Kuidas blokeerimisahel takistab Bitcoini kahekordset kulutamist?

Iga krüptoraha arendaja üks peamisi muresid on küsimus kahekordsed kulutused. See viitab sellele, et üksikisik kulutab selle krüptovaluuta saldo rohkem kui üks kord, luues tõhusalt a erinevused kulutuste ja selle krüptovaluuta saadaoleva summa vahel, samuti selle olemus laiali.

Topeltkulu küsimus on probleem, mida sularahas ei ole; kui maksate võileiva eest 10 -dollarise arvega, andes selle arve võileiva valmistajale, ei saa te ümber pöörata ja sama 10 dollarit mujal kulutada. Tehing, mis kasutab digitaalset valuutat, näiteks bitcoini, toimub aga täielikult digitaalselt. See tähendab, et tehingu üksikasju on võimalik kopeerida ja uuesti edastada nii, et üks omanik saaks sama BTC -d mitu korda kulutada. Allpool uurime, kuidas krüptovaluuta arendajad on kindlustanud, et topeltkulu ei saa juhtuda.

Blockchaini mõistmine

Plokiahel, mis toetab sellist digitaalset valuutat nagu Bitcoin, ei suuda üksi topeltkulu ära hoida. Pigem postitatakse kõik vastava krüptorahaga seotud erinevad tehingud plokiahelasse, kus neid eraldi kontrollitakse ja kaitstakse kinnitusprotsessiga. Bitcoini ja paljude teiste krüptovaluutade puhul muutuvad sel viisil kinnitatud tehingud pöördumatuks; need postitatakse avalikult ja säilitatakse pidevalt.

Bitcoin oli esimene suurem digitaalne valuuta, mis lahendas topeltkulu küsimuse. Ta tegi seda, rakendades seda kinnitusmehhanismi ja säilitades ühise, universaalse pearaamatusüsteemi. Sel viisil säilitab bitcoini plokiahel ajatemplitega tehingute andmed, mis ulatuvad tagasi krüptoraha asutamiseni 2009. aastal.

Bitcoini mõistes "blokeerida"on püsivalt salvestatud andmete fail. Kõik hiljutised tehingud on kirjutatud plokkidesse, sarnaselt börsi aktsiatehingute pearaamatuga. Plokkidest saadud teave lisatakse pearaamatusse iga paari minuti järel; kõik võrgus olevad sõlmed säilitavad plokiahela pearaamatu koopia. Kasutajad saavad navigeerida Bitcoini plokiahelas ja vaadata tehinguid ainult koguse osas. Üksikasjad ostja ja müüja identiteedi kohta mis tahes tehingus on kaitstud kõrgetasemelise krüptimisega, mis kaitseb ka pearaamatut väliste allikate rikkumise eest. Kui plokiahela pearaamatut värskendatakse, värskendatakse ka kõiki Bitcoini rahakotte.

Topeltkulutustega tegelemine

Kujutage ette, et teil on 1 BTC ja proovite selle kulutada kaks korda kahe erineva tehinguga. Võite proovida seda teha, saates sama BTC kahele eraldi bitcoini rahakoti aadressile. Mõlemad tehingud lähevad seejärel kinnitamata tehingute kogumisse. Esimene tehing kinnitatakse kinnitusmehhanismi kaudu ja seejärel kinnitatakse järgmisesse plokki. Teise tehingu tunnistaks kinnitusprotsess aga kehtetuks ja seda ei kontrollitaks. Kui mõlemad tehingud tõmmatakse basseinist kinnitamiseks üheaegselt, siis tehing tehinguga plokiahelasse lisatakse kõige rohkem kinnitusi, teine ​​aga ära visata.

Kuigi see tegeleb tõhusalt kahekordsete kulutuste probleemiga, pole see ilma probleemideta. Näiteks ei oleks teise (ebaõnnestunud) tehingu kavandatud saajal osa tehingu enda ebaõnnestumises ja ometi ei saaks see inimene kätte bitcoini, mida nad olid oodanud. Paljud kaupmehed ootavad vähemalt 6 tehingu kinnitust (see tähendab, et pärast kõnealust tehingut lisati plokiahelasse kuus järgnevat tehingute plokki). Siinkohal võib kaupmees julgelt eeldada, et tehing on kehtiv.

Selles süsteemis on veel turvaauke, mis võivad lubada topeltkulu rünnakuid. Näiteks kui an ründaja suudab kuidagi kontrollida vähemalt 51% võrgu võimsusestvõivad nad topelt kulutada. Kui ründajal õnnestuks kuidagi selle arvutusvõimsuse üle kontrolli saada, saaksid nad tehinguid tagasi pöörata ja luua eraldi privaatse plokiahela. Bitcoini kiire kasv on aga praktiliselt kindlustanud, et seda tüüpi rünnak on võimatu.

Töö ja „kaevandamise” tõend

Nüüd läheme natuke tehnilisemaks. See, kuidas kasutajad tuvastavad võltsimise, näiteks katse topeltkulutada, on läbi räsid, pikad numbrid, mis tõendavad tööd (PoW). Pange antud andmekogum läbi räsifunktsiooni (Bitcoin kasutab SHA-256) ja see genereerib ainult ühe räsi. "Laviiniefekti" tõttu toob aga isegi pisike muutus algandmete mis tahes osas kaasa täiesti tundmatu räsi. Olenemata algse andmekogumi suurusest on antud funktsiooni genereeritud räsi sama pikk. Räsimine on ühesuunaline funktsioon: seda ei saa kasutada algandmete hankimiseks, vaid ainult selleks, et kontrollida, kas räsi genereerinud andmed vastavad algandmetele.

Mis tahes räsi genereerimine bitcoini tehingute komplekti jaoks oleks kaasaegse arvuti jaoks tühine, nii et protsessi "tööks", seab bitcoini võrk teatud raskusastme. See säte on reguleeritud nii, et uus plokk on "kaevandatakse" - lisatakse plokiahelasse, luues kehtiva räsi - umbes iga 10 minuti järel. Seadistamisraskused saavutatakse, kehtestades a räsi "sihtmärk": mida madalam on sihtmärk, seda väiksem on kehtivate räsi komplekt ja seda raskem on seda luua. Praktikas tähendab see räsimist, mis algab pika nullidega: näiteks ploki #429818 räsi on 000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. See plokk sisaldab 2012 tehingut, mis hõlmavad veidi üle 1000 bitcoini, samuti eelmise ploki päist. Kui kasutaja muudaks ühte tehingusummat 0,0001 bitcoini võrra, oleks sellest tulenev räsi tundmatu ja võrk lükkaks pettuse tagasi.

Kuna antud andmekogum saab genereerida ainult ühe räsi, siis kuidas tagavad kaevurid, et nad genereeriksid sihtmärgist madalama räsi? Nad muudavad sisendit, lisades täisarvu, mida nimetatakse a mitte ("üks kord kasutatud number"). Kui kehtiv räsi on leitud, edastatakse see võrku ja plokk lisatakse plokiahelasse.

Kaevandamine on konkurentsivõimeline protsess, kuid see on pigem loterii kui võistlus. Keskmiselt genereerib keegi iga kümne minuti tagant vastuvõetava tõendi töö kohta, kuid kes see on, võib igaüks arvata. Kaevurid koondavad end kokku, et suurendada nende võimalusi kaevandada plokke, mis tekitab tehingutasusid ja piiratud aja jooksul tasu äsja loodud bitcoinidest.

Töö tõestamine muudab plokkhela mis tahes aspekti muutmise äärmiselt keeruliseks, kuna selline muudatus nõuaks kõigi järgnevate plokkide uuesti kaevandamist. Samuti raskendab see kasutajal või kasutajate ringil võrgu arvutusvõimsuse monopoliseerimist, kuna räsifunktsioonide täitmiseks vajalikud masinad ja võimsus on kallid.