Bitcoin en blockchain zijn termen die onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn en het betaalverkeer de laatste jaren flink opgeschud hebben. Maar hoe werkt Bitcoin en blockchain-technologie in de basis eigenlijk? Dat leggen we uit.

De klassieke technologie om gegevens over transacties op te slaan is een relationele database, uitgevonden in 1970 door E.F. Codd van IBM. Alle gegevens worden in tabellen opgeslagen en een kolom in één tabel kan verwijzen naar een kolom in een andere tabel om relaties tussen de gegevens voor te stellen. Hoewel er ondertussen heel wat andere manieren zijn ontwikkeld om gegevens op te slaan, is de relationele database vijftig jaar later in heel wat gevallen nog altijd de beste manier.

Voor een aantal nichetoepassingen bestaan er wel betere manieren om gegevens op te slaan. Een van die manieren is de blockchain, een concept dat eind 2008 geïntroduceerd werd door Satoshi Nakamoto in zijn negen pagina’s tellende artikel ‘Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System’, waarin hij de wereld liet kennismaken met de digitale munteenheid Bitcoin.

De cryptocurrency Bitcoin is een uiting van blockchain, wat ook wel de belangrijkste uitvinding sinds internet wordt genoemd. Blockchain is een zogeheten gedistribueerde database van transacties: je slaat informatie niet op één centrale plaats op, maar op alle deelnemende computers, ook wel nodes genoemd. De hele database is beschikbaar op elke node. Bovendien blijft de opgeslagen informatie daar ook staan: dit kan niet teruggedraaid of zomaar gewijzigd worden.

Juist die decentralisatie, transparantie en onveranderlijkheid maken de blockchain een ideale technologie voor de financiële sector. Als financiële partijen een database willen delen zonder daarbij afhankelijk te zijn van één partij, hebben ze met de blockchain een oplossing die minder gevoelig is voor fraude en risico’s van onbetrouwbare partijen. De transparantie sluit goed aan op de steeds zwaardere eisen die financiële toezichthouders stellen. Het gegeven dat de database niet zomaar verandert, maakt een betrouwbaarder registratie van transacties mogelijk.

©PXimport

Transacties liggen bij iedereen

In feite is de blockchain gedetailleerder dan een database: het is een gedistribueerd grootboek (‘distributed ledger’) van transacties. Van oudsher ligt een grootboek bij één partij die de transacties erin registreert, vaak een bank. Beide partijen die aan een transactie deelnemen, hebben vertrouwen in de bank dat die als tussenpartij de transactie verifieert en uitvoert zoals het hoort. Maar wat als je de bank niet vertrouwt? Dan schiet de blockchain te hulp. Daarbij worden de transacties door een netwerk van deelnemers gecontroleerd. Transacties worden aan een zogeheten blok toegevoegd, en dat blok wordt aan een keten van blokken (vandaar de naam blockchain) gekoppeld. Zo kunnen alle transacties door alle deelnemers van het netwerk geverifieerd worden zonder dat er een centrale tussenpartij nodig is.

Het geniale van Nakamoto’s uitvinding is dat de blokken met digitale handtekeningen aan elkaar gekoppeld zijn en dat transacties uit het verleden in de praktijk niet meer veranderd kunnen worden als het netwerk van deelnemers maar groot genoeg is. Vandaar de kreet ‘In cryptography we trust’ die je vaak hoort in kringen van cryptocurrency-liefhebbers: het vertrouwen in een centrale tussenpartij maakt plaats voor vertrouwen in de cryptografische algoritmes achter het netwerk.

©PXimport

Digitaal geld met Bitcoin

De digitale munteenheid Bitcoin was de eerste toepassing van blockchain. De financiële sector gebruikt de munt nauwelijks, maar vanwege zijn belangrijke rol in de ontwikkelingen leggen we in grote lijnen uit hoe Bitcoin werkt. Bij Bitcoin garandeert de blokchain dat niemand geld van iemand anders uitgeeft en dat niemand zijn geld twee keer kan uitgeven.

In Bitcoin heb je rekeningen waarnaar je geld kunt overschrijven. Een rekeningnummer of adres is een hash van een publieke sleutel, een lange reeks letters en cijfers. Een hash is een getal dat je maar in één richting kunt berekenen. De eigenaar van die rekening heeft de bijbehorende privésleutel en is dus de enige die dat geld kan uitgeven. Iedereen kan wel geld overmaken naar de rekening.

Wanneer je in een bitcoinclient geld overmaakt naar iemand anders, stuurt je client die transactie naar het bitcoinnetwerk, samen met een ‘fee’ (transactiekosten). Daar worden ongeveer elke tien minuten alle recente transacties samengebracht in een blok.

Zogeheten miners gaan dan aan het rekenen om een soort puzzel rondom het blok op te lossen, iets wat veel rekenkracht van de computer vergt. Het is een competitie: de eerste miner die het probleem oplost, krijgt een beloning, namelijk de transactiekosten van de bitcointransacties in het blok. Die beloning motiveert mensen, zodat er altijd voldoende miners blijven rekenen. Het oplossen van de puzzel is immers de validatie van het blok, en daarvan hangt de veiligheid van het bitcoinnetwerk af.

Blokken valideren

Zodra een blok gevalideerd is, krijgt het een soort tijdstempel en wordt het aan een keten van blokken toegevoegd en het netwerk op gestuurd. Elk blok is met het vorige blok verbonden door een hash te berekenen van de hele keten tot dat moment aan toe. Daardoor is van de hele keten van blokken van het eerste blok (het ‘genesis block’) tot het laatste te controleren of ze wel met elkaar verbonden zijn. Miners verifiëren of de puzzel van een nieuw blok correct is opgelost (dat gaat heel snel, in tegenstelling tot het oplossen van de puzzel) en beginnen aan het volgende blok te rekenen.

Als iemand probeert om een niet door miners gevalideerd blok toe te voegen, is dat blok niet verbonden met de voorgaande blokken in de blockchain: de hash klopt niet. Het is dus snel duidelijk dat er fraude in het spel is. En omdat iedere bitcoinclient toegang heeft tot een kopie van de volledige blokchain, kan iedereen dat nagaan. Je verstuurt zo eenvoudig op een betrouwbare manier geld over de hele wereld, zonder bank of andere tussenpersonen.

Wanneer je je dekbed gewassen hebt, wil je dat het natuurlijk weer lekker dik en luchtig aanvoelt. Maar wanneer je hem gewoon in de droger gooit, kan de vulling gaan klonteren, zodat er dunne stukken en dikke stukken ontstaan. Dat slaapt niet echt lekker. Om dat te voorkomen, gooien veel mensen er een paar tennisballen bij. Helpt dat echt?

Wat tennisballen in de droger doen

Tijdens het drogen raken de tennisballen telkens het dekbed. Dat helpt vooral bij dons en veren. Als die nat zijn, blijven ze aan elkaar plakken en zakt de vulling in. Door de constante beweging vallen die samengepakte delen weer uiteen, waardoor de vulling zich opnieuw verspreidt. Zo kan de warme lucht overal beter bij en droogt het dekbed gelijkmatiger. De droogtijd wordt er niet korter van, maar het dekbed komt wel duidelijk voller uit de droger.

Hoeveel tennisballen zijn genoeg?

Met één tennisbal in de wasdroger merk je vaak weinig, zeker bij een groot dekbed. Die verdwijnt al snel in de stof en heeft dan weinig effect. Met twee tot vier ballen werkt het beter, omdat ze het dekbed op meerdere plekken tegelijk in beweging houden. Zolang de ballen vrij kunnen bewegen en niet vast blijven zitten in de vulling, doen ze hun werk.

Kun je elke tennisbal gebruiken bij het drogen van een dekbed in de droger?

iet elke tennisbal is even geschikt. Vooral nieuwe of felgekleurde ballen kunnen bij hogere temperaturen kleur afgeven en kleine pluisjes verliezen van de vilten buitenlaag. Dat komt niet vaak voor, maar het risico is wel aanwezig. Gebruik je oudere tennisballen, dan is de kans hierop kleiner. Wil je dat verder beperken, dan kun je de ballen in een oude witte sok stoppen en die dichtknopen. Het effect blijft grotendeels hetzelfde, al is het iets minder uitgesproken dan met losse ballen.

Geef het dekbed genoeg ruimte in de droger

Tennisballen helpen alleen als het dekbed voldoende ruimte heeft om te bewegen. Is de trommel te vol, dan draait alles als één geheel rond en gebeurt er weinig. Wil je grote tweepersoonsdekbedden drogen, dan heb je een droger met een ruime trommel nodig. Heb je die niet zelf? Kijk dan of er een wasserette bij je in de buurt is. Meer ruimte zorgt voor meer beweging en daarmee voor een beter eindresultaat.

Niet elk dekbed kan in de droger

Tennisballen hebben vooral effect bij dons- en verendekbedden. Bij synthetische vulling is dat verschil kleiner en kan de constante beweging van de ballen de vulling na verloop van tijd zelfs vervormen. Wol, zijde en andere natuurlijke materialen mogen meestal helemaal niet in de droger. Check daarom altijd eerst het waslabel voordat je het dekbed in de trommel legt.

Even tussendoor opschudden helpt

Haal het dekbed halverwege het programma even uit de droger en schud het los, alsof je het bed opmaakt. Leg het daarna omgedraaid terug in de trommel. Zo verdeelt de vulling zich opnieuw en kan het dekbed gelijkmatiger drogen.

Wat kun je van het eindresultaat verwachten?

Tennis- of drogerballen zijn vooral een hulpmiddel, geen vervanging voor de juiste drooginstellingen. Droog het dekbed niet te vaak of te heet: kies een lage of middelhoge temperatuur en selecteer een speciaal dons- of beddengoedprogramma als dat op je droger zit. Zorg ook voor voldoende ruimte in de trommel. Als je dan ook nog eens ballen laat meedraaien, heb je er alles aan gedaan om te zorgen dat je dekbed weer lekker vol uit de droger komt!

Waarom start een computer met een SSD binnen enkele seconden op, terwijl een oude harde schijf blijft ratelen? Het vervangen van een HDD door een SSD is de beste upgrade voor een trage laptop of pc. We leggen in dit artikel uit waar die enorme snelheidswinst vandaan komt en wat het fundamentele verschil is tussen deze twee opslagtechnieken.

Iedereen die zijn computer of laptop een tweede leven wil geven, krijgt vaak hetzelfde advies: vervang de oude harde schijf door een SSD. De snelheidswinst is direct merkbaar bij het opstarten en het openen van programma's. Maar waar komt dat enorme verschil in prestaties vandaan? Het antwoord ligt in de fundamentele technologie die schuilgaat onder de behuizing van deze opslagmedia.

De vertraging van mechanische onderdelen

Om te begrijpen waarom een Solid State Drive (SSD) zo snel is, moeten we eerst kijken naar de beperkingen van de traditionele harde schijf (HDD). Een HDD werkt met magnetische roterende platen. Dat kun je vergelijken met een geavanceerde platenspeler. Wanneer je een bestand opent, moet een fysieke lees- en schrijfkop zich naar de juiste plek op de draaiende schijf verplaatsen om de data op te halen. Dat fysieke proces kost tijd, wat we latentie noemen. Hoe meer de data op de schijf verspreid staat, hoe vaker de kop heen en weer moet bewegen en wachten tot de juiste sector onder de naald doordraait. Dit mechanische aspect is de grootste vertragende factor in traditionele opslag.

©Claudio Divizia

Flashgeheugen en directe gegevensoverdracht

Een SSD rekent definitief af met deze wachttijden omdat er geen bewegende onderdelen in de behuizing zitten. De naam 'Solid State' verwijst hier ook naar; het is een vast medium zonder rammelende componenten. In plaats van magnetische platen gebruikt een SSD zogenoemd NAND-flashgeheugen. Dat is vergelijkbaar met de technologie in een usb-stick, maar dan veel sneller en betrouwbaarder. Omdat de data op microchips wordt opgeslagen, is de toegang tot bestanden volledig elektronisch. Er hoeft geen schijf op toeren te komen en er hoeft geen arm te bewegen. De controller van de SSD stuurt simpelweg een elektrisch signaal naar het juiste adres op de chip en de data is direct beschikbaar.

Toegangstijd en willekeurige leesacties

Hoewel de maximale doorvoersnelheid van grote bestanden bij een SSD indrukwekkend is, zit de echte winst voor de consument in de toegangstijd. Een besturingssysteem zoals Windows of macOS is constant bezig met het lezen en schrijven van duizenden kleine systeembestandjes. Een harde schijf heeft daar enorm veel moeite mee, omdat de leeskop als een bezetene heen en weer moet schieten. Een SSD kan deze willekeurige lees- en schrijfopdrachten (random read/write) nagenoeg gelijktijdig verwerken met een verwaarloosbare vertraging. Dat is de reden waarom een pc met een SSD binnen enkele seconden opstart, terwijl een computer met een HDD daar soms minuten over doet.

©KanyaphatStudio

Van SATA naar NVMe-snelheden

Tot slot speelt de aansluiting een rol in de snelheidsontwikkeling. De eerste generaties SSD's gebruikten nog de SATA-aansluiting, die oorspronkelijk was ontworpen voor harde schijven. Hoewel dat al een flinke verbetering was, liepen snelle SSD's tegen de grens van deze aansluiting aan. Moderne computers maken daarom gebruik van het NVMe-protocol via een M.2-aansluiting. Deze technologie communiceert rechtstreeks via de snelle PCIe-banen van het moederbord, waardoor de vertragende tussenstappen van de oude SATA-standaard worden overgeslagen. Hierdoor zijn snelheden mogelijk die vele malen hoger liggen dan bij de traditionele harde schijf.