‘Ondanks de innovatieve ideeën heeft Bitcoin een aantal belangrijke technische uitdagingen’

Prof. dr. Bart Preneel heeft als cryptoloog zelf bijgedragen tot de uitvinding van de bitcoin – al heeft hij er zelf nooit in geïnvesteerd. In zijn college voor de Universiteit Van Vlaanderen staat hij stil bij de mogelijkheden van cryptomunten.

Het is een cliché, maar je weet wanneer je in een hype terechtgekomen bent als taxichauffeurs over Bitcoin beginnen. In Silicon Valley staat “crypto” nu voor cryptomunt en niet voor de tak van de wetenschap die zich bezighoudt met de beveiliging van informatie.

De financiële crisis van 2008 inspireerde Satoshi Nakamoto -we weten nog steeds niet wie er achter die naam schuilt- tot het ontwerp van de cryptomunt Bitcoin. Bitcoin verschilt op veel vlakken alle andere digitaal geld omdat het een open munt is. Alle transacties worden geregistreerd op de blockchain; dit is geen centrale database, maar een ketting van transacties die door een groot aantal gebruikers samen beheerd wordt.

Iedereen kan gebruiker worden en zo de blockchain lezen, iedereen kan Bitcoins creëren (door Bitcoins te mijnen), iedereen die over Bitcoins beschikt kan elke andere gebruiker betalen en iedereen kan de correctheid van alle transacties verifiëren. Op deze manier wou Nakamoto een meer robuust systeem creëren, dat niet gemanipuleerd kan worden door machtige spelers in het financiële systeem. De veiligheid van Bitcoin steunt op cryptografie; de bouwblokken zelf zijn meer dan 20 jaar oud, maar Bitcoin combineert ze op een zeer ingenieuze manier om unieke eigenschappen te generen.

Bitcoin kende een zeer moeilijke start. Een belangrijk element in de eerste groei was de mogelijkheid om met Bitcoin drugs te kopen op het Dark Web. Maar naast deze schaduwkant liet Bitcoin ook toe om betalingen te doen over de hele wereld met veel lagere transactiekosten dan de traditionele financiële spelers. En met minder regulering. De bekendheid van Bitcoin groeide en daarmee ook de prijs: in april 2013 was een Bitcoin meer dan 100 dollar waard, in november 2013 werd de kaap van 1000 dollar voor het eerst overschreden en na een terugval gebeurde dit opnieuw begin 2017, toen de echte hype begon.

In december 2017 piekte Bitcoin tot 19500 dollar en vandaag is de waarde minder dan de helft daarvan. Door de sterk stijgende koers werd Bitcoin plots gezien als een interessante belegging. Of dat echt zo is, is een open vraag, maar het neveneffect van deze evolutie is dat transactiekosten de pan uit swingen en de koers volatiel is, wat Bitcoin minder aantrekkelijk maakt als globaal betaalmiddel.

Het succes van Bitcoin leidde onvermijdelijk tot kopieën: deze gaan van klonen met een kleine variatie tot meer innovatieve oplossingen zoals Ethereum, dat heel complexe transacties toelaat en Monero en Zcash, die meer privacy bieden. Op dit moment zijn er tussen de 1500 en 2000 cryptomunten met een totale marktkapitalisatie van meer dan 400 miljard dollar. Dit komt overeen met ongeveer 0.5% van de waarde van al het goud in de wereld. Cryptomunten vormen ook een nieuwe manier om kapitaal op te halen voor bedrijven: in plaats van aandelen uit te geven, produceert het bedrijf een nieuwe cryptomunt (een Initial Currency Offering of ICO) en verkoopt deze in ruil voor Bitcoins of traditionele betaalmiddelen. Deze wildgroei van cryptomunten oefent een sterke aantrekkingskracht uit op mensen met malafide bedoelingen.

Volatiele financiële systemen

Economisten kijken met verbazing naar deze ontwikkelingen: cryptomunten worden niet uitgegeven door een centrale bank en de geldhoeveelheid wordt niet gestuurd door het monetair beleid maar door een formule die vrij gekozen wordt door een computerwetenschapper. Ze wijzen op het feit dat er geen land is dat een cryptomunt waarborgt, dat er geen enkel fysisch object (zoals goud) met de waarde van een cryptomunt ondersteunt en dat de volatiliteit problematisch is als cryptomunten de taken van traditioneel geld willen overnemen. Zij hebben natuurlijk gelijk, maar men kan hiertegen aanvoeren dat ons huidige financieel systeem ook heel volatiel kan zijn (denk maar aan de hyperinflatie in Venezuela of Zimbabwe of de crashes van de aandelenmarkten) en dat internationale betalingen van kleine bedragen resulteren in kostenpercentages van 20% en meer.

Ook wetgevers zijn bezorgd: cryptomunten kunnen gebruikt worden om belastingen te omzeilen, kapitalen wit te wassen of aan kapitaalcontroles te ontsnappen. Het hoeft dan ook geen verbazing te wekken dat landen met kapitaalcontroles zoals China en Indië de eersten waren om cryptomunten aan banden te leggen. Maar of dat in praktijk ook helemaal zal lukken, is een andere vraag: het is niet ondenkbaar dat cryptomunten een soort parallel betalingsuniversum mogelijk maken. Een aantal landen (de Marshalleilanden en Zweden) willen hun eigen cryptomunten uitgeven; het zou zelfs mogelijk zijn om faire belastingen in de code van cryptomunten in te bakken.

Ondanks de innovatieve ideeën heeft Bitcoin een aantal belangrijke technische uitdagingen. Op dit moment is de capaciteit ongeveer 4 transacties per seconde, wat miniem is vergeleken met bijvoorbeeld het Visa netwerk, dat kan pieken tot 26.000 transacties per seconde. Er gebeurt heel wat onderzoek naar methoden om het aantal transacties te verhogen, maar dit blijkt moeilijker dan verwacht. De uitdaging ligt in de beperkte bandbreedte tussen het grote aantal knopen.

Een tweede probleem is dat de meeste cryptomunten bedacht zijn als open systemen, met een groot aantal spelers. Maar in praktijk onstaat er een machtsconcentratie bij drie soorten spelers: de exchanges, die cryptomunten uitwisselen, de mijners, die transacties verifiëren en nieuwe munten mijnen en de ontwerpers/ontwikkelaars die de code beheren. In praktijk gaat het door schaalvoordelen om een beperkt aantal spelers die vaak tegenstrijdige belangen hebben. Die leidt af en toe tot een breuk (in vaktermen noemt men dit een hard fork) waarbij een cryptomunt in twee wordt gesplitst. Dit creëert meer chaos in het ecosysteem en is niet echt wenselijk.

En tot slot is er het energieverbruik van de mijners. Om te vermijden dat een enkele partij teveel macht heeft in Bitcoin, wordt er elke 10 minuten een loterij gehouden, die selecteert wie mag beslissen over de nieuwe transacties op de blockchain. Omdat er geen centrale partij is die de loterij kan organiseren, lossen de mijners een moeilijke cryptopuzzel op. De mijner die als eerste de oplossing vindt, wint de loterij en krijgt een beloning. Op dit moment is dit 12,5 Bitcoin of 94.000 EUR.

Het lijkt heel aantrekkelijk om ook mijner te worden. Maar als er meer mijners zijn, wordt de puzzel sneller opgelost en dat kan stabiliteitsproblemen creëren. Om de twee weken wordt de moeilijkheidsgraad van de puzzel aangepast zodat er gemiddeld om de 10 minuten een puzzel wordt opgelost. Op dit moment is het aantal stappen om een Bitcoin puzzel op te lossen 30 Exa-operaties/seconde of 3.10¹⁹ operaties/seconde. Dit komt overeen met een energieverbruik van ongeveer 3 GigaWatt, de capaciteit van de 4 kerncentrales in Doel. Anders gezegd, een transactie vraagt ongeveer 400 KWh aan elektriciteit, of het gemiddeld energieverbruik van een Belgisch gezin in 1 maand.

Zelfs als een groot deel van het mijnen gebeurt met groene energie (geothermisch of hydro-elektrisch) blijft dit een gigantische verspilling. Onderzoekers zijn dan ook hard aan het werk aan meer milieu-vriendelijke oplossingen, waarbij bijvoorbeeld de loterij niet steunt op puzzels maar op het aantal cryptomunten dat je bezit. Als hier een doorbraak bereikt wordt, ligt de weg open voor een groeiende rol van cryptomunten in ons toekomstig financieel systeem.