Hvordan forhindrer en blokkæde dobbeltudgifter på Bitcoins?

En af de største bekymringer hos enhver cryptocurrency-udvikler er spørgsmålet om dobbeltudgifter. Dette henviser til forekomsten af, at en person bruger en balance på denne cryptocurrency mere end én gang, hvilket effektivt skaber en forskel mellem forbrugsrekorden og mængden af ​​den tilgængelige cryptocurrency samt den måde, den distribueres på.

Spørgsmålet om dobbeltudgifter er et problem, som kontanter ikke har; Hvis du betaler for en sandwich med en $ 10-regning og vender den regning over til maker af sandwich, kan du ikke vende dig rundt og bruge den samme $ 10 andetsteds. En transaktion, der bruger en digital valuta som bitcoin, forekommer imidlertid helt digitalt. Dette betyder, at det er muligt at kopiere transaktionsdetaljerne og genudsende dem således, at den samme BTC kunne bruges flere gange af en enkelt ejer. Nedenfor undersøger vi, hvordan cryptocurrency-udviklere har forsikret, at dobbeltudgifter ikke kan ske.

Key takeaways

• Et teknisk problem, der opstår med forestillingen om en digital valuta, er evnen for nogen til at kopiere de digitale penge og bruge dem samtidig på to eller flere steder.
• Dette 'dobbeltforbrug'-problem forhindres i blockchain-baserede kryptokurser som Bitcoin ved hjælp af en konsensusmekanisme, der kaldes proof-of-work (PoW).
• Denne PoW udføres af et decentraliseret netværk af "minearbejdere", der ikke kun sikrer troen på de tidligere transaktioner i blockchains hovedbog, men også opdager og forhindrer dobbeltudgifter.

Forståelse af blockchain

Blockchain, der undergirs en digital valuta som bitcoin, er ikke i stand til at forhindre dobbeltudgifter på egen hånd. Snarere placeres alle de forskellige transaktioner, der involverer den relevante cryptocurrency, til blockchain, hvor de verificeres separat og beskyttes af en bekræftelsesproces. I tilfælde af bitcoin og mange andre cryptocurrencies bliver transaktioner, der er bekræftet på denne måde, irreversible; de offentliggøres offentligt og vedligeholdes i evighed.

Bitcoin var den første store digitale valuta, der løste spørgsmålet om dobbeltudgifter. Det gjorde det ved at implementere denne bekræftelsesmekanisme og vedligeholde et fælles, universelt hovedbokssystem. På denne måde opretholder bitcoin blockchain registreringer af tidsstemplede transaktioner, der går tilbage til grundlæggelsen af ​​cryptocurrency i 2009.

I Bitcoin-termer er en "blok" en fil med permanent indspillede data. Alle nylige transaktioner er skrevet i blokke, ligesom en hovedbørs på en børs. Oplysninger fra blokke føjes til hovedbogen hvert par minutter; alle noder på netværket opretholder en kopi af blockchain-hovedbogen. Brugere er i stand til at navigere i blockchain for bitcoin og kun gennemgå transaktioner med hensyn til mængde. Detaljer om identiteten af ​​køberen og sælgeren i enhver transaktion er beskyttet af kryptering på højt niveau, som også beskytter hovedbogen mod at manipulere fra eksterne kilder. Når blockchain-hovedbogen opdateres, er det også alle bitcoin-tegnebøger.

Håndtering af dobbeltforbrug

Forestil dig, at du har 1 BTC, og du forsøger at bruge den to gange i to separate transaktioner. Du kan forsøge at gøre dette ved at sende den samme BTC til to separate bitcoin-tegnebogadresser. Begge disse transaktioner går derefter ind i puljen af ​​ubekræftede transaktioner. Den første transaktion vil blive godkendt via bekræftelsesmekanismen og derefter verificeret til den efterfølgende blok. Den anden transaktion vil imidlertid blive anerkendt som ugyldig ved bekræftelsesprocessen og vil ikke blive verificeret. Hvis begge transaktioner trækkes fra puljen til bekræftelse samtidigt, vil transaktionen med det højeste antal bekræftelser blive inkluderet i blockchain, mens den anden kasseres.

Selv om dette effektivt behandler spørgsmålet om dobbeltudgifter, er det ikke uden dets problemer. F.eks. Ville den tilsigtede modtager af den anden (mislykkede) transaktion ikke have en del i selve transaktionen, og den person ville dog ikke modtage den bitcoin, han eller hun havde forventet. Mange købmænd venter på mindst 6 bekræftelser af en transaktion (hvilket betyder, at 6 efterfølgende blokke af transaktioner blev føjet til blockchain efter den pågældende transaktion). På dette tidspunkt kan forhandleren sikkert antage, at transaktionen er gyldig.

Der er stadig andre sårbarheder i dette system, der kan tillade, at dobbeltforbrugsangreb finder sted. For eksempel, hvis en angriberen på en eller anden måde er i stand til at kontrollere mindst 51% af netværkets magt, kan han eller hun begå dobbeltforbrug. Hvis en angriber på en eller anden måde var i stand til at få kontrol over denne meget computerkraft, kunne han eller hun reversere transaktioner og oprette en separat, privat blockchain. Imidlertid har den hurtige vækst af bitcoin næsten forsikret, at denne type angreb er umulig. (For mere, se Pas på disse fem Bitcoin-svindel)

Bevis for arbejde og 'minedrift' forklaret

Lad os nu blive lidt mere tekniske. Den måde, brugerne opdager manipulation på, som f.eks. Et forsøg på at dobbeltbruge i praksis, er gennem hasjer, lange numre, der tjener som bevis på arbejde (PoW). Sæt et givet datasæt via en hash-funktion (bitcoin bruger SHA-256), og det vil kun nogensinde generere en hash. På grund af "lavineeffekten", vil endda en lille ændring af enhver del af de originale data resultere i en fuldstændig ikke genkendelig hash. Uanset størrelsen af ​​det originale datasæt, vil hasjen, der genereres af en given funktion, være den samme længde. Hashet er en envejsfunktion: det kan ikke bruges til at hente de originale data, kun til at kontrollere, at de data, der genererede hash, stemmer overens med de originale data.

At generere bare ethvert hash til et sæt bitcoin-transaktioner ville være trivielt for en moderne computer, så for at omdanne processen til "arbejde" sætter bitcoin-netværket et vist niveau af "vanskeligheder". Denne indstilling justeres, så en ny blok "udvindes" - føjes til blockchain ved at generere en gyldig hash - cirka hvert 10. minut. Indstilling af vanskeligheder opnås ved at etablere et "mål" for hash: jo lavere målet er, jo mindre er sæt gyldige hasjer, og desto sværere er det at generere et. I praksis betyder dette en hash, der starter med en lang nulstreng: hash til blok # 429818 er for eksempel 000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Denne blok indeholder 2.012 transaktioner, der involverer lidt over 1.000 bitcoin, samt overskriften på den forrige blok. Hvis en bruger ændrede et transaktionsbeløb med 0, 0001 bitcoin, ville den resulterende hash være genkendelig, og netværket ville afvise svig.

Da et givet datasæt kun kan generere en hash, hvordan sikrer minearbejdere, at de genererer en hash under målet? De ændrer input ved at tilføje et heltal, kaldet en nonce ("nummer brugt en gang"). Når en gyldig hash er fundet, udsendes den til netværket, og blokken føjes til blockchain.

Minedrift er en konkurrencedygtig proces, men det er mere et lotteri end et løb. I gennemsnit genererer nogen et acceptabelt bevis på arbejde hvert tiende minut, men hvem det vil være, er nogens gæt. Minearbejdere samles for at øge deres chancer for mineblokke, som genererer transaktionsgebyrer og i en begrænset periode en belønning af nyoprettede bitcoins.

Bevis for arbejde gør det ekstremt vanskeligt at ændre noget aspekt af blockchain, da en sådan ændring ville kræve genudvinding af alle efterfølgende blokke. Det gør det også vanskeligt for en bruger eller pool af brugere at monopolisere netværkets computerkraft, da det maskiner og den krævede kraft til at udføre hash-funktionerne er dyre.