De cryptocurrency Bitcoin wordt beperkt door zijn astronomische elektriciteitsverbruik en buitensporige ecologische voetafdruk. Een bijna-energieneutraal alternatief klinkt te mooi om waar te zijn, maar zoals professor Rachid Guerraoui van de School of Computer and Communication Sciences (IC) uitlegt, het komt allemaal neer op ons begrip van wat transacties veilig maakt.

Om uit te leggen waarom het systeem dat is ontwikkeld in zijn Distributed Computing Lab (DCL) een paradigmaverschuiving vertegenwoordigt in hoe we denken over cryptocurrencies - en over digitaal vertrouwen in het algemeen - gebruikt professor Rachid Guerraoui een juridische metafoor:alle spelers in dit nieuwe systeem zijn "onschuldig totdat Schuldig verklaard."

Dit in tegenstelling tot het traditionele Bitcoin-model dat voor het eerst werd beschreven in 2008 door Satoshi Nakamoto, die berust op het oplossen van een moeilijk probleem genaamd "consensus" om de veiligheid van transacties te garanderen. Bij dit model is iedereen in een gedistribueerd systeem moet het eens zijn over de geldigheid van alle transacties om te voorkomen dat kwaadwillende spelers vals spelen, bijvoorbeeld door dezelfde digitale tokens twee keer uit te geven (dubbele uitgaven). Om hun eerlijkheid te bewijzen en consensus te bereiken, spelers moeten complexe en energie-intensieve computertaken uitvoeren die vervolgens worden geverifieerd door de andere spelers.

Maar in hun nieuwe systeem, Guerraoui en zijn collega's zetten de veronderstelling dat alle spelers potentiële valsspelers zijn op zijn kop.

"We hanteren een minimalistische benadering. We realiseren ons dat spelers geen consensus hoeven te bereiken; ze moeten alleen kwaadaardig gedrag voorkomen wanneer het zich manifesteert, "legt hij uit. "Dus, we gaan ervan uit dat iedereen eerlijk is, en als spelers zien dat iemand iets verkeerds probeert te doen, ze negeren die speler - en alleen die speler."

Met de consensusvereiste uit de weg, het nieuwe systeem van de DCL, genaamd Byzantijnse betrouwbare uitzending, kan op grote schaal veilige cryptocurrency-transacties realiseren met energetische kosten van vrijwel nul - "ongeveer gelijk aan die van het uitwisselen van e-mails, " zegt Guerraoui - en slechts een paar gram CO ₂ vergeleken met naar schatting 300 kg voor een enkele Bitcoin-transactie.

Dat zou een groot voordeel kunnen zijn ten opzichte van Bitcoin, waarvan is gemeld dat het een wereldwijd elektriciteitsverbruik heeft dat in de buurt komt van dat van Oostenrijk, en een wereldwijde CO2-voetafdruk die vergelijkbaar is met die van Denemarken.

Communicatie is de sleutel

Dus, hoe kunnen gebruikers er zeker van zijn dat cryptocurrency-transacties veilig zijn als ze niet zeker weten wie de kwaadwillende spelers zijn? Guerraoui zegt:spelers moeten gewoon met elkaar communiceren.

"Als een kwaadwillende speler een betaling wil doen, bijvoorbeeld, dit systeem zou niemand toestaan ​​geld van die speler te accepteren totdat een willekeurig gekozen steekproef heeft bevestigd dat de speler geen geld naar iemand anders heeft gestuurd; anders, de betaling wordt niet geaccepteerd, " legt hij uit. "Kortom, we zeggen dat je alleen informatie hoeft uit te wisselen met een steekproef van spelers om een ​​cryptocurrency te implementeren."

Het centrale element van communiceren, of omroep, informatie is wat het Byzantijnse Reliable Broadcast-systeem zijn naam geeft. Na de eerste publicatie van de theoretische resultaten achter het systeem eerder dit jaar in de werkzaamheden van het 2019 ACM Symposium on Principles of Distributed Computing (ACM PODC), een van de twee meest prestigieuze conferenties in het veld, Guerraoui en zijn collega's hebben onlangs een tweede paper gepubliceerd waarin de implementatie en opschaling van hun algoritme wordt beschreven.

Voor de beschrijving van de eerste schaalbare oplossing voor een consensusalternatief, de tweede DCL-paper heeft al interesse gewekt bij de industrie, en won de Best Paper Award op de andere topconferentie van het veld, DISC 2019 (het 33e Internationale Symposium over Distributed Computing). De prijs wordt uitgereikt in Boedapest, Hongarije medio oktober.

Van bankieren tot deelfietsen

Naast de lagere kosten en het energieverbruik, het Byzantijnse Reliable Broadcast-systeem offert niets op in termen van transactiebeveiliging. Hoewel het een kleiner aantal toepassingen heeft dan Bitcoin, omdat het alleen geschikt is voor cryptocurrencies, en niet voor complexere transacties zoals slimme contracten - het systeem kan naast geld ook andere vormen van valuta beheren.

"Het zou kunnen worden gebruikt voor een abstracte cryptocurrency voor het uitwisselen van goederen, zoals fietsen in een programma voor het delen van fietsen, ' zegt Guerraoui.

Hij en zijn collega's zijn van plan hun nieuwe systeem tegen eind 2020 als open-sourcecode uit te brengen, zodat iedereen deze kan downloaden en gebruiken.