Zie het als een ketting van stukjes informatie, waarbij elke schakelverwijst naar de vorige schakel. De technologie is natuurlijk wat complexer dan dat. Deze schakels worden aangemaakt met het hashen van gegevens, er wordt een consensusmechanisme gebruikt om de blockchain zuiver te houden, transacties zijn versleuteld via PKI, componenten worden in blokken data opgeslagen in de vorm van een hashboom, er zijn sidechains en layer 2-chains, er zijn verschillende opslagmodellen, en nog meer elementen die het er voor de leek niet duidelijker op maken.

We duiken hier niet in alle moeren en bouten van de technologie, maar om je een houvast te geven, gaan we hieronder in op twee belangrijke elementen: de cryptografie en het consensusmodel.

Een voorbeeld: kasboek

Eerst de cryptografie. Stel je voor dat je een kasboek hebt met een bladzijde per maand waar alle uitgaven en inkomsten staan opgesomd. Zo’n boek kun je als gelinkte lijst opslaan. Laat vervolgens op elke pagina een hashfunctie los (bijvoorbeeld SHA-256) en je krijgt een cryptografisch vastgesteld controlecijfer van deze bladzijde: je kunt later in één keer verifiëren of de informatie nog klopt met dat controlecijfer, zonder dat je uit het cijfer de inhoud opnieuw kunt vaststellen.

Bij het kasboek als een blockchain pak je de pagina van januari, genereert hier een controlecijfer van en dat wordt de header van februari. Als je maart gaat toevoegen, herhaal je dit proces: je pakt de pagina van februari inclusief de header en genereert een controlecijfer van de nieuwe maand. Het mooie hiervan is dat de pagina van maart op deze manier een controlecijfer van alle voorgaande pagina's in de keten bevat: elke keer dat er een pagina wordt aangemaakt wordt de header van de vorige opnieuw meegehasht.

Meerderheid bepaalt

Het tweede onderdeel dat we hier willen benoemen, is het consensusmodel. Dit is een belangrijk component van een publieke blockchain, omdat je geen centrale beheerder hebt die knooppunten valideert. Om te bepalen of een toegevoegd datablok betrouwbaar is zonder een centrale partij, vellen knooppunten hun oordeel door te kijken of de aangemaakte hash strookt met de rest van de keten.

Als zo'n toevoeging wordt geaccepteerd door de meerderheid van de knooppunten (in de praktijk is het als enkele knooppunten het eens zijn wiskundig gezien al vrij zeker dat dit block geaccepteerd gaat worden), wordt het dus door het grootste deel van het netwerk gezien als een correcte toevoeging. Zo voorkom je dat kwaadwillenden de database manipuleren, tenzij ze de meerderheid van het netwerk in handen hebben en zo zelf.

Rekenpuzzels

Ontwikkelaar(s) Satoshi Nakatomi gebruikte(n) een rekenpuzzel als oplossing voor het Bitcoin-netwerk (Proof of Work) om uit te sluiten dat je kunt voorspellen welk knooppunt een block gaat aandragen. Als je dat wel weet, valt de keten te manipuleren met één of enkele knooppunten. Het inzetten van rekenkracht houdt het spel eerlijk.

Het idee is dat een kloppende hash moet worden aangemaakt die voldoet aan een vooraf vastgestelde parameter, bijvoorbeeld dat hij moet beginnen met een serie nullen. Het kost tijd en rekenkracht om deze te vinden en een dosis toeval en geluk bepaalt welke machine die hash het eerste maakt. Andere knooppunten kunnen zo'n gevonden hash meteen verifiëren: het maken kost tijd, het controleren of hij klopt kan vrijwel direct.

Lichtgewicht modellen

Zakelijke, deels gecentraliseerde, ketens gebruiken vaak minder rekenintensieve consensusmodellen om sneller te werken en op lichtere apparaten te kunnen functioneren. Met een beheerder is een consensusmodel ook van een minder fundamenteel belang dan bij een gedecentraliseerde blockchain.

Voorbeelden van minder intensieve consensusmechanismes zijn systemen waarbij knooppunten gezamenlijk kiezen voor een knooppunt dat een nieuw block genereert (dergelijke aanpakken zie je bij Ripple en Stellar) of willekeurig toegewezen knooppunten op basis van elementen als hoe lang een knooppunt actief is, hoeveel resources deze heeft en wat het belang van het knooppunt in het netwerk is (bijvoorbeeld bij blockchains als Hyperledger Sawfish en Peercoin).

Gedistribueerde gegevens

Blockchains worden gebruikt als Distributed Ledger Technology (DLT). Het idee daarvan is dat je geen centrale autoriteit meer nodig hebt als je dit stukje cryptografisch verwerken van stukjes data koppelt aan een consensusmechanisme. Als er een nieuw block wordt toegevoegd, kijken alle knooppunten naar de validiteit ervan en als een block door de meerderheid van de knooppunten wordt geverifieerd, is dit het 'officiële' block. Blocks die later verschijnen of niet stroken met de bestaande keten worden middels het consensusmechanisme verworpen.

DLT lijkt vooral geschikt voor financiële instrumenten die door de gebruikers met elkaar worden beheerd, in plaats van door bijvoorbeeld een investeringsfonds of bank. Decentrale valuta zijn dan ook de toepassing gebleken waar deze technologie uitermate geschikt voor is gebleken, met Bitcoin die dit pionierde door een aantal van deze technische componenten te combineren tot zo'n betaalmiddel zonder centrale beheerder.