De Invloed van Dynamiek op Blockchains, Smart Contracts en Decentrale Autonome Organisaties (DAO

De Invloed van Dynamiek op Blockchains, Smart Contracts en

Decentrale Autonome Organisaties (DAO)

Tom Handgraaf Studentennummer: 11852615 Universiteit van Amsterdam (UvA)

Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica (FNWI) Afstudeerproject BSc Informatiekunde

Publicatiedatum: 03-07-2020 Begeleider: dhr. drs. A.W. (Toon) Abcouwer Eerste lezer: dhr. ir. O.P. (Otte-Pieter) Banga

Keywords: blockchain, DAO, smart contract, dynamische context

Abstract

In dit onderzoek staat de vraag ‘Hoe ontstaat de balans tussen een DAO, een blockchain en smart contracts in een dynamische context?’ centraal. Dit onderzoeksgebied is in de literatuur nog beperkt geëxploreerd. In deze studie is onderzoek gedaan op drie deelonderwerpen: blockchain en dynamiek, smart contracts en dynamiek, DAO’s en dynamiek. Het onderzoek is opgebouwd uit een centraal literatuuronderzoek en een kwalitatief onderzoek (semigestructureerde interviews) ter validatie. Op basis van literatuuronderzoek is een voorlopig antwoord geformuleerd op de centrale vraag van dit onderzoek. Deze resultaten zijn vervolgens door middel van interviews gevalideerd en gesatureerd. Als conclusie van het onderzoek is een causal loop diagram ontwikkeld, die antwoord geeft op de centrale vraag. Hierin worden op drie niveaus balance loops omschreven, die zorgen voor stabilisatie in dynamische omstandigheden bij DAO’s. Om toekomstige rampen, zoals The DAO hack, te voorkomen, heeft deze studie nieuwe inzichten gegeven in dit beperkt geëxploreerde vakgebied.

2 Inhoudsopgave

1 Introductie ____________________________________________________________________________ 3 1.1 Wetenschappelijke en maatschappelijke relevantie _________________________________________ 4 2 Overzicht onderzoek ____________________________________________________________________ 5 3 Deel 1: literatuuronderzoek_______________________________________________________________ 5 3.1 Methode __________________________________________________________________________ 6 3.2 Definitie dynamische context __________________________________________________________ 6 3.3 Blockchain ________________________________________________________________________ 7 3.3.1 Resultaten: in hoeverre kunnen dynamische ontwikkelingen plaatsvinden op een blockchain? __ 8 3.4 Smart contracts ____________________________________________________________________ 10 3.4.1 Resultaten: in hoeverre kunnen dynamische ontwikkelingen plaatsvinden op smart contracts? _ 12 3.5 Decentrale Autonome Organisatie (DAO) _______________________________________________ 14 3.5.1 Resultaten: hoe werkt een DAO met dynamiek? _____________________________________ 16 3.6 Resultaten literatuuronderzoek: hoe is de interactie tussen een DAO, een blockchain en smart contracts in een dynamische context? _____________________________________________________________ 19

3.6.1 Blockchain en dynamiek ________________________________________________________ 19 3.6.2 Smart contracts en dynamiek ____________________________________________________ 19 3.6.3 DAO en dynamiek ____________________________________________________________ 19 3.6.4 Resultaten literatuuronderzoek integreren __________________________________________ 20 3.6.5 ‘Voorlopige’ Causal Loop Diagram _______________________________________________ 22 3.7 Conclusie literatuuronderzoek: hoe ontstaat de balans tussen een DAO, een blockchain en smart

contracts in een dynamische context? _____________________________________________________ 23 4 Deel 2: interviews (kwalitatief onderzoek) __________________________________________________ 24 4.1 Introductie _______________________________________________________________________ 24 4.2 Methode _________________________________________________________________________ 24 4.3 Resultaten interviews _______________________________________________________________ 25 4.4 Conclusie interviews _______________________________________________________________ 27 5 Resultaten ____________________________________________________________________________ 28 6 Conclusie _____________________________________________________________________________ 30 7 Discussie & future research ______________________________________________________________ 31 Bronnen _______________________________________________________________________________ 33 Bijlage A – Informatieve ondersteuning _____________________________________________________ 35 Bijlage B – Modellen _____________________________________________________________________ 39 I. ‘Voorlopige’ Causal Loop Diagram _____________________________________________________ 39 II. Eindversie Causal Loop Diagram ______________________________________________________ 40 III Voorbeeld Case Study The DAO hack __________________________________________________ 41 Bijlage C – Interviews ____________________________________________________________________ 42 I. Het interview _______________________________________________________________________ 42 II. Verzoek interview __________________________________________________________________ 43 III. Interviews ________________________________________________________________________ 44 Bijlage D – Selectie artikelen ______________________________________________________________ 54

3

1 Introductie

Tijdens de kredietcrisis van het jaar 2007 t/m 2011 publiceerde de ontwikkelaar Satoshi Nakamoto op 31 oktober 2008 een subversieve whitepaper over Bitcoin. In zijn artikel ‘Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System’ (2008) omschreef Nakamoto een vorm van elektronische valuta, die tegen de filosofie van het financiële systeem in zou gaan. Bitcoin moest een peer-to-peernetwerk worden waarbij vertrouwen niet in de handen van derde partijen moest komen te liggen. Volgens Nakamoto bewezen financiële instituties in de kredietcrisis van 2007 t/m 2011 de zwaktes van een op vertrouwen gebaseerd financieel systeem.

In het financiële systeem ging het fout in het vertrouwen en de manier in transacties aangaan. Nakamoto wilde dit oplossen in de vorm van een peer-to-peer valuta. Het moest een systeem worden waarbij transacties niet door een derde partij gemanipuleerd of teruggedraaid konden worden (double spending problem). Twee partijen zouden direct een transactie moeten kunnen aangaan, zonder vertrouwen uit handen te geven (peer-to-peer). Veiligheid en privacy in dit computernetwerk zouden bereikt kunnen worden door een decentraal gedistribueerd netwerk met cryptografische eigenschappen (hashing). Bitcoin was het begin van de cryptografische valuta’s.

Nadat Nakamoto in 2008 zijn paper publiceerde, werd de open source code van Bitcoin anoniem gelanceerd (Bitrates, z.d.). De peer-to-peer technologie van Bitcoin werd vernoemd naar de onderliggende structuur: ‘a chain of blocks’ met de naam Blockchain. De blockchaintechnologie wordt gezien als een openbaar, onveranderlijk logboek dat moet zorgen voor transparantie, veiligheid en decentralisatie (Tschorch & Scheuermann, 2016).

In de jaren die volgden kreeg de blockchaintechnologie steeds meer gebruikers en ontwikkelaars, die deze open source code bleven evolueren. Daarbij ontstond een beweging waarbij andere cryptocurrencies werden gelanceerd (Allam, 2018). Een voorbeeld hiervan is Ethereum. Zoals Allam in zijn artikel aanhaalt, kunnen ontwikkelaars toepassingen creëren op een blockchainstructuur. Een van deze bekende toepassingen zijn smart contracts. Een smart contract kan gezien worden als een zelf uitvoerbaar stuk code dat een robuuste afspraak vastlegt op de blockchain. Als partij A een transactie wil maken naar partij B, kunnen zij op basis van een opgesteld smart contract de transactie veilig en decentraal via de blockchain uitvoeren (Udokwu, Kormiltsyn, Thangalimodzi & Norta, 2018). Dit zorgde voor een compleet nieuwe informatieoverdracht, die tegen de traditionele gedachten inging.

Tegenwoordig is er een enorm enthousiasme rond de verschillende ontwikkelingen van/op een blockchain. In alle sectoren worden potentiële functionaliteiten bedacht waarbij de kracht van een decentrale, onveranderlijke blockchain een rol speelt. De Europese Commissie heeft aangekondigd om 30 miljard euro te investeren in nieuwe technologieën waaronder blockchain (Chowdhury, Colman, Kabir, Han & Sarda, 2018). Ook Nederland dient als voorbeeld: De Nederlandse Overheid en andere organisaties zijn aan het zoeken naar implementaties van de blockchainmogelijkheden (Digitale Overheid, z.d.). De Nederlandse Digitale Overheid ziet potentie in de technologie en onderzoekt welke implementaties mogelijk zijn.

Bovendien maken bedrijven en organisaties gebruik van de blockchaintechnologie. Een voorbeeld van een organisatievorm die gebaseerd is op een blockchainstructuur is een Decentrale Autonome Organisatie (DAO) (Beck, Müller-Bloch & King, 2018). Onderdelen die op een traditionele manier worden geleverd door personeel, computers of derde partijen, worden binnen een DAO geleverd op/door een blockchain met smart contracts. Deze smart contracts worden als bedrijfslogica op een blockchain gebouwd, waardoor uitwisseling van informatie tussen verschillende partijen mogelijk is in een decentraal netwerk. Een DAO tracht informatie decentraal, transparant en zonder mogelijkheden van fraude op een blockchain te verzekeren en uit te wisselen.

Vanuit een bedrijfskundig perspectief kan aan de efficiëntie van blockchain getwijfeld worden. Organisaties functioneren binnen verschillende contexten en transities (Mintzberg, 1981). In een organisatie waarbij dynamische contexten uitblijven, lijkt een blockchain werkende toepassingen te hebben (Beck, Müller-Bloch & King, 2018). Zoals Mintzberg (1981) omschrijft kunnen er ook verschillende dynamische contexten rondom een organisatie zijn. Denk hierbij aan dynamische, organisatorische contexten zoals innovaties, onvoorziene rampen, veranderende omgevingen of crises. Autonoom handelen is een belangrijk aspect binnen een DAO. Maar hoe werkt autonoom handelen in een dynamische context? Een van de uitgangspunten van Nakamoto (2008) over blockchain was dat informatie op een blockchain niet gemanipuleerd of veranderd moet worden. Maar mocht de context waarin een DAO werkzaam is veranderen, in hoeverre is het dan mogelijk om informatie op een blockchain te veranderen? Mocht een verandering ontstaan in een DAO, in hoeverre kan de organisatie met de onderliggende structuur bestaande uit blockchain en smart contracts de flexibiliteit opbrengen om de beweging mee te maken? Om het kader van dit onderzoek te bepalen, wordt er ingegaan op de volgende centrale vraag: ‘Hoe ontstaat de balans tussen een DAO, een blockchain en smart contracts in een dynamische context?’.

4

1.1 Wetenschappelijke en maatschappelijke relevantie

Blockchain wordt door sommige voorstanders gezien als een revolutionaire technologie. Er is al tal van onderzoek gedaan naar een blockchainstructuur in een stabiel milieu. Helaas is de werkelijkheid niet altijd zo stabiel als deze onderzoekers aannemen. Naar de interactie van DAO’s, blockchains en smart contracts in een dynamische context is nog weinig tot geen onderzoek gedaan. Er zijn bijvoorbeeld nog weinig tot geen richtlijnen voor de gevolgen en risico’s van blockchains in dynamische contexten. Het lijkt erop dat dit mogelijk de beperkingen zullen zijn van deze structuur (Staples et al., 2017). Om een voorbeeld van dit probleem te illustreren, volgt hier kort het verhaal van ‘The DAO’:

In 2016 was de lancering van de DAO ‘The DAO’ (DuPont, 2017). Een DAO die onder andere bestond uit smart contracts en de onderliggende Ethereum blockchain. Deze organisatie fungeerde als een decentraal investeringsplatform, dat het mogelijk maakte om nieuwe projecten met cryptocurrencies te laten financieren. Transacties en organisatorische veranderingen zouden als een kasboek op de Ethereum blockchain vastgelegd worden in een decentraal netwerk van computers. The DAO haalde na de lancering bijna 12 miljoen Ether (ongeveer $250.000.000) binnen. In juni 2016 waren de gevolgen van dit project echter desastreus. Een fout in de code van een smart contract zorgde ervoor dat een gebruiker tientallen miljoenen uit The DAO kon halen. Het was onduidelijk voor de community van The DAO en Ethereum hoe gehandeld moest worden tijdens deze crisis. Er waren geen richtlijnen, noch risicoanalyses en een oplossing bleef uit. De community kon geen consensus krijgen voor een oplossing en er werd besloten om de ‘onveranderlijke’ blockchain terug te draaien naar het moment voor de implementatie van The DAO: een hard fork. Deze hard fork is tot de dag van vandaag een beladen onderwerp, omdat Nakamoto’s ideologie van een onveranderlijke blockchain werd geschonden.

Het The DAO project was volledig mislukt. Bij deze ramp was het volledig onduidelijk hoe gehandeld moest worden en de gevolgen waren catastrofaal. Het is daarom onder andere van belang om te onderzoeken hoe DAO’s, blockchain en smart contracts omgaan met een dynamische context.

Er is tot dusverre weinig onderzoek gedaan naar DAO’s (De Wilt, 2017). Bij dit onderwerp zijn veel vragen en tekortkomingen bij onderzoekers in de literatuur rondom het management van veranderingen met DAO’s, blockchain en smart contracts. Hier volgt een indicatie:

‘We need to start thinking about how flexible, transparent, and inclusive we want the protocols to be, as they might represent our future constitutions or quasi‐legal operating systems.’ (Shermin, 2017).

‘What are the design parameters of flexible governance structures that incorporate and align the interests of stakeholders and are concurrently flexible enough to withstand future shocks?’ (Shermin, 2017).

‘How is system development and maintenance incentivized in the blockchain economy?’ (Beck, Müller-Bloch & King, 2018).

‘How are disputed transactions resolved in the blockchain economy?’ (Beck, Müller-Bloch & King, 2018). ‘How are decisions made in the blockchain economy?’ (Beck, Müller-Bloch & King, 2018).

‘How are decision management rights and decision control rights allocated?’ (Beck, Müller-Bloch & King, 2018). ‘How is disagreement about decision-making resolved in the blockchain economy?’ (Beck, Müller-Bloch & King, 2018).

‘(…) research is needed to articulate how decision-making works, and who is allowed to decide what kinds of things under what circumstances?’ (Beck, Müller-Bloch & King, 2018).

‘Are some smart contracts particularly suited to be hosted in certain blockchain environments?’ (Risius & Spohrer, 2017).

‘Does the removal of an intermediary party cause an in- or decrease in the perceived empowerment and control? (Risius & Spohrer, 2017).

‘How can blockchain platforms device community mechanisms to facilitate protocol evolution and prevent forks?’ (Risius & Spohrer, 2017).

Daarnaast zijn de Nederlandse overheid en de Europese Commissie voorbeelden van maatschappelijke partijen die onderzoek doen naar het gebruik van blockchain. De relevantie van blockchain stijgt in onze maatschappij. Ondanks de vele voordelen van een decentraal, veilig en transparant netwerk, moeten de mogelijke beperkingen van dit netwerk ook aan het licht worden gebracht. Onderdelen die mogelijk beperkingen opleveren in onze maatschappij, moeten door wetenschappers onderzocht en uitgewerkt worden, zodat een ramp zoals The DAO hack voorkomen kan worden. Ik tracht met dit onderzoek een compleet beeld te schetsen van de prestaties van DAO’s, blockchains en smart contracts in een veranderlijke organisatorische context.

5

2 Overzicht onderzoek

Het doel van dit onderzoek is om een gevalideerd, betrouwbaar antwoord op de hoofdvraag van het onderzoek te vinden. Voor het onderzoeken van de centrale vraag is gebruik gemaakt van een uitgebreid literatuuronderzoek. Door het analyseren van voorgaande studies in dit vakgebied, kon de centrale vraag worden beantwoord. Dit antwoord is opgebouwd tot een eerste theoretisch model. Dit is het model dat een voorlopig antwoord geeft op de vraag ‘Hoe ontstaat de balans tussen een DAO, een blockchain en smart contracts in een dynamische context?’. Om de volledigheid van dit theoretisch model te kunnen waarborgen, ontstond de vraag naar een betrouwbare validatie.

Ter validatie van dit theoretisch model (gebaseerd op de literatuur) zijn deze antwoorden getoetst door kwalitatief onderzoek. Dit kwalitatieve onderzoek bestond uit semigestructureerde interviews. Het reeds gevonden theoretisch model werd door dit kwalitatieve onderzoek gevalideerd en gesatureerd. Door het valideren en satureren van de antwoorden uit de literatuur, ontstaat een betrouwbaar antwoord die direct bij experts uit dit vakgebied zijn getoetst. Deze toetsing is cruciaal om het model tot een betrouwbaar model te valideren. Uit deze toetsing van het theoretische model door interviews kon vervolgens een definitief antwoord geformuleerd worden op de centrale vraag. Hieruit is een e

indversie van het

Dit definitieve model moet tot slot een eerste stap zijn naar een beperkt geëxploreerd vakgebied. In de vorige sectie is besproken tot welke limiet dit vakgebied is onderzocht. Het is een onderzoeksgebied waar nog vele vragen onbeantwoord zijn. Dit onderzoek moet samen met de gevonden antwoorden een verrijking zijn binnen de inzichten van dit gebied, waardoor begrip en kennis ontwikkeld kan worden in deze domeinen.

Het onderzoek is in twee delen uitgevoerd. In het eerste deel is uitgebreid literatuuronderzoek gedaan om vervolgens tot een conclusie en een theoretisch model te komen. In het tweede deel zijn de resultaten van het literatuuronderzoek gevalideerd, gesatureerd en getoetst door middel van interviews (kwalitatief onderzoek). Deze interviews zijn gehouden met experts uit het blockchain domein. Vervolgens wordt een concluderend antwoord gevormd op de hoofdvraag van dit onderzoek. Het onderzoek wordt onder andere uitgevoerd volgens de Grounded Theory (Myers & Avison, 2002).

Het eerste deel is onderverdeeld in zeven hoofdstukken: de methode, definitie dynamische context, blockchain en dynamiek, smart contracts en dynamiek, DAO’s en dynamiek, de integratie van de resultaten en de conclusie. Vervolgens wordt het tweede deel van het onderzoek besproken. Dit onderdeel bestaat uit de introductie, de methode, de resultaten en de conclusie. Uit deze twee onderdelen volgen uiteindelijk de resultaten, de conclusie, de discussie en de future research van dit volledige onderzoek.

Figuur 1. Organisatie van scriptie

3 Deel 1: literatuuronderzoek

Het literatuuronderzoek is gevormd door onderdelen van het artikel ‘A Guide to Conducting a Systematic Literature Review of Information Systems Research’ van Okoli & Schabram (2010). De keuze voor literatuuronderzoek is ontstaan door de beperkte hoeveelheid actieve DAO’s (De Wilt, 2017). Hierdoor was praktische informatieverzameling niet haalbaar. Daarentegen is in de literatuur meer onderzoek gedaan naar DAO’s, blockchains en smart contracts. Door middel van de bibliografische database Google Scholar zijn deze onderzoeken zeer toegankelijk als databron. In dit literatuuronderzoek heb ik een theoretisch model opgesteld dat een voorlopig antwoord formuleert op de vraag ‘Hoe ontstaat de balans tussen een DAO, een blockchain en smart contracts in een dynamische context?’. De antwoorden die in dit literatuuronderzoek gevonden zijn, zijn vervolgens meegenomen naar de toetsing in deel 2 (het kwalitatieve onderzoek).

6

3.1 Methode

Planning Fase (Okoli & Schabram, 2010). In de vorige sectie is besproken welke maatschappelijke relevantie en doelen dit onderzoek heeft. Ik heb mij ingelezen in de onderdelen van dit kader om een beeld te vormen over dit domein. Hieruit is het literatuuronderzoek in vier delen opgedeeld. De infrastructuur dat ten grondslag ligt aan een DAO is een blockchain. Het eerste onderdeel zal ingaan op ‘blockchain met dynamiek’. Omdat smart contracts zich direct bevinden op de structuur van een blockchain, zal de tweede sectie gaan over ‘smart contract met dynamiek’. De daaropvolgende sectie zal vervolgens gaan over ‘DAO met dynamiek’. In de vierde en laatste sectie van het literatuuronderzoek zal de interactie van deze onderdelen in het geheel onderzocht worden. Deze structuur is meegenomen naar de selectie van de literatuuronderzoeken.

Selection fase (Okoli & Schabram, 2010). Voor het vinden van de artikelen heb ik gebruik gemaakt van de bibliografische database Google Scholar. In deze zoekmachine heb ik met de volgende zoektermen apart en in combinaties de artikelen verzameld: ‘blockchain’, ‘smart contracts’, ‘DAO’, ‘decentralized autonomous organizations’, ‘dynamic context’, ‘dynamic’, ‘The DAO’, ‘organization’, ‘enterprise’, ‘problem’, ‘limitation’, ‘advantage’, ‘governance’, ‘network’, ‘bitcoin’, ‘ethereum’, ‘challenge’, ‘opportunity’, ‘protocol’, ‘technology’ en ‘consensus’. Uit deze verzameling van artikelen heb ik dezelfde studies, de irrelevante studies en de ontoegankelijke studies geëxtraheerd.

Extraction fase (Okoli & Schabram, 2010). Vervolgens ben ik de studies inhoudelijk gaan beoordelen. Artikelen die inhoudelijk irrelevant of onbetrouwbaar van kwaliteit waren, heb ik in deze fase uit de selectie gehaald. Hierdoor kreeg ik een selectie van 41 artikelen (n = 41), die ik in bijlage D heb toegevoegd.

Execution fase (Okoli & Schabram, 2010). Vanuit deze selectie van artikelen ben ik ruwe data gaan verzamelen en heb ik deze data handmatig geanalyseerd en gecodeerd. Vanuit dit coderen heb ik relaties gezocht die betrekking hebben tot het kader van mijn onderzoeksvraag. Deze relaties heb ik uiteindelijk gekoppeld tot de resultaten van de volgende hoofdstukken.

Om verdieping per onderwerp te creëren, zullen al de genoemde secties (blockchain, smart contract en DAO) in eerste instantie ingaan over de werking van het onderwerp en vervolgens over de werking met dynamiek. De volgende vijf hoofdstukken (waarvan vier deelvragen) zijn opgesteld voor het literatuuronderzoek:

i. Definitie dynamische context.

ii. Wat is een blockchain en hoe werkt een blockchain met dynamiek? iii. Wat is een smart contract en hoe werken smart contracts met dynamiek? iv. Wat is een DAO en hoe werkt een DAO met dynamiek?

v. Hoe is de interactie tussen deze elementen uitgaande van een dynamische context?

3.2 Definitie dynamische context

Om de dynamische contexten te verhelderen, baseer ik de definitie van dynamische contexten op het artikel ‘Balanceren tussen innovatie en traditie’ van Abcouwer & Groense (2013). In het artikel van Abcouwer & Groense zijn de dynamische dilemma’s van organisaties geïllustreerd. Hierbij worden dynamische contexten bij organisaties geleid door de vraag of de organisatie zich moet richten op het behouden van de bestaande context, dan wel op zoek moet naar een nieuwe context. Een dynamische context kan gedefinieerd worden als een veranderlijk milieu van een organisatie. Enkele voorbeelden hiervan zijn bijvoorbeeld innovaties of crises. Er ontstaat een behoefte naar verandering.

7

3.3 Blockchain

In dit hoofdstuk zal ik ingaan op de vraag: in hoeverre kunnen dynamische ontwikkelingen plaatsvinden op een blockchain? In het eerste deel zal ik beknopt worden uiteengezet wat een blockchain is. In de bijlage heb ik een uitgebreide uitleg geschreven over de werking van blockchain. Bent u niet bekend met blockchain, dan raad ik u aan om aanvankelijk bijlage A te gaan lezen. Ook wordt in deze bijlage ingegaan op de volgende termen: ‘linking information’, ‘hashing’, ‘time-stamping’, ‘Proof-of-Work’, ‘Proof-of-Stake’, ‘hashing power’, ‘hashrate’, ‘mining’, ‘51% attack’ en ‘difficulty’. Deze terminologie komt herhaaldelijk terug in het onderzoek. Ook voor deze terminologie raad ik bijlage A aan om u in te lezen.

Een blockchain kan worden gezien als een decentraal, openbaar kasboek dat beheerd wordt in een decentraal netwerk van computers (Tschorch & Scheuermann, 2016). Op basis van het concept time-stamping worden blokken met informatie door linking information gekoppeld om een ketting (chain) van waarheid te creëren. Deze chain van informatieblokken voorziet voor een onveranderlijk, decentraal kasboek. Informatieverandering in deze informatiechain kan niet geaccepteerd worden in het netwerk, omdat het decentrale netwerk zorgt voor het continu met elkaar delen van dit kasboek. Nakamoto (2008) ontwierp de blockchain dus zo dat dit kasboek voor iedereen in het netwerk openbaar en gedistribueerd is. Door het delen van de (gehashde) informatie van de blockchain tussen de computers van het netwerk (nodes) vormt zich een gedistribueerde database. Anders gezegd: er ontstaat een gedistribueerd openbaar kasboek verdeeld in blokken op een chain van waarheid, die gecontroleerd en beveiligd kan worden door een decentraal netwerk en waarvan privacy gegarandeerd wordt door hash functies (Lindman, Tuunainen & Rossi, 2017). Deze computers fungeren voor de rekenkracht van het netwerk in de vorm van nodes. Deze rekenkracht wordt door middel van consensusmethoden (bijvoorbeeld Work, Proof-of-Stake) gebruikt om nieuwe informatie in het netwerk in de vorm van informatieblokken toe te voegen aan de blockchain. De kracht van time-stamping en Proof-of-Work zorgt ervoor dat de informatie op een blockchain vastgelegd wordt. De nodes worden voor het minen of valideren van deze blokken selectief beloond in de vorm van netwerktokens (bijvoorbeeld bitcoins, ethers). De principes transparantie, decentraliteit en veiligheid had Nakamoto weten te bouwen in een cryptografisch betaalsysteem (Bitcoin) zonder dat een derde partij de macht had.

Figuur 2. Privacy model (Nakamoto, 2008)

Nakamoto (2008) vatte de stappen van het netwerk als volgt samen: i. ‘New transactions are broadcast to all nodes.

ii. Each node collects new transactions into a block.

iii. Each node works on finding a difficult proof-of-work for its block. iv. When a node finds a proof-of-work, it broadcasts the block to all nodes.

v. Nodes accept the block only if all transactions in it are valid and not already spent.

vi. Nodes express their acceptance of the block by working on creating the next block in the chain, using the hash of the accepted block as the previous hash.’

Andere blockchains

De start van de eerste blockchain zorgde al snel voor de ontwikkeling van andere blockchains. In de introductie werd verteld over de blockchain van Ethereum. Nadat de blockchain van Bitcoin was ontwikkeld, kwamen al snel initiatieven om andere mogelijkheden op blockchains te bouwen (Beck & Müller-Bloch, 2017). Deze blockchains kunnen privé gebruikt worden, waarbij alleen gekozen nodes zich in het netwerk bevinden (private blockchain, permissioned blockchain), of waarbij iedereen openbaar kan deelnemen zoals bij Bitcoin en Ethereum (public blockchain, permissionless blockchain). In het artikel ‘Blockchain as Radical Innovation: A Framework for

8

Enganging with Distributed Ledgers’ werken Beck & Müller-Bloch dit uit in de vorm van blockchain 1.0 en blockchain 2.0. De blockchain 1.0 was volledig gericht op het toegankelijk maken van het besproken peer-to-peer decentraal netwerk. Volgens Beck & Müller-Bloch ontstond blockchain 2.0 voor het mogelijk maken van alle soorten transacties op een blockchain. Hierbij werd de blockchain van Ethereum ontwikkeld, die het mogelijk moest maken om business gerichte transacties te maken door middel van de toepassing ‘smart contracts’. De blockchain 2.0 wilde de basis leggen voor de infrastructuur van platformen en applicaties om decentraal, peer-to-peer en in een gedistribueerd netwerk, transacties te kunnen maken. De basisprincipes van Nakamoto zijn hetzelfde, alleen zijn die basisprincipes op een uitgebreider systeem ontwikkeld met andere doeleinden. Deze business gerichte transacties worden dus op de blockchain van Ethereum als een platform mogelijk gemaakt door de toepassing van smart contracts (Risius & Spohrer, 2017). Smart contracts kunnen ook op de blockchain van Bitcoin geïmplementeerd worden, maar deze toepassing is niet zo ontwikkeld als die van Ethereum. Ethereum was namelijk juist voor deze doeleinden ontworpen. De blockchain van Ethereum zorgde ervoor dat organisaties ontwikkelingen op het netwerk konden implementeren en gebruiken. Hierdoor ontstonden de eerste decentrale organisaties: Decentrale Autonome Organisaties. In de volgende deelvragen worden de smart contracts en DAO’s verder behandeld. Omdat Ethereum een gebruikelijke blockchain is voor DAO’s, zal de blockchain van Ethereum een terugkomend onderwerp zijn. Het concept van de blockchain van Ethereum is hetzelfde als die van Bitcoin, alleen zijn er wel enkele verschillen. Deze verschillen bespreek ik in bijlage A.III.

3.3.1 Resultaten: in hoeverre kunnen dynamische ontwikkelingen plaatsvinden op een

blockchain?

Om de dynamiek van een blockchain te onderzoeken, is gebruik gemaakt van het artikel ‘Blockchain versus Database: A Critical Analysis’. In dit artikel vergelijken Chowdhury, Colman, Kabir, Han & Sarda (2018) blockchain met een traditionele database door middel van zes hoofdpunten. Deze hoofdpunten van een blockchain worden op basis van literatuuronderzoek bepaald. Per onderdeel is gekeken in hoeverre deze eigenschap om kan gaan met dynamiek. Een blockchain zal volgens Risius & Spohrer (2017) altijd strategisch ontwikkeld moeten worden naar het doel van het gebruik. Dit wordt gedaan volgens een blockchain protocol. Organisaties zullen op deze protocollen hun keuzes moeten baseren op welke manier de blockchain operationeel gebruikt zal moeten worden. Ondanks dit gegeven, is het toch mogelijk dat een blockchain zelfstandig dynamiek ervaart. Deze dynamische ontwikkelingen zijn in de volgende sectie aan de hand van literatuuronderzoek beoordeeld op de zes eigenschappen van blockchain door Chowdhury et al. (2018).

Distributed consensus on the chain state (Chowdhury et al., 2018)

‘Distributed consensus on the chain state’ gaat over het gedistribueerde consensus systeem van een blockchain zonder derde partij. Bij de Bitcoin blockchain is dit in de vorm van Proof-of-Work en bij de Ethereum 2.0 blockchain is dit in de vorm van Proof-of-Stake.

Een blockchain functioneert op de code van de blockchain, het protocol (Antonopoulos, 2014). Binnen het netwerk van een blockchain worden bepaalde activiteiten geaccepteerd en andere activiteiten worden gepasseerd. Nodes hebben bijvoorbeeld de mogelijkheid om transacties te verifiëren, maar bij fraude worden deze transacties niet door de nodes geaccepteerd. Op het protocol van een blockchain zijn alle regels van het netwerk beschreven. Toch kunnen situaties ontstaan waarbij de ontwikkelaars van de code veranderingen of innovaties willen doorvoeren op het netwerk: dynamiek ontstaat op het netwerk. In een decentraal netwerk van een blockchain wordt volledig gehandeld volgens consensus (Tschorch & Scheuermann, 2016). Zolang de meerderheid van het netwerk (51%) het eens is met de huidige regels van een blockchain, worden deze aangehouden. Toch kan het zo zijn dat het decentrale netwerk van ontwikkelaars een verandering willen doorvoeren op de blockchain. In de introductie is het voorbeeld van de The DAO hack besproken. Dit probleem werd opgelost door een hard fork.

Er zijn twee typen veranderingen die een blockchain kan meemaken: soft fork en hard fork (Tschorch & Scheuermann, 2016). Wanneer de blockchain een update moet krijgen, kan de community ervoor kiezen om deze software te updaten. Bij een soft fork worden de regels van het protocol van de blockchain verscherpt. De informatieblokken worden bijvoorbeeld van 2 MB naar 1 MB veranderd. Nodes van het netwerk hoeven zich niet per se te updaten, omdat deze splitsing backwards compatible is. Nodes kunnen nog steeds werken op dezelfde manier. Bij een hard fork worden nieuwe regels aan het protocol toegevoegd. De blokken worden bijvoorbeeld van 2 MB naar 3 MB veranderd. Er ontstaat een splitsing van de normale chain en nodes kunnen niet zomaar werken op het nieuwe netwerk. Het is aan de nodes om te bepalen of zij op de oude chain gaan werken of op de nieuwe chain met de update gaan werken. Deze splitsing is backwards incompatible. In sommige gevallen is de hele community het eens om volledig te draaien op de nieuwe chain, dan zal de oude chain vergaan, in andere

9

gevallen kan de community gesplitst raken. Als de meerderheid van de blockchain het eens is met de verandering, dan zal de verandering plaatsvinden. Soeteman (2016) legde uit in zijn artikel dat er fouten zaten in de code van Ethereum 1.0, waardoor er een update moest komen. Hierdoor konden de transacties teruggedraaid worden. De soft fork mislukte, waardoor de keuze voor een hard fork noodzakelijk was. De oude chain werd Ethereum Classic en de nieuwe chain werd de nieuwe, geupdate Ethereum. Het terugdraaien van een robuuste blockchain zou tegen alle principes in gaan van de oorspronkelijke intenties van Nakamoto (2008).

In het artikel ‘Opportunities and risks of Blockchain Technologies–a research agenda’ zijn Lindman, Tuunainen & Rossi (2017) over forks erg verdeeld. In hun ogen heeft het ontwijken van een centrale partij voor- en nadelen. Nieuwe ideeën kunnen snel doorgevoerd kunnen worden in de community, maar vertrouwen kan daarentegen snel weg vallen door verkeerde forks. Forks zien zij daarom wel als veiligheid van openheid, maar ook als vernietigend wanneer het vertrouwen verliest.

Door middel van consensus binnen het netwerk van een blockchain zijn veranderingen mogelijk. Er moet een meerderheid (51%) gevormd worden binnen het netwerk. Deze veranderingen zijn updates in de vorm van een soft fork of een hard fork. De blockchain zelf zal door een soft fork of een hard fork dynamiek ervaren in de structuur.

Immutability and irreversibility of chain state (Chowdhury et al., 2018)

‘Immutability and irreversibility of chain state’ gaat over de combinatie van het time-stamping mechanisme en de chain van waarheid op een blockchain. Zodra een blok gekoppeld wordt aan de blockchain, krijgt het blok onveranderlijke eigenschappen. Dit lijkt een robuust mechanisme, maar ook hier kan over getwijfeld worden.

Er is besproken dat nodes de chain zullen erkennen die de juiste regels van het protocol volgt. Zodra transacties binnen een blok niet valide zijn, zal dit blok niet geaccepteerd worden. De nodes krijgen dan geen consensus over het blok op de chain (Glaser, 2017). Op de Bitcoin blockchain zal altijd de langste chain met de meeste Proof-of-Work aangehouden worden als ‘de echte’. Op de Ethereum 2.0 blockchain zal altijd de chain met de hoogste som van vernietigde coin age erkend worden als de echte chain.

Normaal gesproken zal de blockchain zijn onveranderlijke en onomkeerbare eigenschappen realiseren. De blockchain volgt namelijk volledig zijn protocol. Toch is het mogelijk dat op ‘kleine schaal’ (blokken-niveau) grote veranderingen kunnen plaatsvinden die voor grote gevolgen kunnen zorgen. Een van deze veranderingen is een 51% attack (Tschorch & Scheuermann, 2016). In het artikel van Tschorch & Scheuermann (2016) benoemen zij dit probleem als een Byzantijnse fouttolerantie. Als een gedistribueerd netwerk geen consensus kan bereiken, ontstaat asynchronische communicatie. Asynchronische communicatie zal fouten in het netwerk niet kunnen verdragen en hierdoor zal het netwerk falen. Zolang bij de Bitcoin blockchain eerlijke nodes 51% van de blockchain hashing power in handen hebben en nodes bij de Ethereum 2.0 blockchain 51% van de totale staking in handen hebben, zal synchronische communicatie tegen slechte nodes plaatsvinden. Echter verandert de situatie zodra oneerlijke miners of validators 51% van de hashing power/staking in handen hebben. Zij hebben dan consensus binnen het netwerk. Hierdoor ontstaat asynchronische communicatie binnen het netwerk en zal het netwerk falen. De oneerlijke nodes in het netwerk krijgen hierdoor de controle over de blockchain. Hierdoor kan bijvoorbeeld double spendings ontstaan met de tokens van het netwerk of kunnen de oneerlijke miners een nieuwe, langere chain minen (Decker & Wattenhofer, 2013). De oneerlijke miners kunnen echter voor een korte periode de macht van de nieuwe blokken overnemen (Tschorch & Scheuermann, 2016). De protocollen van een blockchain proberen dit probleem tegen te gaan door het validatiesysteem. Een blok dat aan een blokchain is gekoppeld, zal door meerdere nodes in het netwerk gecontroleerd worden. Hoe langer het blok aan de blokchain is gekoppeld, hoe meer validatie dit blok heeft en hoe veiliger dit blok aan de chain is.

Om dit probleem tegen te gaan pleitte Nakamoto (2008) in zijn whitepaper al voor een decentraal (eerlijk) netwerk, waardoor de kans voor consensus bij slechte partijen nihil wordt. Hoe meer verschillende miners en validators mee doen met het netwerk van een blockchain, des te meer macht verdeeld wordt over het hele netwerk. Toch twijfelen enkele onderzoekers hierover. In het artikel ‘Information Propagation in the Bitcoin Network’ van Decker & Wattenhofer (2013) beweren zij dat transacties eigenlijk nooit onveranderlijk op een blockchain staan. Zodra bij bijvoorbeeld de Bitcoin blockchain een miner meer hashing power dan de rest van het netwerk heeft, dan kan hij een nieuwe, langste chain creëren op een blok. Zolang deze chain als de echte wordt gezien, zullen de transacties in deze blokken binnen zijn macht zijn. Als hij dit toepast op het een na laatste blok, dan kan hij, volgens Decker & Wattenhofer, de transacties in het nieuwste blok terugdraaien. Echter, onderzochten Tschorch & Scheuermann (2016) dit probleem en concludeerden dat dit effect door het validatieproces van de nodes en het protocol niet zal slagen. Na verloop van tijd worden de double spendings en de fraudeerde transacties door het netwerk herkend en gecorrigeerd.

Desalniettemin, geven Tschorch & Scheuermann (2016) aan dat Proof-of-Stake waarschijnlijk een beter beveiligd mechanisme is dan Proof-of-Work. De kosten voor het domineren van een Proof-of-Stake blockchain zullen velen malen hoger zijn dan bij een Proof-of-Work. Daarbij zal het vertrouwen binnen de community na een

10

51% attack waarschijnlijk wegvallen. Hierdoor zullen de gewonnen tokens volgens het marktprincipe minder waard worden. Tschorch & Scheuermann vertellen in hun artikel dat het mogelijk is dat de kosten van een 51% attack hoger zullen uitpakken dan de buit.

Een blockchain zal in zijn normale staat (volgens het protocol) geen dynamische effecten op kleine schaal ervaren. Desondanks is het wel mogelijk om veranderingen door te voeren op een blockchain in de vorm van bijvoorbeeld een 51% attack.

Data (transaction) persistence, data provenance en distributed data control (Chowdhury et al., 2018)

‘Data (transaction) persistence’ gaat over het feit dat data op een blockchain, bijvoorbeeld transactie informatie, blijvend gedistribueerd is over het netwerk van de blockchain zolang de nodes van het netwerk actief blijven. ‘Data provenance’ gaat over het opslaan van data op een blockchain. Met transacties wordt informatie in een blok opgeslagen. Met behulp van hash functies kunnen transacties cryptografisch ondertekend worden. Door dit te combineren met de onveranderlijke eigenschappen van een blockchain ontstaat een robuuste, verifieerde dataopslag. ‘Distributed data control’ gaat over het feit dat de blockchain een openbaar, decentraal kasboek is. Hierdoor wordt fraude binnen het netwerk herkend en gepasseerd.

Zoals eerder besproken is, worden in een blockchain de hashes van het vorige blok gebruikt in het nieuwe blok. Deze hashes zijn gebaseerd op de informatie binnen het blok. Dit idee was gebaseerd op het concept van Haber en Stornetta (1991) dat zij linking information noemde. Veranderingen in de informatie van een blok zouden dus zorgen voor een andere hash van het blok. Glaser (2018) legt in zijn artikel uit dat veranderingen in historische informatie op een blockchain, zoals transactie informatie, zal zorgen voor een niet valide staat van het blok. Als dit blok een andere hash zou krijgen, zullen de andere blokken in de chain ook een verandering moeten krijgen. Anders klopt de linking information binnen de chain niet meer. Een node binnen het netwerk zal hierdoor nooit de informatie binnen een blok kunnen veranderen. Dit blok zal dan ontkend worden door de andere nodes. Informatieverandering op een blockchain lijkt hierdoor niet mogelijk. Gevalideerde data op een blockchain kan tot dusver beschouwd worden als robuust, waarbij geen sprake is van dynamiek.

Accountability and transparency (Chowdhury et al., 2018)

‘Accountability and transparency’ gaat over aansprakelijkheid en transparantie van een decentraal netwerk. Omdat het hele netwerk met elkaar verbonden is en met elkaar de status van chain garanderen, ontstaat een verdeelde verantwoording en een transparant netwerk.

Een blockchain is een database die zijn nieuwste updates continu deelt met alle nodes in het netwerk (broadcasting) (Glaser, 2017). Elke miner of validator van de blockchain zal dezelfde gedeelde informatie hebben. Het kan zijn dat een miner of validator tijdelijk een niet-complete versie van de blockchain heeft (Decker & Wattenhofer, 2013). Dit zal echter hersteld worden door de synchronisatie van de blockchain door andere nodes. Het netwerk van een blockchain benoemt Shermin (2017) in zijn artikel ‘Disrupting governance with blockchains and smart contracts’ als vloeiend. Elke node in het netwerk, Shermin benoemt hen als aandeelhouders, kunnen in of uit het netwerk stappen (opt-in en opt-out). Het deelnemen aan een Proof-of-Work of Proof-of-Stake is volledig te bepalen door de miner of validator. Er is geen centrale partij die controleert of überhaupt wel nodes deelnemen aan het netwerk. De participatie in het netwerk is transparant en iedereen kan automatisch met de code van de blockchain deelnemen, aldus Shermin. Zoals Antonopoulos (2014) uiteenzet, kan een blockchain uitsterven als niemand meer deelneemt aan het netwerk. Op deze manier ontstaat dynamiek in het netwerk. Nakamoto (2008) ontwikkelde in Bitcoin de difficulty functie om dit tegen te gaan. Als veel deelnemers uit het netwerk van de Bitcoin blockchain stappen, zal de proof van nieuwe blocks ook langer dan de gewenste tien minuten duren, waardoor de moeilijkheidsgraad (difficulty) omlaag zal gaan. De miners die overblijven in het netwerk zullen de proof weer eerder kunnen vinden, waardoor de kans dat zij beloond worden in de vorm van bitcoins groter wordt en daardoor zal de mining tijd van één blok weer richting de tien minuten gaan. Dit kan gezien worden als een zelfgereguleerd systeem binnen het Bitcoin protocol. Zoals Shermin in zijn artikel meldt, kan dit gezien worden als een dynamisch systeem.

3.4 Smart contracts

In de sectie ‘Blockchain (3.3)’ zijn de mogelijkheden van de blockchaintechnologie besproken. Deze technologie begon als de Blockchain 1.0 technologie, die gericht was op het toegankelijk maken van een digitale valuta (Beck & Müller-Bloch, 2017). Beck & Müller-Bloch werkte dit verder uit met het benoemen van Blockchain 2.0 dat volledig gericht was op het toegankelijk maken van alle soorten transacties. Binnen de versies van Blockchain 2.0 ontwikkelde men de eerste toepassingen op een blockchainstructuur, zoals smart contracts. In deze sectie wordt

11

eerst ingegaan over de werking van smart contracts en vervolgens over de relatie van smart contracts met dynamiek.

In het artikel ‘A Systematic Mapping Study On Current Research Topics In Smart contracts’ leggen Alharby & Van Moorsel (2017) uit dat een smart contract gezien kan worden als een uitvoerbare code op een blockchain. De gedefinieerde code in het smart contract zal zorgen voor de uitvoering van de code, gekarakteriseerd door ‘code is law’ (Risius & Spohrer, 2017). Doordat de onderliggende structuur van een blockchain kan zorgen voor een decentrale uitwisseling van informatie, kunnen twee partijen via een smart contract een overeenkomst sluiten. Hoewel de transacties binnen het huidige financiële systeem tot stand komen door een derde partij, komen de transacties van smart contracts zonder derde partij tot stand (Allam, 2018). Hierdoor blijft het vertrouwen binnen de betrokken partijen. Zodra de betrokken partijen zich voldoen aan de vooropgestelde eisen van de overeenkomst kunnen digitale assets (bijvoorbeeld bitcoin tokens of ether tokens) via een smart contract automatisch uitgewisseld worden (Alhabry & Van Moorsel, 2017). In de vorige sectie is besproken dat Ethereum een van de meest gebruikte platformen is voor smart contracts. Toch is het echter ook mogelijk om smart contracts te implementeren op de Bitcoin blockchain, maar deze toepassing is daar minder efficiënt (Alhabry & Van Moorsel, 2017). De Ethereum blockchain voorziet van meer functionaliteiten op het gebied van smart contracts dan de Bitcoin blockchain (Swapna & Satyavathy, 2020). De vooropgestelde informatie van een smart contract overeenkomst kan automatisch uitgevoerd worden, waarbij de informatie in de vorm van code wordt uitgevoerd (Udokwu, Kormiltsyn, Thangalimodzi & Norta, 2018). Deze codes van smart contracts worden opgeslagen en uitgevoerd op de blockchain. Udokwu et al. (2018) benoemen daarbij dat elke node in het blockchainnetwerk het smart contract, dat in het netwerk is gedeeld, kan activeren, mits de node toegang heeft tot het smart contract. Hierbij zal het resultaat van het smart contract, net zoals andere transactie-informatie in een blockchain, opgenomen worden op de blockchain. Ook is het mogelijk dat een smart contract andere smart contracts activeert (Sklaroff, 2017). Hierdoor is het mogelijk om complexere smart contract acties uit te voeren.

Alhabry & Van Moorsel (2017) leggen in hun studie uit dat een smart contract uit drie verschillende onderdelen bestaat: een accountbalans, een private opslag en de uitvoerbare code. Zodra deze smart contracts op de blockchain worden gezet, zijn deze onveranderlijk. Een smart contract heeft een eigen adres. Als een gebruiker tokens stuurt naar dit adres, dan wordt de code van het smart contract uitgevoerd, mits de output van het contract een valide transactie is in het netwerk. De uitvoering van een smart contract wordt bepaald door de consensus van de blockchain. Alhabry & Van Moorsel (2017) geven de volgende toepassingen als voorbeeld: ‘the contract can, based on the transaction it receives, read/write to its private storage, store money into its account balance, send/receive messages or money from users/other contracts or even create new contracts’. Aan deze transacties kan data gekoppeld worden waardoor informatie-uitwisseling kan plaatsvinden (Glaser, 2017).

Figuur 3. Smart contract implementatie (Alhabry & Van Moorsel, 2017)

Beck & Müller-Bloch lichten in het artikel ‘Blockchain as Radical Innovation: A Framework for Engaging with Distributed Ledgers’ toe dat een smart contract op een blockchain de eigenschappen van een blockchain ondervindt. Een smart contract is daarom gedistribueerd over het blockchainnetwerk. Volgens Glaser (2017) kan de blockchain gezien worden als een gelaagd systeem, bestaande uit de fabric layer en de application layer. De fabric layer bestaat uit de basis van de blockchain code. Onderdelen hiervan zijn de communication layer, de public-key infrastructure en the data structures. In deze laag bevinden zich de executiemechanismes van de smart contract talen (Glaser, 2017). De smart contracts zelf worden op een laag daarboven geïmplementeerd: de application layer. De application layer bestaat uit de application logic van services in de vorm van smart contracts

12

(Glaser, 2017). Deze laag van de blockchain is zeer toegankelijk voor de gebruikers. Op deze laag worden namelijk de smart contracts gebouwd. Zodra een smart contract door een gebruiker in deze laag wordt gebouwd, wordt dit gezien als een nieuwe, autonome gebruiker. Zoals Alhabry & Van Moorsel (2017) in hun studie onderzoeken, krijgt deze smart contract een eigen adres en zal het onveranderlijk op de blockchain staan. Glaser (2017) benoemt dit als een ‘trustless system’. In het artikel ‘Disrupting governance with blockchains and smart contracts’ geeft Shermin (2017) het voorbeeld dat DAO’s in deze laag van de blockchain hun organisatieregels implementeren. Het kan zijn dat smart contracts externe data van buiten de blockchain gebruiken (Allam, 2018). In dit geval zal deze data via een zogeheten ‘orakel’ verwerkt worden zodat het smart contract met deze data kan werken.

3.4.1 Resultaten: in hoeverre kunnen dynamische ontwikkelingen plaatsvinden op smart

contracts?

Om de dynamiek van een smart contract te onderzoeken, wordt gebruik gemaakt van het artikel ‘On Smart Contracts and organisational Performance: A review Of Smart Contracts through The Blockchain Technology’. In de vorige sectie is de werking en de structuur van een smart contract uitgewerkt als technologie. In deze sectie wordt de omgang van een smart contract met dynamiek onderzocht op basis van literatuuronderzoek. In het artikel ‘On Smart Contracts and organisational Performance: A review Of Smart Contracts through The Blockchain Technology’ van Allam (2018) worden verschillende voordelen en beperkingen van het gebruik van smart contracts benoemd. Enkele van deze eigenschappen hebben betrekking tot veranderingen/dynamiek van een smart contract. De door Allam (2018) uitgewerkte voordelen en beperkingen zullen als basis dienen in dit hoofdstuk, aangevuld met een literatuuronderzoek dat zich richt op dynamiek. Hierdoor kan een compleet beeld ontwikkeld worden over smart contracts.

Accuracy (Allam, 2018)

Doordat het smart contract alleen wordt uitgevoerd door de vooropgestelde regels, zal de overeenkomst alleen plaatsvinden als deze worden bereikt. Daarbij wordt de informatie van de uitkomsten van de overeenkomst ook in het smart contract opgesteld. Hierdoor ontstaat een hoog niveau van nauwkeurigheid in de uitvoering van het smart contract.

Mocht de uitvoering op een deel van het smart contract mislukken, dan zal de hele executie falen en zal de overeenkomst niet worden uitgevoerd (Glaser, 2017). In het artikel ‘Smart contracts and the cost of inflexibility’ omschrijft Sklaroff (2017) de relatie van twee partijen door middel van een smart contract als: compleet en volledig. Hierbij moeten alle vormen van flexibiliteit geëlimineerd worden die cruciaal zijn voor het contracteren. Volgens Sklaroff verhoogt het gebruik van smart contracts de kans van contractschending, omdat de flexibiliteit naar de omgeving afneemt. Het is mogelijk om alle realiseerbare events vast te leggen in smart contracts, maar Sklaroff is van mening dat dit niet mogelijk is in codes. Er zullen daarbij twee mogelijke kosten ontstaan: (1) partijen zullen onderzoek moeten naar alle mogelijke events en zullen deze moeten vastleggen in smart contracts. Het is mogelijk dat deze mogelijke events niet overeen zullen komen met de toekomst. (2) Daarnaast zullen de partijen moeten anticiperen op de mogelijke, foute events die kunnen plaatsvinden door foute implementatie van smart contracts. Hoe onduidelijker of abstracter de context is van het smart contract, des te lastiger valt deze te definiëren.

Hierdoor kan geconcludeerd worden dat de regels van een smart contract door een dynamisch milieu eenvoudig overschreden kunnen worden. Binnen een stabiele context kan een smart contract naar behoren presteren, maar in een dynamische omgeving kunnen premissen overschreden worden. Gebruikers van smart contracts zouden de dynamische contexten in hun overeenkomst kunnen vastleggen. Echter, blijft de mogelijkheid van het opspelen van onzekere contexten, die niet zijn vastgelegd in de overeenkomst, bestaan.

Clear Communication and Transparency (Allam, 2018)

Zodra een smart contract geïmplementeerd is op de blockchain, kan het smart contract niet makkelijk veranderd worden. Het smart contract zal opgenomen worden in de nodes van het netwerk en is daarom volledig afhankelijk van de eigenschappen van de blockchain. In de sectie van ‘Blockchain (3.3)’ is besproken hoe het netwerk door consensus communiceert. Het contract zal daarom openbaar en gedecentraliseerd gedeeld worden tussen de nodes van de blockchain. Allam (2018) legt daarbij uit dat de taak voor het valideren dus bij alle nodes in het netwerk ligt, de consensus. Udokwu et al. (2018) halen in hun artikel aan dat een consensusmechanisme niet flexibel is. Zij benoemen hierbij dat de participanten van het netwerk in de meeste blockchainnetwerken niet de mogelijkheid hebben om de beste consensusmethode te kiezen voor hun smart contract toepassingen. De consensusmethoden zijn van te voren bepaald en kunnen niet gevormd worden naar het smart contract. Udokwu et al. (2018) benoemen

13

daarentegen wel in hun artikel dat verschillende beperkingen opgelost kunnen worden door de Proof-of-Stake consensus van Ethereum 2.0. Toch concluderen zij dat binnen de blockchainnetwerken van Bitcoin en Ethereum het nog niet mogelijk is om te kiezen tussen de consensusmethoden: deze flexibiliteit ontbreekt nog.

Speed and Efficiency (Allam, 2018)

Een smart contract is volledig gebaseerd op de codes zonder menselijke acties. Als aan de eisen voor de executie van het contract eenmaal worden voldaan, kan het contract direct uitgevoerd worden zonder tussenpersonen. Dit zorgt voor een snelle uitvoerbare, efficiënte overeenkomst. Swapna & Satyavathy (2020) geven als voorbeeld in hun artikel ‘A Comprehensive Cognizance on Smart Contracts–lifecycle, platforms, applications & challenges’ dat bedrijfsprocessen efficiënter kunnen worden uitgevoerd. De peer-to-peer overeenkomst kan automatisch worden uitgevoerd zonder tussenpersonen.

Toch bespreken Alharby & van Moorsel (2017) een schaalbaarheidsprobleem van smart contracts. Binnen het blockchainnetwerk worden smart contracts opeenvolgend uitgevoerd. Hierdoor is de executie van een smart contract per keer mogelijk. Er zal een limiet aan uitvoerbare smart contracts per seconden ontstaan, waardoor een probleem ontstaat in de schaalbaarheid van de smart contracts. Bij het schaalbaarheidsprobleem kan ook een probleem ontstaan op het gebied van dataopslag (Udokwu et al.,2018). Doordat er mogelijk een limiet is op het aantal uitvoerbare smart contracts per seconden, zal er ook een maximum ontstaan bij de hoeveelheid data die opgeslagen kan worden binnen het smart contract.

Alharby & van Moorsel refereren echter naar een suggestie van Vukolić (2017), waarbij dit probleem verholpen kan worden door parallellen executies. Daarbij benoemen Udokwu et al. (2018) dat het Proof-of-Stake consensus deze schaalbaarheidsproblemen kan oplossen.

Security (Allam, 2018)

Een smart contract bevat de eigenschappen van de blockchain. Hierdoor is een smart contract transparant, gedecentraliseerd en cryptografisch beveiligd. Het vertrouwen ligt niet in de handen van een derde partij, maar is gedistribueerd over het netwerk van de nodes. Mocht een smart contract een niet-valide transactie uitvoeren, dan zullen de nodes van de blockchain dit niet valideren. De blockchain zorgt ervoor dat data (zoals een smart contract) in de nodes onveranderd blijft en daardoor kan een geïmplementeerde smart contract niet aangepast worden (Udokwu et al., 2018). Door deze eigenschappen lijkt een smart contract degelijk beveiligd.

Toch vinden Alharby & van Moorsel (2017) in hun artikel zes verschillende beveiligingsproblemen op het gebied van transactievolgorde afhankelijkheid, timestamp afhankelijkheid, verkeerd behandelde uitzonderingen, criminele activiteiten, herintreding en onbetrouwbare data feeds. Deze beveiligingsproblemen konden zorgen voor veranderingen binnen de uitvoering van smart contracts. Executies konden onjuist uitgevoerd of veranderd worden, waardoor het smart contract onjuist werd uitgevoerd. Alhabry & van Moorsel concludeerde dat vijf van de zes beveiligingsproblemen zijn opgelost en voor het laatste probleem wordt een bepaalde beveiliging geopperd.

Door deze implementaties lijkt het erop dat op het gebied van beveiliging, dynamiek binnen een smart contract niet mogelijk is.

Cost Reduction (Allam, 2018)

Een smart contract kan uitgevoerd worden zonder tussenpersoon. Bij traditionele transacties moeten tussenpersonen deze uitwisseling waarborgen. Doordat deze tussenpersonen vervallen bij de executie van een smart contract, lijkt het erop dat dit kosten zal besparen (Sklaroff, 2017). Ook kan dit voor minder administratieve services zorgen (Swapna & Satyavathy, 2020). Echter, benoemt Sklaroff hierbij wel dat de flexibiliteit van een overeenkomst wordt opgeofferd. Ook concluderen Udokwu et al. (2018) dat er mogelijk beperkingen zijn op het gebied van kosten. Voor het uitvoeren van transacties, worden kleine vergoedingen achtergehouden voor de miners. Dit zijn echter kosten die bij de uitvoerders van het smart contract terecht komen. Dit kan zorgen voor een beperking van het gebruik van smart contracts.

Immutability (Allam, 2018)

De onveranderlijke eigenschappen van een smart contract kunnen ook als een nadeel ervaren worden. Doordat een smart contract uit geschreven, menselijke codes bestaat, blijft de kans bestaan dat hier fouten in gemaakt zijn. Udokwu et al. (2018) geven in hun studie aan dat er nog duidelijk een gebrek is aan gebruikersvriendelijkheid voor het implementeren van smart contracts en dat hierdoor eerder fouten zullen ontstaan. De DAO hack op Ethereum die plaats vond in 2016, is een voorbeeld van mogelijke gevolgen van fouten in smart contracts (Udokwu et al., 2018). Het probleem daarbij is dat wanneer een smart contract met fouten eenmaal op de blockchain is gezet, het onveranderlijk is (Alharby & van Moorsel, 2017). Alharby & van Moorsel vonden in hun studie vier voorkomende problemen op dit gebied. Deze fouten ontstonden voornamelijk door de moeilijkheid van het schrijven van een

14

correct smart contract, het gebrek aan modificatie- en terminatiemogelijkheden van een smart contract, het gebrek aan controle op smart contracts en de moeilijkheid van de programmeertalen.

Daarnaast geeft Allam (2018) het voorbeeld dat het echte leven uit dynamiek en veranderlijke condities bestaat. Zodra deze condities veranderen richting een smart contract, is het mogelijk dat praktische problemen ontstaan voor de huidige status van het smart contract (Mik, 2017).

Alharby & van Moorsel vonden enkele oplossingen in de literatuur die deze problemen zoveel mogelijk moeten doen tackelen. Denk hierbij aan oplossingen in de vorm van het vereenvoudigen van smart contract creatie, betere begeleiding bij het coderen van smart contracts (bijvoorbeeld tools, richtlijnen et cetera) en smart contract codeverificaties. Daarbij concludeerden Alharby & van Moorsel dat standaarden ontwikkeld zijn waardoor smart contracts modificatie of terminatie kunnen ondergaan. Ook Allam (2018) legt in zijn artikel uit dat het mogelijk is om modificatietoepassingen te coderen in de smart contracts, waardoor enige aanpassingen of annuleringen mogelijk zijn. Hierdoor ontstaat enige vorm van flexibiliteit op de informatie van een smart contract. Hij vult daarbij wel aan dat deze modificaties mogelijk de beveiliging van het smart contract kunnen aantasten. Transacties kunnen hierdoor als niet valide worden beoordeeld door het netwerk. Deze modificaties moeten echter wel goed omschreven zijn in het smart contract, omdat de modificatie anders alsnog niet mogelijk is (Sklaroff, 2017).

Op het gebied van implementatie van smart contracts zijn veranderlijke eigenschappen dus mogelijk. Contracten die gedeeld zijn op de blockchain kunnen onder voorwaarden gemodificeerd of getermineerd worden. Contractual Secrecy (Allam, 2018)

Omdat een smart contract openbaar, gedecentraliseerd op een blockchain wordt gedeeld, is het mogelijk dat de contractuele geheimhouding wordt geschaad. Ondanks dat de partijen en de transacties van het smart contract cryptografisch worden gedeeld, zullen deze encryptische gegevens wel door iedereen kunnen worden ingezien.

Alharby & van Moorsel (2017) presenteren echter verschillende tools waarbij ontwikkelaars privacy-behoudende contracts kunnen schrijven en data encryptisch gedeeld kan worden.

Legal Adjudications and Enforceability (Allam, 2018)

Doordat een smart contract tot stand komt in stukken code zonder tussenpersonen, vervallen enkele traditionele eigenschappen van een contract overeenkomst. Er zijn nog geen juridische richtlijnen voor het opmaken en uitvoeren van een smart contract. Risius & Spohrer (2017) wijzen erop dat dit gebrek mogelijk zal resulteren in louter transacties tussen bekende partijen.

Udokwu et al. (2018) halen in hun artikel aan dat er ontwikkeling gaande is op het gebied van regulering en wetten voor de blockchaintechnologie. Deze standaarden en reguleringen kunnen mogelijk invloed hebben op het functionerende ecosysteem van de blockchaintechnologie.

3.5 Decentrale Autonome Organisatie (DAO)

In de sectie ‘Smart Contracts (3.4)’ zijn de mogelijkheden van smart contracts besproken. Deze smart contracts zijn geïmplementeerd op een blockchain en vormen de onderliggende structuur van DAO’s. In deze sectie wordt ingegaan op de werking van DAO’s met dynamiek.

In de jaren nadat blockchain ontwikkeld was, ontstonden steeds meer initiatieven met het gebruik van blockchain. Hierbij ontstond de Decentrale Autonome Organisatie (DAO). Een DAO is een organisatievorm die idealiter functioneert zonder centrale autoriteit of managementhiërarchie (Wang et al., 2019). Een DAO werkt decentraal, autonoom en veilig op een blockchain. De veiligheid wordt gewaarborgd door de gedistribueerde principes van een blockchain. Management en operationele reglementen voor samenwerkingen en groepsbeslissingen worden democratisch bereikt via een blockchainstructuur. Deze managementfuncties zijn geautomatiseerd door algoritmes/codes, zonder menselijke elementen (Garrod, 2016). Deze democratische organisatie wordt in de vorm van smart contracts mogelijk gemaakt op een blockchain (Massacci, Ngo, Nie, Venturi & Williams, 2017). Financiële diensten van een DAO worden gecodeerd in een smart contract. Er worden voornamelijk twee soorten smart contracts gebruikt: smart contracts om transacties mogelijk te maken en smart contracts voor DAO reglementen (Sims, 2019). De algemene eigenschappen van een blockchain gelden ook in een DAO: er is een gedistribueerd consensus protocol van de onderliggende blockchain en tokens kunnen (bijvoorbeeld bitcoin of ether) op het netwerk uitgewisseld worden om ‘self-operation’, ‘self-governance’ en ‘self-evolution’ mogelijk te maken (Wang et al., 2019). De principes die een DAO probeert te bereiken zijn transparantie, efficiëntie, eerlijkheid en democratie (DuPont, 2017). Voorbeelden van blockchains die gebruikt worden in een DAO zijn de Bitcoin blockchain en de Ethereum blockchain. Het reeds besproken voorbeeld van ‘The DAO’ is een voorbeeld

15

van een DAO. Het betalingsnetwerk van Bitcoin wordt gezien als de eerste praktische DAO (Massacci et al., 2017). Het Bitcoin valutanetwerk kan decentraal en autonoom door organisaties gebruikt worden. De Ethereum blockchain wordt echter vaker gebruikt als blockchainstructuur voor DAO’s. Dit komt omdat Ethereum gericht is op de ontwikkeling van applicaties op een blockchain.

Figuur 4. Voorbeeld DAO (Agrawal, 2018)

In het artikel ‘Decentralized Autonomous Organizations: Concept, Model, and Applications’ van Wang et al. (2019) worden de volgende DAO concepten en karakteristieken omschreven:

Distributed and Decentralized (Wang et al., 2019)

Een DAO bestaat uit een bottom-up interactie, coördinatie en coöperatie in een gedistribueerd netwerk. Dit netwerk bestaat uit de nodes van een blockchainnetwerk. Tussen de nodes van het netwerk en de organisaties ontstaat een samenwerking die volledig volgens de blockchain tot zijn recht komt: transparant, decentraal en veilig.

Autonomous and Automated (Wang et al., 2019)

Ook in een DAO geldt de regel van ‘code is law’. De regels die zijn opgesteld in algoritmes door de organisatie worden volledig in de vorm van code op de blockchain geïmplementeerd. De organisatie is gedistribueerd, de kracht van het netwerk is decentraal en het management bestaat autonoom uit algoritmes gevormd door de blockchain community (onder andere stakeholders, ontwikkelaars, miners/validators et cetera). Een DAO streeft naar een organisatie zonder de greep van menselijke fouten en manipulatie (Garrod, 2016). Of de organisaties volledig zonder individuele, menselijke machten realistisch zijn, wordt in de literatuur van Garrod nog betwijfeld. In het artikel ‘The politics of blockchain’ bepleit Herian (2018) dat een DAO nooit volledig zonder menselijke machten kan opereren, omdat de algoritmes nog steeds van menselijke invloed zijn. Hij benoemt de programmeurs als een nieuwe vorm van elite.

Organized and Ordered (Wang et al., 2019)

De DAO is gebouwd op smart contracts. Deze smart contracts worden open en transparant op een blockchain geïmplementeerd. In deze smart contracts worden onder andere de managementregels, de operationele regels en de contractuele samenwerkingen omschreven.

In het artikel ‘Decentralized Network Governance: Blockchain Technology and the Future of Regulation’ omschrijven Zwitter & Hazenberg het bestuur in twee componenten. Het eerste bestuurlijke component wordt de ‘internal governance’ genoemd. Dit component omschrijft het quasi-democratische bestuur van een DAO. Voorstellen van upgrades van een DAO netwerk kunnen door een voting-systeem democratisch gerealiseerd worden. De participanten van het netwerk kunnen stemmen op deze voorstellen. Of dit geheel democratisch is, wordt bekritiseerd (Sims, 2019). Het recht en de kracht van stemmen is niet verdeeld per participant van het netwerk, maar het ligt bijvoorbeeld aan de hoeveelheid tokens, nodes of participatie in het netwerk. Het tweede bestuurlijke component wordt de ‘external governance’ genoemd. Zwitter & Hazenberg omschrijven dit

16

component als het vertrouwen van de clusters van servers en individuele nodes voor het functioneren van het netwerk en het maken van netwerkbeslissingen.

In Figuur 5 is een DAO geïllustreerd in een referentiemodel bestaande uit vijf lagen (Wang et al., 2019). Hier worden enkele eigenschappen van dit referentiemodel besproken.

De Governance Operation laag bevat de code voor de consensusmechanisme en de implementatie van smart contracts. De smart contracts zorgen bij een DAO voor digitalisering van het bestuur. Deze digitalisering moet zorgen voor een nieuwe manier van ‘intelligent management and decision-making’. AI-technologie wordt gebruikt om verbindingen en samenwerkingen binnen het netwerk automatisch te garanderen. Deze AI-technologie kan gebruikt worden in de plaats van menselijke krachten. Deze besproken elementen trachten kostenverlagend te zijn voor de organisatie.

De Incentive Mechnism laag bevat de tokenisatie van het netwerk (Sims, 2019). In een DAO kunnen eigen tokens of tokens van de

blockchain gebruikt worden voor informatie-uitwisselingen

zoals waarde-uitwisseling, data-uitwisseling, uitwisseling van eigendommen et cetera. Er ontstaat hierdoor een Token Economy onder de participanten van het blockchainnetwerk. De combinatie van een gedistribueerd kasboek (de blockchain) en de tokens op dit netwerk maken een grote impact op de huidige organisaties (Hsieh, Vergne, Anderson, Lakhani & Reitzig, 2018). In het artikel ‘The seconomics (security-economics) vulnerabilities of decentralized autonomous organizations’ omschrijven Massacci, Ngo, Nie, Venturi & Williams (2017) het risico van zo’n getokeniseerde economie. Een fout in de veiligheid van een DAO kan zorgen voor een gehele instorting van deze economie. De economische aanval op The DAO waarbij de ether tokens hun waarde verloren, is een voorbeeld hiervan.

In de Organization Form laag komt de organisatiestructuur van een DAO tot stand. Deze structuur kan variëren van ordelijk tot gemixt, van stabiel tot dynamisch, van relatief tot gevarieerd.

De Manifestations laag bepaalt voor welke ontwikkeling de DAO ontworpen is. Dit kan bijvoorbeeld voor een digitale valuta zijn zoals Bitcoin of een ontwikkelingsplatform zoals de Ethereum blockchain. In het artikel ‘The Rise of Decentralized Autonomous Organizations: Coordination and Growth within Cryptocurrencies’ van Hsieh (2018) wordt de relevantie van de innoverende blockchaintechnologie van DAO’s benoemd. Hij vindt dat DAO’s een belangrijke rol spelen in het denken over organisatorische groei, coördinatie en consensus op een ander abstractieniveau.

3.5.1 Resultaten: hoe werkt een DAO met dynamiek?

Om de dynamiek van een DAO te onderzoeken, wordt gebruik gemaakt van het artikel van Hsieh (2018). In de vorige sectie is besproken hoe de organisatievorm van een DAO gestructureerd is en hoe deze organisaties een bottom-up management ervaren. In deze sectie wordt door middel van literatuuronderzoek inzicht gegeven op wat voor manier een DAO omgaat met dynamische contexten. Hsieh (2018) heeft in zijn studie onderzocht hoe DAO’s coördineren om bijvoorbeeld groei te realiseren. Hsieh onderbouwt dat consensus vitaal is voor een DAO. Consensus is de kern van besluitvorming en essentieel om veranderingen binnen zo’n organisatie te realiseren. In zijn artikel heeft hij een theorie over de coördinatie van DAO’s ontwikkeld, die op drie vormen van consensus zijn onderbouwd. Deze drie vormen van coördinatie worden aan de hand van literatuuronderzoek aangevuld om een inzicht te krijgen over hoe een DAO met dynamiek werkt.

Machine consensus (Hsieh, 2018)

In eerste instantie benoemt Hsieh de coördinatie van DAO’s in de vorm van machine consensus. Machine consensus richt zich op de werking van een blockchain. Een blockchain functioneert volledig op computers: de