Jak blokový řetězec brání dvojímu utrácení bitcoinů?

Jednou z hlavních starostí každého vývojáře kryptoměn je problém dvojí výdaje. To se týká výskytu toho, jak jednotlivec utratí zůstatek této kryptoměny více než jednou, čímž efektivně vytvoří a rozdíl mezi výdajovým záznamem a množstvím dostupné kryptoměny a způsobem, jakým je distribuován.

Problém dvojího utrácení je problém, který hotovost nemá; pokud zaplatíte za sendvič s účtem 10 $ a předáte tento účet výrobci sendviče, nemůžete se otočit a utratit stejných 10 $ jinde. Transakce využívající digitální měnu, jako je bitcoin, však probíhá zcela digitálně. To znamená, že je možné zkopírovat podrobnosti transakce a znovu je vyslat tak, aby stejný BTC mohl utratit vícekrát jeden vlastník. Níže prozkoumáme, jak si vývojáři kryptoměn pojistili, že nemůže dojít k dvojímu utrácení.

Pochopení blockchainu

Blockchain, který podstupuje digitální měnu, jako je bitcoin, není schopen sám zabránit dvojímu utrácení. Všechny různé transakce zahrnující příslušnou kryptoměnu jsou spíše zaúčtovány na blockchain, kde jsou samostatně ověřeny a chráněny procesem potvrzení. V případě bitcoinu a mnoha dalších kryptoměn se transakce, které byly takto potvrzeny, stávají nevratnými; jsou zveřejňovány a udržovány trvale.

Bitcoin byl první hlavní digitální měnou, která vyřešila problém dvojího utrácení. Stalo se tak implementací tohoto potvrzovacího mechanismu a udržováním společného, ​​univerzálního systému hlavní knihy. Tímto způsobem si bitcoinový blockchain uchovává záznamy o časově označených transakcích sahajících až k založení kryptoměny v roce 2009.

Pokud jde o bitcoiny, „blok"je soubor trvale zaznamenaných dat. Všechny nedávné transakce jsou zapsány do bloků, podobně jako hlavní kniha transakcí na burze. Informace z bloků se přidávají do hlavní knihy každých několik minut; všechny uzly v síti udržují kopii blockchainové účetní knihy. Uživatelé mohou procházet blockchain pro bitcoiny a kontrolovat transakce pouze z hlediska množství. Podrobnosti o totožnosti kupujícího a prodávajícího v jakékoli transakci jsou chráněny šifrováním na vysoké úrovni, které také chrání účetní knihu před manipulací externími zdroji. Když se aktualizuje blockchainová kniha, aktualizují se také všechny bitcoinové peněženky.

Řešení dvojího utrácení

Představte si, že máte 1 BTC a pokusíte se jej utratit dvakrát ve dvou oddělených transakcích. Můžete se o to pokusit odesláním stejných BTC na dvě samostatné adresy bitcoinové peněženky. Obě tyto transakce pak přejdou do fondu nepotvrzených transakcí. První transakce by byla schválena prostřednictvím potvrzovacího mechanismu a poté ověřena do následujícího bloku. Druhá transakce by však byla procesem potvrzení uznána za neplatnou a nebyla by ověřena. Pokud jsou obě transakce staženy ze skupiny pro potvrzení současně, transakce s nejvyšší počet potvrzení bude zahrnut do blockchainu, zatímco druhé bude vyřazeno.

I když se to účinně zabývá problémem dvojího utrácení, není to bez jeho problémů. Například zamýšlený příjemce druhé (neúspěšné) transakce by se nepodílel na selhání samotné transakce, a přesto by tato osoba nedostala bitcoiny, které očekávala. Mnoho obchodníků čeká na nejméně 6 potvrzení transakce (to znamená, že do bloku blockchain bylo po dotyčné transakci přidáno šest následujících bloků transakcí). V tomto okamžiku může obchodník bezpečně předpokládat, že transakce je platná.

V tomto systému zůstávají další zranitelnosti, které by mohly umožnit útoky s dvojitým utrácením. Pokud například útočník je nějakým způsobem schopen ovládat alespoň 51% výkonu sítě, mohou se dopustit dvojnásobných výdajů. Pokud by útočník nějak dokázal získat kontrolu nad touto velkou výpočetní silou, mohl by zvrátit transakce a vytvořit samostatný, soukromý blockchain. Rychlý růst bitcoinů však prakticky zajistil, že tento typ útoku není možný.

Vysvětlen důkaz o práci a „těžbě“

Nyní pojďme trochu techničtěji. Způsob, jakým uživatelé odhalují neoprávněné zásahy, jako je pokus o dvojnásobné utrácení v praxi, je prostřednictvím hashe, dlouhé řetězce čísel, které slouží jako důkaz práce (PoW). Vložíte-li danou sadu dat do hashovací funkce (bitcoin používá SHA-256), bude generovat pouze jeden hash. Kvůli „lavinovému efektu“ však bude i malá změna jakékoli části původních dat mít za následek zcela nerozpoznatelný hash. Bez ohledu na velikost původní sady dat bude hash generovaný danou funkcí stejně dlouhý. Hash je jednosměrná funkce: nelze jej použít k získání původních dat, pouze ke kontrole, že data, která vygenerovala hash, odpovídají původním datům.

Generování libovolného hashování pro sadu bitcoinových transakcí by bylo pro moderní počítač triviální, takže pokud chcete proces do „práce“, bitcoinová síť nastavuje určitou úroveň „obtížnosti“. Toto nastavení je upraveno tak, že nový blok je "vytěženo" - přidáno do blockchainu generováním platného hashe - přibližně každých 10 minut. Nastavení obtížnosti je dosaženo vytvořením a „cíl“ pro hash: čím nižší je cíl, tím menší je sada platných hashů a je těžší je generovat. V praxi to znamená hash, který začíná dlouhým řetězcem nul: hash pro blok #429818 je například 000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Tento blok obsahuje 2 012 transakcí zahrnujících něco málo přes 1 000 bitcoinů a také záhlaví předchozího bloku. Pokud by uživatel změnil jednu částku transakce o 0,0001 bitcoinu, výsledný hash by byl nerozpoznatelný a síť by podvod odmítla.

Vzhledem k tomu, že daná sada dat může generovat pouze jeden hash, jak se těžaři ujistí, že generují hash pod cílem? Změní vstup přidáním celého čísla, nazývaného a nonce („číslo použité jednou“). Jakmile je nalezen platný hash, je vyslán do sítě a blok je přidán do blockchainu.

Těžba je soutěžní proces, ale je to spíše loterie než závod. V průměru někdo vygeneruje přijatelný důkaz o práci každých deset minut, ale kdo to bude, to si každý může domyslet. Těžaři se sdružují, aby zvýšili své šance na těžbu bloků, což generuje transakční poplatky a po omezenou dobu odměnu za nově vytvořené bitcoiny.

Důkaz práce velmi ztěžuje změnu jakéhokoli aspektu blockchainu, protože taková změna by vyžadovala opětovnou těžbu všech následujících bloků. To také ztěžuje uživateli nebo skupině uživatelů monopolizaci výpočetního výkonu sítě, protože strojní zařízení a výkon potřebné k dokončení funkcí hash jsou drahé.