaatsen die zelf natuurlijk weer voordeel hebben bij meer tokens. Je merkt al: nft’s zijn lastig te doorgronden, omdat ze op het snijvlak van heel veel verschillende systemen opereren, waaronder iets dat slecht in cijfertjes te vatten is: gevoel. De een vindt voetbalplaatjes heel gaaf, de ander zal zijn neus daarvoor ophalen en zweert bij Pokémon. Was de Amiibo eigenlijk niet een soort fysieke nft als je hem koppelde met je Wii?

Daarnaast kan het een soort van standaardvehikel worden voor het verkopen van normale, alledaagse items in de vorm van – buzzword – digital twins. Daarbij blijft het altijd de vraag: hoe koppel je de digitale wereld aan de fysieke? Als je die auto verkoopt, waarom verplaats je dan niet gewoon de eigenaarstoken naar de wallet van de nieuwe eigenaar? Daar heb je geen tussenhandel meer voor nodig. Koppel ook alle papieren eraan en klaar. Die belofte werd echter ook gedaan bij de vorige blockchainhype. Vergeet ook niet het bezit van bijvoorbeeld virtuele locaties in virtuele werelden of onderdelen daarvan, of musea met virtuele kunst: alles zit als een matroesjka in elkaar.

De eerste serieuze pogingen van de afgelopen tijd om de fysieke en tokenwereld te combineren, leveren lessen op voor de toekomst. De band Kings of Leon verkocht onlangs zijn album ‘When you see yourself’ als nft met als extra dat je dan een fysiek stuk vinyl opgestuurd krijgt. The New York Times verkocht een column voor 350 (!) ether, al gaat dat geld naar een goed doel. Zo zullen er tal van experimenten plaatsvinden waarvan een deel zal falen, een deel verder evolueert tot iets dat beter past en een deel zal bestaan uit speculatie.

Dit artikel verscheen op 9 april 2021 op Tweakers samen met een apart onderdeel om zélf een NFT te maken.

Blockchain-onbegrip zorgt voor verwarring columnisten

Blockchain-onbegrip zorgt voor verwarring columnisten

Verkeerde veronderstellingen en foute aannames

“Is de bitcoin-gekte het nieuwste generatieconflict?” kopt een columnist in de Volkskrant woensdagochtend 4 oktober. “Digitaal geld zet stelsel op z’n kop” schrijft een andere op dezelfde dag in het AD.

De columnist van de Volkskrant Peter de Waard heeft het over ‘een trein vol studenten’ waar jongeren elkaar gek maken met potentiële bitcoin-winsten. Hij vergelijkt het met de fascinatie met de optiebeurs van generatie X. Met andere woorden: hij wil het generatieconflict heel graag duiden. Misschien zou het goed zijn als hij zijn oor eens te luisteren legt bij plaatsen waar het daadwerkelijk over digitale valuta en andere blockchaintoepassingen gaat. Daar lopen verdomd weinig studenten rond. Een paar, natuurlijk. Ook een paar echt ‘oudere’ mensen, maar het grootste deel zal tussen de 30 en de 55 jaar zijn. En vooral man.

Screenshot World Coin Index woensdag 4 oktober, 17:36 CET

Interessanter is dat het dan niet gaat om witte mannen. Het is een veelkleurig en veeltalig geheel. Maar ja, liefhebbers van zogenaamde publieke blockchains houden dan ook niet zo van grenzen.

Anders denken

Volgens De Waard zouden ‘zelfs jongeren met een negen voor wiskunde weinig snappen van de werkwijze van de virtuele munt’. Hoezo? Dat hij het niet begrijpt zegt niet dat jongeren (of ouderen) het niet zouden begrijpen. Het is zeker een andere manier van denken en kijken, maar niet begrijpen…

Oké, het is waar dat er een stevig stukje cryptografie en speltheorie inzit. Er zijn mensen die dat écht begrijpen. Het is alleen niet nodig dat zelf te kunnen doorgronden. Zonder diepgaande kennis van die onderwerpen, is de werking van Bitcoin of veel andere blockchains met enige inspanning prima te overzien. Maar nogmaals: het is een andere, nieuwe manier van denken en daar zit de werkelijke moeilijkheidsgraad. Zonder ermee te ‘klooien’ zul je er inderdaad niets van begrijpen. Iets met gedeeld vertrouwen zonder vertrouwde derde partij. Klinkt niet moeilijk, maar dat aanvoelen is best lastig.

Bitcoin is geen geld

Ook Roland Duong laat met zijn op z’n kop gezette stelsel zien heel wat klokken te hebben horen luiden. Het begint al met het ‘casino van cryptomunten’. Dat laat ik voor wat het is. Interessanter is de uitspraak ‘maar bitcoin is geen geld’ en dat terwijl bitcoin is ontworpen als puur digitale vorm van cash. Hij zegt in de volgende zin dat er bij ‘gewoon geld’ iets ’tegenover staat’ om vervolgens hypotheken aan te halen. Bij een hypotheek zou er namelijk iets uit de werkelijke wereld tegenover staan, namelijk een huis. Dan komt de goudvoorraad bij centrale banken langs die een deel van onze geldvoorraad zou dekken. En dat terwijl er bij bitcoin een enorm netwerk aan computers staat te werken om de waarde te onderschrijven én tegelijkertijd het netwerk veilig te houden. Lijkt me best wat waard. Of dat ook zo’n 3600 euro per stuk is (wo. 4 okt. 2017, inmiddels 17 oktober en zo’n 4800 euro per stuk), dat is een andere discussie. Maar dat het netwerk echt waarde heeft, staat voor mij buiten kijf.

Volgens Duong zou bitcoin alleen de waarde van de bitcoin vertegenwoordigen. En die nu ‘ongelooflijke waarde’ is ‘op moment van schrijven 4200 euro’. Ik ben bang dat hij een euro-dollarfoutje maakt. Maar goed, dat vergeven we hem.

Voordat we afdwalen in een spelletje hoeveel iets wel of niet waard mag zijn, even terug naar ‘normaal’ geld. Voor zover mij bekend is de goudstandaard al in de jaren ’70 van de vorige eeuw losgekoppeld om de Vietnamoorlog te financieren. Althans, de Amerikaanse Dollar. De euro zit ook niet aan goud vast, al hebben centrale banken wel een relatief klein bedrag in goud als reserve. Maar als we even bedenken hoeveel euro er sinds de crisis vanaf 2015 volledig digitaal is bijgedrukt.. iets van 60 miljard euro per maand of zo? Dan moeten we misschien maar eens praten over de vraag of er bij ‘gewoon geld’ iets tegenover staat.

Waar worden die cryptomuntjes gemaakt?

Beide columnisten hebben het ook over handel en spaargeld. De Waard stelt dat de handel in cryptovaluta niet is geconcentreerd in westerse handelscentra, maar in Zuidoost-Azië. Dat ligt misschien wat lastiger. Als we kijken naar handelsvolume is Dollar-Crypto het grootst, ruim 40 procent. Daarna volgt de Japanse Yen, dan de Koreaanse Won en dan pas de euro. Maar dat is een vertekend beeld. Alles is namelijk vertekend in vergelijking met normale of ‘ouderwetse’ mondiale verhoudingen in Cryptoland. De meeste bitcoin-miners staan in China. Waarom? Meerdere redenen. Goedkope energie, hardwareboeren om de hoek. Maar Europa heeft dan weer de meeste exchanges. Niet per se de grootste. De Verenigde Staten zijn lastig: elke staat heeft zijn eigen regels en … nee. Dit wordt te veel informatie.

De Waard stelt in ieder geval dat de bitcoin-gekte een nieuw generatieconflict is. Hij vraagt zich zelfs af of het niet verboden moet worden. Iedereen die enige kennis heeft van hoe bijvoorbeeld het bitcoinnetwerk in elkaar zit, weet dat zo’n verbod eigenlijk niet kan.

Een blockchain is nog geen bedrijf

Duong ziet ook gevaar als het om spaargeld gaat. En ja, hij heeft daar ook gelijk in natuurlijk. Hij vergelijkt het met de dotcom-bubbel van 2000. Daar ben ik het wel mee eens: heel veel van de munten die in de afgelopen korte tijd zijn ‘bedacht’, zullen binnenkort niet meer zijn. Maar het zijn ook niet per se munten. Het zijn vaak tokens die een functionaliteit ergens aan geven. Totaal anders denken vraagt dat. Hij haalt investeren aan in bedrijven, zoals de Apples, Googles en Amazons. Het lastige is natuurlijk dat die crypto’s geen bedrijven zijn in de oude zin van het woord. Het zijn protocollen. Op het moment dat zo’n protocol ‘live’ en publiek is, is het niet meer per se van het bedrijf. Zeker een munt als bitcoin is dat niet.

En nee, al je spaargeld in crypto’s stoppen lijkt me niet handig. Spreiden, dat is volgens mij het aloude adagium. Ook nu crypto’s er in de handelswereld bij zijn gekomen.

Al met al kan ik me voorstellen dat voor de ‘cryptoleek’ heel wat termen zijn langsgekomen die onbekend zijn. Aan de andere kant waren streaming en googlen 20 jaar geleden ook onbekende termen voor de meesten. Langzaam zullen de termen het publieke domein bereiken en beter begrepen worden. Maar bij blockchains en crypto’s geldt nu nog: er is heel wat educatie nodig.

ps: ik zou nog aan kunnen halen dat er een heel andere distributed ledger/blockchainwereld is waar we als buitenstaander niks van weten, namelijk die bij de banken en vergelijkbare instituten, maar dat laat ik voor een andere keer.
pps: eerder gepubliceerd op Steem, een sociaal netwerk dat draait via/met/op een blockchain

Artikel "Het Warme Noorden", VPRO Gids #46

Het warme Noorden

Transportschepen op de Noordpool en aardbeien op Groenland? De gevaren van klimaatverandering zijn welbekend. Maar welke mogelijkheden biedt een ijsvrije Noordpool? Tegenlicht zocht het uit.

Artikel "Het Warme Noorden", VPRO Gids #46
Artikel “Het Warme Noorden”, VPRO Gids #46

‘Investeren in het Noordpoolgebied kent nog een hoog risico,’ zegt Maarten Loonen, universitair hoofddocent aan de Rijksuniversiteit Groningen. ‘Toch wordt er veel naar het Noordpoolgebied gekeken. Ook door Nederland.’ Laurence Smith, de schrijver van het boek The world in 2050 en geografieprofessor aan de UCLA in Californië, beaamt dat: ‘Het Arctisch gebied blijft op de korte termijn een gevaarlijke en afgelegen regio, maar op de lange termijn kan er een hoop veranderen, waaronder meer menselijke bewoners in het Arctisch gebied.’

Steden zullen op de lange termijn steeds rijker worden en de vraag naar grondstoffen zal explosief blijven toenemen. Gemondialiseerde markten en klimaatverandering zullen allemaal bijdragen aan meer menselijke activiteit in de Arctische regio met meer mijnbouw, visserij, toerisme, scheepvaart en winning van olie en gas. Smith ziet tegen 2050 zelfs de eerste Canadese universiteit boven de zestigste breedtegraad verrijzen.

In de aflevering ‘Het warme Noorden’ gaat VPRO Tegenlicht gaat zondag in op de toekomstige potentie van de regio. Aan het woord komt onder meer de Noorse ondernemer Felix Tschudi, die in 2010 als eerste een niet-Russisch schip liet varen via de transarctische zeeroute. We zien Chinezen op IJsland druk bezig met plannen voor hotels en golfresorts en het in gebruik nemen van een ambassade met plek voor 500 man, terwijl ze door Noorwegen juist weer angstvallig buiten de deur worden gehouden. En VPRO Tegenlicht volgt voormalig president van Groenland Aleqa Hammond, op zoek naar de bodemschatten die het land rijk is. Want bij het terugtrekken van het landijs op Groenland hoort ook het vrijkomen van bewerkbaar land en toegang tot meer delfstoffen.

Het economisch belang van de regio verschijnt steeds meer op de politieke agenda van de landen buiten het Arctisch gebied. In 2013 voeren reeds 44 containerschepen in het hoge Noorden, al volgden hiervan nog slechts negentien de hele transarctische route. Desalniettemin lijken de mogelijkheden schier eindeloos, iets dat zorgt voor meer kapers op de kust, niet in de laatste plaats bij de verdeling van de Noordpool en het gebied daaromheen midden in de Noordelijke IJszee. ‘Die verdeling wordt nu opgehangen aan Unclos, het vn-zeerechtverdrag,’ zegt Loonen, ‘Daarin staat beschreven wat landen zich kunnen toe-eigenen en waar ze recht op hebben. Standaard is dat de 200-mijlzone. Ook staat in Unclos dat de landen gebruik mogen maken van de afstand waarover het continentale plat zich uitstrekt voor de kust.’

Dat laatste gebied is moeilijk te definiëren en daarom wordt er nu veel tijd besteed aan het in kaart brengen van de zeebodem, legt Loonen uit. Rusland zegt nog steeds alles te kunnen claimen tot aan de geografische noordpool, waarbij een van hun argumenten is dat zij verantwoordelijkheid nemen voor het gebied en hulpposten bouwen – wat in feite militaire bases zijn. Ook Canada doet dat. Zo probeert ieder land in de buurt van de noordpool meer activiteit te laten zien om vervolgens het gebied te kunnen claimen.

Brengt dat geen risico op conflicten met zich? Smith denkt van niet: ‘Binnen de territoriumdrift van verschillende landen is het Arctisch gebied geen nieuw conflictgebied, aangezien de onafhankelijkheid van de landen onbetwist is. De Noordelijke IJszee zelf valt onder het vn-zeerechtverdrag. Conflict in het Arctisch gebied lijkt mij daarom niet heel waarschijnlijk, al heeft de recente geopolitieke spanning tussen Rusland en het Westen de relaties zeker bevroren wat betreft samenwerkingsprojecten in het poolgebied.’

Bedrijvigheid zal in het hoge Noorden vooral plaatsvinden op het water en zich toespitsen op het vervoer van olie, gas en goederen. Sommige bestaande havens kunnen daardoor uitgroeien tot belangrijke mainports. Ook al bestaande havens proberen hun belang te behouden, op de Tweede Maasvlakte in Rotterdam staan niet voor niets al enkele opslagtanks voor vloeibaar gas (LNG). Nu nog voor LNG uit het Midden-Oosten, in de toekomst wellicht uit het hoge Noorden.

Heel veel extra activiteit op het land buiten de al bestaande havens en zuidelijke delen verwachten Smith en Loonen niet, omdat de bodem zonder permafrost bestaat uit zompig turf en moeras. Op dit moment is het grootste deel van de infrastructuur en gebouwen afhankelijk van die altijd bevroren ondergrond. Nu al klagen de inwoners op Groenland dat transport minder makkelijk is door de wegvallende zeeijsverbindingen in het voorjaar, iets waar ook dieren veel last van hebben.

‘Wereldwijde klimaatverandering wordt in het Arctisch gebied versterkt door verschillende mechanismen, vooral de zogenoemde albedo-feedback,’ zegt Smith. ‘Die zorgt ervoor dat door minder sneeuw- en ijsbedekking van land en zee de donkere ondergrond meer zonlicht absorbeert, wat voor een snellere opwarming rond de pool zorgt.’

Wat dat precies voor gevolgen gaat krijgen, is lastig te zeggen. Loonen: ‘We weten dat het onstuimiger zal worden en dat er meer neerslag gaat vallen. Misschien is de ijskap in 2050 voor een groot deel verdwenen, maar dat zijn allemaal voorspellingen op basis van modelstudies. Het is in ieder geval zeker dat de ijskap op de Noordelijke IJszee de komende decennia in de winter nog aan zal groeien tot de grootte die hij nu heeft. De Noordpool wordt geen lieflijke atol, het zal een ruig gebied blijven, donker, koud, stormachtig en klimatologisch steeds slechter voorspelbaar. Je kunt makkelijk zeggen: het ijs is weg, nu kunnen we er naartoe, maar ik zeg altijd: als je daar in de winter bent, ga je dood. Daarom ga ik ook alleen ’s zomers. Er wordt soms gedaan alsof het een poldertje is waar je zo naartoe gaat. Het is joekelsgroot! Vijftien miljoen vierkante kilometer ijs bedekt de Noordelijke IJszee in de winter!’

Tegenlicht laat zich daar niet door weerhouden en onderzoekt hoe je aardbeien kunt verbouwen op Groenland, een golfparcours aan kunt leggen op IJsland en of de Groenlandse aardappelteelt ooit kan concurreren met die in Nederland.

Dit artikel verscheen ook in de VPRO Gids #46 en staat ook op het wetenschapsportaal van de NPO.

De Tegenlichtuizending gaat dieper in de op de materie.

Van uitstoot naar brandstof

Van uitstoot naar brandstof

Zonne- en windenergie opslaan door brandstof te maken uit CO2. Het klinkt bijna te mooi om waar te zijn, maar het kan echt.

De papieren versie
De papieren versie

‘Het meest belachelijke idee is toch wel het opslaan van een afvalproduct. Hergebruik direct! Maak die kringloop! Cradle-to-cradle!’ aldus een energieke Richard van de Sanden, directeur van het Nederlands instituut voor fundamenteel energieonderzoek DIFFER. Hij heeft het over CO2, de bekendste en belangrijkste veroorzaker van opwarming van de aarde. Het broeikasgas onder de grond opslaan vindt hij dus domheid ten top. Wat kunnen we er dan wel mee? Daarover gaat Labyrint TV deze week.

Uitzending: CO2 als brandstof

Lees verder

Hét probleem met de stadsfiets(er)

Hét probleem met de stadsfiets(er)

De stadsfiets is de stad ontgroeid. Hij of zij is te groot. Vooral de voorgevel is kolossaal. De fiets past niet meer in een rek en ook niet meer op het pad. De stadsfiets is een monsterlijk gedrocht.

Vooral het vrouwelijk deel van de Amsterdamse bewoners binnen de ring maakt zich er schuldig aan. Een rugtas? Een fietstas? Nee, dat hoort niet bij het muntwater-cappuccino-lurkend-yoga-end deel der stadsnatie. Je slot om de zadelpen wikkelen is ook niet meer van deze tijd: in de bak ermee! En ook nog fijn fietsend telefoneren, wat het geheel met die onmogelijke hutkoffer voorop nog instabieler maakt.

Vergeet ook niet de duo’s op de vrij smalle vrijliggende fietspaden. Gezellig beppend naast elkaar (m/v) met zo’n leuk roze of zwart ding op dezelfde hoogte naast elkaar. Toch al enkele keren haast mis zien gaan met een hoop gegiechel. Tot de winter de straten weer lekker glad maakt…

Begrijp me overigens niet verkeerd: de fiets is de meest haalbare redding voor veel grote steden, maar laten we dan in ieder geval het goede voorbeeld geven en intelligente oplossingen verzinnen.

Waar ging het mis? Bij het afschaffen van bepaalde wet- en regelgeving rond de fiets begin jaren ’90? Toen de mountainbike eerst nog illegaal zonder wit achterspatbord op de openbare weg verscheen? Neen, wetten rond maximale breedte zijn er wel, maar niet zeer specifiek. Dat is maar goed ook, er zijn namelijk genoeg mensen die wél extra ruimte nodig hebben. Iets met kinderen of bepaalde beroepen.

Het gaat dus mis bij het hardnekkig überindividualisme: “Ik heb een fiets en ik moet álles mogen met mijn fiets, ongeacht hoe en wat en of ik anderen daarmee tot last ben. Ik ben Ik.”

En ze zijn tot last: eerst waren het enkele fietsen-met-bakjes-voorop, nu zijn daar allerhande varianten bijgekomen, waarvan de meesten steunen op een zeer brede voorbagagedrager die, in tegenstelling tot de ‘ouderwetse’ voorbagagedrager, onmogelijk in een normaal fietsenrek past. Als dan een paar van die fietsen het rek bevolken, past de rest er niet meer bij. Lees verder

Parool: “Tijd voor een handige stadsfiets”

Parool: “Tijd voor een handige stadsfiets”

Artikel Parool 3 september 2013
Artikel Parool 3 september 2013

Vandaag verscheen in het Parool een stuk van mijn hand over de stadfietser en de door hem (m/v) gebruikte stadsfiets. Ingegeven door een al misschien wel jarenlange steeds verder oplopende ergernis, kroop ik afgelopen week in de pen om daadwerkelijk het papier op te zoeken voor mijn mening in plaats van in een blog of een rant op Facebook, Twitter of een van die andere online babbelboxen.

Uiteraard vertel ik hier niet bij dat enkele (=2) van mijn buren hun fiets over het algemeen keurig buiten het rek parkeren. Ook niet dat er mensen zijn die afneembare mandjes hebben en ook niet dat er enkele merken in het recente verleden zijn begonnen met wél handige stadsfietsen.

Links een vooraanzicht, midden en rechts bovenaanzichten met resp. de maten in centimeters.
Links een vooraanzicht, midden en rechts bovenaanzichten met resp. de maten in centimeters.

Een van die merken was bijvoorbeeld VANMOOF, maar helaas begonnen die ook een tijdje terug met het leveren van accessoires in de vorm van.. jawel een bakje voorop. Allerhande andere populaire, technisch gezien ranke fietsen, zoals fixies en vergelijkbare vintage racefietsdingetjes, zijn ook niet erg groot natuurlijk maar niet erg gebruiksvriendelijk voor de gemiddelde fietser.

Verder speel ik nogal op de man met een bepaald type vrouw. En als je erop let zie je inderdaad meer vrouwen met oversized fietsen. Toch is er één ding wat het extra vervelend maakt: vrouwen lijken wel altijd. ALTIJD. te bellen. Telefoon in de hand en stuur in de andere. Dat maakt het misschien een graadje erger dan de meeste mannen met een bakkie voorop..

Het stuk zelf:

Hét probleem met de stadsfiets(er)

De stadsfiets is de stad ontgroeid. Hij of zij is te groot. Vooral de voorgevel is kolossaal. De fiets past niet meer in een rek en ook niet meer op het pad. De stadsfiets is een monsterlijk gedrocht.

Vooral het vrouwelijk deel van de Amsterdamse bewoners binnen de ring maakt zich er schuldig aan. Een rugtas? Een fietstas? Nee, dat hoort niet bij het muntwater-cappuccino-lurkend-yoga-end deel der stadsnatie. Je slot om de zadelpen wikkelen is ook niet meer van deze tijd: in de bak ermee! En ook nog fijn fietsend telefoneren, wat het geheel met die onmogelijke hutkoffer voorop nog instabieler maakt. 

Vergeet ook niet de duo’s op de vrij smalle vrijliggende fietspaden. Gezellig beppend naast elkaar (m/v) met zo’n leuk roze of zwart ding op dezelfde hoogte naast elkaar. Toch al enkele keren haast mis zien gaan met een hoop gegiechel. Tot de winter de straten weer lekker glad maakt…

Begrijp me overigens niet verkeerd: de fiets is de meest haalbare redding voor veel grote steden, maar laten we dan in ieder geval het goede voorbeeld geven en intelligente oplossingen verzinnen.

Waar ging het mis? Bij het afschaffen van bepaalde wet- en regelgeving rond de fiets begin jaren ’90? Toen de mountainbike eerst nog illegaal zonder wit achterspatbord op de openbare weg verscheen? Neen, wetten rond maximale breedte zijn er wel, maar niet zeer specifiek. Dat is maar goed ook, er zijn namelijk genoeg mensen die wél extra ruimte nodig hebben. Iets met kinderen of bepaalde beroepen.

Het gaat dus mis bij het hardnekkig überindividualisme: “Ik heb een fiets en ik moet álles mogen met mijn fiets, ongeacht hoe en wat en of ik anderen daarmee tot last ben. Ik ben Ik.”

En ze zijn tot last: eerst waren het enkele fietsen-met-bakjes-voorop, nu zijn daar allerhande varianten bijgekomen, waarvan de meesten steunen op een zeer brede voorbagagedrager die, in tegenstelling tot de ‘ouderwetse’ voorbagagedrager, onmogelijk in een normaal fietsenrek past. Als dan een paar van die fietsen het rek bevolken, past de rest er niet meer bij.

In de bewaakte fietsenstallingen op stations zijn veel plekken verdwenen door de extra ruimte die nodig is voor de bakjes voorop. Er is minder ruimte buiten, want fietsen worden beter verwijderd en er is tegelijkertijd minder ruimte in de stalling. Lekker handig.

Ik kan er nog heel wat woorden aan vuilmaken, maar dat lijkt weinig zinvol. Daarom: beste stadsfietsontwerpers, verzin eens iets beters. Verzin een stadsfiets.

Update 25 augustus 2022: artikel zelf toegevoegd in tekst

Stedelijke ontwikkeling volgt eenvoudige patronen

Stedelijke ontwikkeling volgt eenvoudige patronen

Een stad is een soort sociaal reactievat dat zich gedraagt volgens eenvoudige, universele wiskundige wetten. Een nieuwe studie laat zien dat bestaande vergelijkingen van steden met organismen, mierenkolonies of andersoortige netwerken niet opgaan.

Hoe de nieuwe inzichten tot stand kwamen, beschrijft natuurkundige Luis Bettencourt van het Amerikaanse Santa Fe Institute deze week in het tijdschrift Science.

Toch blijkt dat hoe verschillend steden eruit zien en hoe complex ze ook worden, steden zich wiskundig houden aan vrij simpele universele wetten.

Bettencourt keek via verschillende wetenschappelijke disciplines, zoals natuurkunde, economie, sociologie en biologie, naar de ontwikkeling van steden. Daarnaast maakte hij gebruik van de enorme hoeveelheid verzamelde data van verschillende netwerken, zoals van nutsvoorzieningen en mobiele telefoons.

“Mensen hebben met het ontstaan van steden een totaal nieuw soort complex systeem gecreëerd,” legt Bettencourt in Science uit. “Ze onwikkelden intuïtief de beste manier om sociale netwerken in tijd en ruimte te plaatsen en ze ook nog te laten groeien en ontwikkelen zonder te moeten stoppen.”

Omdat al die steden zo verschillen, van mega-metropool zoals Tokyo tot een klein stadje in Zweden, lijkt het heel lastig uit te vinden wat voor universele wetten eraan ten grondslag liggen.

Optimale stad
Door juist te kijken naar wat steden nu écht zijn, blijkt dat ze niet zozeer uit agglomeraties mensen bestaan, maar dat het agglomeraties van de verbindingen tussen mensen zijn. Alle andere eigenschappen, de wegen om elkaar te bereiken, de dichtheid die daarvoor nodig is, de economische producten en de ideeën die mensen samen bedenken, komen uit die verbindingen voort.

Het door Bettencourt opgestelde theoretische model suggereert dat een optimale stad bestaat als we de meeste sociale interactie hebben en daarbij ook het hoogste sociale en economische rendement. Daarbij moeten de kosten van spullen en voor het met elkaar in contact komen niet te hoog worden.

Uiteindelijk doen steden iets heel speciaals als ze groeien: ze balanceren het maken van zowel grotere als compactere sociale netwerken die mensen ertoe zet nieuwe dingen te leren, te specialiseren en van elkaar afhankelijk te zijn. Daarbij breidt de grootte en kwaliteit van de infrastructuur zich uit.

optimal city
Bettencourt, “The origins of scaling in cities”, DOI: 10.1126/science.1235823

Het bijzondere is dat niemand in die groeiende netwerken meer moeite hoeft te doen om met elkaar te blijven samenwerken.

Al die verschillende factoren zijn van belang voor beleidsmakers en planners. Om de sociale reactoren goed te laten werken, moeten planners denken in hoe positieve sociale interactie te bevorderen met lage kosten, bijvoorbeeld bij mobiliteit en energie. Een stad kent daarnaast ook problemen, zoals criminaliteit en segregatie, maar door bijvoorbeeld beter transport, zijn dergelijke problemen te verminderen.

Dus wat is een stad? Bettencourt denkt dat de enige metafoor die in de buurt komt een vorm van stellaire fysica is: “Een stad is eigenlijk een soort sociale reactor, daarom lijkt een stad meer op een ster dan bijvoorbeeld een mierenkolonie. Het trekt mensen aan en versnelt sociale interactie en sociale opbrengst op een manier analoog aan hoe een ster materie comprimeert en een ster ‘brandt’ feller en sneller hoe groter die is,”

“Snelle verstedelijking is het snelste, meest intense sociale fenomeen wat de mensheid ooit is overkomen,” zegt Bettencourt. “We beginnen nu langzaam te begrijpen waarom verstedelijking overal plaatsvindt en wat het uiteindelijk voor onze soort en voor de planeet betekent.”

Eerder gepubliceerd op met nog een doel om het in combinatie met andere artikelen om te werken naar een groter, verhaal. Hopelijk is daar binnenkort eens tijd voor…