Hvordan forhindrer en blokkjede dobbeltbruk av Bitcoins?

En av de viktigste bekymringene til enhver cryptocurrency-utvikler er spørsmålet om dobbeltutgifter. Dette refererer til forekomsten av at en person bruker en balanse av det cryptocurrency mer enn en gang, og skaper effektivt en forskjell mellom utgiftsrekorden og mengden av det tilgjengelige cryptocurrency, samt måten det distribueres på.

Spørsmålet om dobbeltutgifter er et problem som kontanter ikke har; Hvis du betaler for en sandwich med en regning på $ 10, og overfører den regningen til produsenten av smørbrødet, kan du ikke snu og bruke de samme $ 10 andre steder. En transaksjon som bruker en digital valuta som bitcoin, skjer imidlertid helt digitalt. Dette betyr at det er mulig å kopiere transaksjonsdetaljene og sende den på nytt slik at den samme BTC kan brukes flere ganger av en enkelt eier. Nedenfor skal vi undersøke hvordan cryptocurrency-utviklere har forsikret at dobbeltutgifter ikke kan skje.

Viktige takeaways

• Et teknisk problem som oppstår med forestillingen om en digital valuta, er muligheten for noen til å duplisere de digitale pengene og bruke dem samtidig på to eller flere steder.
• Dette 'dobbeltbruk'-problemet forhindres i blockchain-baserte kryptokurser som Bitcoin ved å bruke en konsensusmekanisme kjent som proof-of-work (PoW).
• Denne PoW blir utført av et desentralisert nettverk av 'gruvearbeidere' som ikke bare sikrer troskapen til tidligere transaksjoner i blockchains hovedbok, men også oppdager og forhindrer dobbeltutgifter.

Forstå blockchain

Blockchain som undergir en digital valuta som bitcoin er ikke i stand til å forhindre dobbeltutgifter på egen hånd. Snarere blir alle de forskjellige transaksjonene som involverer relevant cryptocurrency lagt ut til blockchain, der de verifiseres og beskyttes separat av en bekreftelsesprosess. Når det gjelder bitcoin og mange andre kryptokurser, blir transaksjoner som er bekreftet på denne måten irreversible; de blir lagt ut offentlig og opprettholdes i evighet.

Bitcoin var den første store digitale valutaen som løste problemet med dobbeltutgifter. Det gjorde det ved å implementere denne bekreftelsesmekanismen og vedlikeholde et felles, universelt hovedboksystem. På denne måten beholder bitcoin blockchain registreringer av tidsstemplede transaksjoner som gikk tilbake til grunnleggelsen av cryptocurrency i 2009.

I Bitcoin-termer er en "blokk" en fil med permanent innspilte data. Alle nylige transaksjoner er skrevet inn i blokker, omtrent som en aksjetransaksjon i en børs. Informasjon fra blokker legges til hovedboken hvert par minutter. alle noder i nettverket har en kopi av blockchain-hovedboken. Brukere er i stand til å navigere i blockchain for bitcoin og gjennomgå transaksjoner bare med tanke på mengde. Detaljer om identiteten til kjøperen og selgeren i enhver transaksjon er beskyttet av kryptering på høyt nivå, som også beskytter hovedboken fra å tukle av eksterne kilder. Når blockchain-hovedboken er oppdatert, er også alle bitcoin lommebøker.

Håndtere dobbeltbruk

Se for deg at du har 1 BTC, og du prøver å bruke den to ganger i to separate transaksjoner. Du kan forsøke å gjøre dette ved å sende den samme BTC til to separate bitcoin-lommebokadresser. Begge disse transaksjonene vil da gå inn i puljen av ubekreftede transaksjoner. Den første transaksjonen vil bli godkjent via bekreftelsesmekanismen og deretter verifisert til den påfølgende blokken. Den andre transaksjonen vil imidlertid bli anerkjent som ugyldig av bekreftelsesprosessen og vil ikke bli bekreftet. Hvis begge transaksjoner trekkes fra bassenget for bekreftelse samtidig, vil transaksjonen med det høyeste antallet bekreftelser bli inkludert i blockchain, mens den andre blir forkastet.

Selv om dette effektivt omhandler spørsmålet om dobbeltutgifter, er det ikke uten problemene. For eksempel ville den tiltenkte mottakeren av den andre (mislykkede) transaksjonen ikke ha del i selve transaksjonen mislyktes, og allikevel ville den personen ikke mottatt bitcoin han eller hun hadde forventet. Mange selgere venter på minst 6 bekreftelser på en transaksjon (noe som betyr at 6 påfølgende blokker med transaksjoner ble lagt til blockchain etter den aktuelle transaksjonen). På dette tidspunktet kan selgeren trygt anta at transaksjonen er gyldig.

Det er fortsatt andre sårbarheter i dette systemet som kan tillate angrep med dobbeltbruk å finne sted. For eksempel, hvis en angriper på en eller annen måte er i stand til å kontrollere minst 51% av makten til nettverket, kan han eller hun begå dobbeltutgifter. Hvis en angriper på en eller annen måte kunne få kontroll over denne mye datakraften, kunne han eller hun snudd transaksjoner og opprettet en egen, privat blockchain. Imidlertid har den raske veksten av bitcoin tilnærmet forsikret at denne typen angrep er umulig. (For mer, se Vokt dere for disse fem Bitcoin-svindelene)

Proof of Work & 'Mining' forklart

La oss nå bli litt mer tekniske. Måten brukerne oppdager manipulering som et forsøk på å dobbeltbruke i praksis er gjennom hasj, lange antall strenger som fungerer som bevis på arbeid (PoW). Sett et gitt datasett gjennom en hasjfunksjon (bitcoin bruker SHA-256), og det vil bare noen gang generere ett hasj. På grunn av "skredeffekten", vil selv en liten endring av noen del av de opprinnelige dataene imidlertid resultere i en totalt ugjenkjennelig hasj. Uansett størrelse på det originale datasettet, vil hasjen som genereres av en gitt funksjon være av samme lengde. Hashen er en enveis funksjon: den kan ikke brukes til å skaffe de originale dataene, bare for å sjekke at dataene som genererte hasjen samsvarer med de originale dataene.

Å generere bare hasj for et sett med bitcoin-transaksjoner ville være trivielt for en moderne datamaskin, så for å gjøre prosessen om til "arbeid" setter bitcoin-nettverket et visst nivå av "vanskeligheter." Denne innstillingen blir justert slik at en ny blokk blir "utvunnet" - lagt til blockchain ved å generere en gyldig hash - omtrent hvert 10. minutt. Innstillingsvanskeligheter oppnås ved å etablere et "mål" for hasjen: jo lavere målet, jo mindre sett med gyldige hasj, og desto vanskeligere er det å generere et. I praksis betyr dette en hasj som starter med en lang streng med nuller: hasjen for blokk # 429818 er for eksempel 000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Den blokken inneholder 2 022 transaksjoner som involverer drøyt 1000 bitcoin, samt toppteksten til den forrige blokken. Hvis en bruker endret ett transaksjonsbeløp med 0, 0001 bitcoin, ville den resulterende hasjen være ugjenkjennelig, og nettverket ville avvise svindelen.

Siden et gitt datasett bare kan generere ett hasj, hvordan sørger gruvearbeidere for at de genererer en hasj under målet? De endrer inndataene ved å legge til et heltall, kalt en nonce ("nummer brukt en gang"). Når en gyldig hash er funnet, sendes den til nettverket, og blokken legges til blockchain.

Gruvedrift er en konkurranseprosess, men det er mer et lotteri enn et løp. I gjennomsnitt vil noen generere akseptabelt bevis på arbeid hvert tiende minutt, men hvem det vil være er noens gjetning. Gruvearbeidere samles for å øke sjansene for gruveblokker, som genererer transaksjonsgebyrer og, i en begrenset periode, en belønning av nyopprettede bitcoins.

Bevis for arbeid gjør det ekstremt vanskelig å endre noen aspekter av blockchain, siden en slik endring vil kreve gjenbruk av alle påfølgende blokker. Det gjør det også vanskelig for en bruker eller et basseng av brukere å monopolisere nettverkets datakraft, siden maskineriet og kraften som kreves for å fullføre hasjfunksjonene er dyre.