Cum previne un lanț de blocuri cheltuirea dublă a Bitcoins?

Una dintre preocupările principale ale oricărui dezvoltator de criptomonede este problema dublei cheltuieli. Aceasta se referă la incidența unei cheltuieli individuale a unui sold al acelei criptomonede mai mult de o dată, creând în mod efectiv o diferență între recordul de cheltuieli și valoarea acestei criptomonede disponibile, precum și modul în care este distribuită.

Problema dublei cheltuieli este o problemă pe care banii nu o au; dacă plătiți un sandviș cu o factură de 10 USD, transmițând factura către producătorul de sandwich, nu puteți întoarce și cheltui aceiași 10 USD în altă parte. Cu toate acestea, o tranzacție folosind o monedă digitală precum bitcoin, are loc în întregime digital. Acest lucru înseamnă că este posibil să copiați detaliile tranzacției și să o difuzați din nou, astfel încât același BTC să poată fi cheltuit de mai multe ori de un singur proprietar. Mai jos, vom examina modul în care dezvoltatorii de criptomonede s-au asigurat că cheltuielile duble nu se pot întâmpla.

Cheie de luat cu cheie

• O problemă tehnică care apare cu noțiunea de monedă digitală este posibilitatea ca cineva să dubleze banii digitali și să-i cheltuiască simultan în două sau mai multe locuri.
• Această problemă de „cheltuieli duble” este prevenită în criptocurrențele bazate pe blockchain, cum ar fi Bitcoin, folosind un mecanism de consens cunoscut sub numele de dovadă de lucru (PoW).
• Acest PoW este realizat de o rețea descentralizată de „mineri”, care nu numai că asigură fidelitatea tranzacțiilor trecute pe ledgerul blockchain-ului, dar și detectează și previn cheltuielile duble.

Înțelegerea Blockchain

Blockchain-ul care stă la baza unei monede digitale precum bitcoin nu este în măsură să împiedice cheltuielile duble singure. Mai degrabă, toate tranzacțiile care implică criptocurrency relevante sunt postate pe blockchain, unde sunt verificate separat și protejate printr-un proces de confirmare. În cazul bitcoinului și al multor criptomonede, tranzacțiile confirmate în acest mod devin ireversibile; ele sunt postate public și sunt păstrate în perpetuitate.

Bitcoin a fost prima monedă digitală majoră care a rezolvat problema dublei cheltuieli. A făcut acest lucru prin implementarea acestui mecanism de confirmare și menținerea unui sistem comun de evidență universal. În acest fel, blockchainul bitcoin păstrează înregistrări ale tranzacțiilor timbrate din timp, revenind la fondarea criptocurrency în 2009.

În termeni Bitcoin, un „bloc” este un fișier de date înregistrate permanent. Toate tranzacțiile recente sunt scrise în blocuri, la fel ca un registru de tranzacții pe acțiuni la un schimb. Informațiile din blocuri sunt adăugate în evidență la fiecare câteva minute; toate nodurile din rețea păstrează o copie a înregistrării blockchain. Utilizatorii sunt capabili să navigheze pe blockchain pentru bitcoin și să examineze tranzacțiile doar din punct de vedere cantitativ. Detaliile despre identitatea cumpărătorului și a vânzătorului în orice tranzacție sunt protejate de criptarea la nivel înalt, ceea ce protejează, de asemenea, înregistrarea împotriva manipulării de surse externe. Atunci când este actualizat registrul blockchain, la fel sunt și toate portofelele bitcoin.

Gestionarea cheltuielilor duble

Imaginați-vă că aveți 1 BTC și încercați să îl cheltuiți de două ori în două tranzacții separate. Ați putea încerca să faceți acest lucru trimițând același BTC la două adrese separate de portofel bitcoin. Ambele tranzacții vor intra apoi în grupul de tranzacții neconfirmate. Prima tranzacție va fi aprobată prin intermediul mecanismului de confirmare și apoi verificată în blocul ulterior. Cu toate acestea, a doua tranzacție ar fi recunoscută ca invalidă prin procesul de confirmare și nu ar fi verificată. Dacă ambele tranzacții sunt extrase din pool pentru confirmare simultan, tranzacția cu cel mai mare număr de confirmări va fi inclusă în blockchain, în timp ce cealaltă va fi eliminată.

În timp ce aceasta abordează în mod eficient problema cheltuielilor duble, aceasta nu este fără problemele sale. De exemplu, destinatarul intenționat al celei de-a doua tranzacții (eșuate) nu ar fi avut parte din operațiunea în sine care a eșuat și totuși, acea persoană nu ar primi bitcoin-ul pe care îl anticipase. Mulți comercianți așteaptă cel puțin 6 confirmări ale unei tranzacții (ceea ce înseamnă că 6 blocuri ulterioare de tranzacții au fost adăugate la blockchain după tranzacția în cauză). În acest moment, comerciantul poate presupune în siguranță că tranzacția este valabilă.

Rămân alte vulnerabilități în acest sistem, care ar putea permite atacurile cu cheltuieli duble. De exemplu, dacă un atacator este capabil să controleze cel puțin 51% din puterea rețelei, acesta poate să efectueze cheltuieli duble. Dacă un atacator ar fi putut într-un fel să obțină controlul asupra acestei puteri de calcul, el sau ea ar putea inversa tranzacțiile și crea o blockchain separată, privată. Cu toate acestea, creșterea rapidă a bitcoinului a asigurat practic că acest tip de atac este imposibil. (Pentru mai multe, consultați Atenție la aceste cinci escrocherii Bitcoin)

Dovada muncii și „minerit” explicat

Acum, să devenim ceva mai tehnici. Modul în care utilizatorii detectează manipularea, cum ar fi o încercare de a cheltui dublu în practică este prin hashes, șiruri lungi de numere care servesc drept dovadă a muncii (PoW). Puneți un set de date printr-o funcție hash (bitcoin folosește SHA-256) și va genera vreodată un singur hash. Datorită „efectului avalanșei”, totuși, chiar și o mică modificare a oricărei porțiuni a datelor originale va duce la o hașă total nerecunoscută. Indiferent de dimensiunea setului de date original, hash-ul generat de o anumită funcție va avea aceeași lungime. Hash-ul este o funcție unidirecțională: nu poate fi utilizat pentru a obține datele originale, doar pentru a verifica dacă datele care au generat hash-ul se potrivesc cu datele originale.

Generarea oricărui hash pentru un set de tranzacții bitcoin ar fi banală pentru un computer modern, astfel încât procesul de a transforma procesul în „funcționare”, rețeaua bitcoin stabilește un anumit nivel de „dificultate”. Această setare este ajustată astfel încât un nou bloc să fie "minat" - adăugat la blockchain prin generarea unui hash valid - aproximativ la fiecare 10 minute. Dificultatea de setare se realizează prin stabilirea unei „ținte” pentru hash: cu cât ținta este mai mică, cu atât este mai mic setul de hașe valide și cu atât este mai greu să generezi unul. În practică, acest lucru înseamnă un hash care începe cu un șir lung de zerouri: hash pentru blocul # 429818, de exemplu, este 000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Acest bloc conține 2.012 tranzacții care implică puțin peste 1.000 de bitcoin, precum și antetul blocului precedent. Dacă un utilizator ar modifica o tranzacție cu 0, 0001 bitcoin, hash-ul rezultat ar fi de nerecunoscut, iar rețeaua ar respinge frauda.

Deoarece un set dat de date poate genera doar un hash, cum pot asigura minerii să genereze un hash sub țintă? Acestea modifică intrarea adăugând un număr întreg, numit nonce („număr folosit odată”). Odată găsit un hash valid, acesta este transmis în rețea și blocul este adăugat la blockchain.

Mineritul este un proces competitiv, dar este mai mult o loterie decât o cursă. În medie, cineva va genera o dovadă acceptabilă de muncă la fiecare zece minute, dar cine va fi aceasta este ghicirea oricui. Minerii se reunesc împreună pentru a-și crește șansele de blocuri miniere, ceea ce generează taxe de tranzacție și, pentru o perioadă limitată de timp, o recompensă a bitcoin-urilor recent create.

Dovada muncii face extrem de dificilă modificarea oricărui aspect al blockchainului, deoarece o astfel de modificare ar necesita re-extragerea tuturor blocurilor ulterioare. De asemenea, este dificil pentru un utilizator sau un grup de utilizatori să monopolizeze puterea de calcul a rețelei, deoarece mașinile și puterea necesară pentru a finaliza funcțiile hash sunt costisitoare.