Jak blokovací řetězec zabraňuje dvojímu utrácení bitcoinů?

Jedním z hlavních problémů každého vývojáře kryptoměny je otázka dvojího utrácení. To se vztahuje na výskyt toho, že jednotlivec utratí rovnováhu této kryptoměny více než jednou, čímž se efektivně vytvoří disparita mezi výdajovým záznamem a množstvím dostupné kryptoměny, jakož i způsob, jakým je distribuována.

Problém dvojího utrácení je problém, který nemá hotovost; Pokud platíte za sendvič s účtem 10 $ a předáte jej výrobci sendviče, nemůžete se otočit a utratit stejných 10 dolarů jinde. Transakce využívající digitální měnu, jako je bitcoin, se však vyskytuje zcela digitálně. To znamená, že je možné kopírovat podrobnosti transakce a znovu ji vysílat tak, aby stejný BTC mohl být utraten vícekrát jedním majitelem. Níže se podíváme na to, jak vývojáři v kryptoměně pojistili, že se dvojí utrácení nemůže stát.

Klíč s sebou

• Technickým problémem, který vyvstává u pojmu digitální měna, je schopnost někoho duplikovat digitální peníze a utratit je současně na dvou nebo více místech.
• Tomuto problému „dvojitého utrácení“ je zabráněno v kryptoměnách založených na blockchainu, jako je bitcoin, pomocí mechanismu konsensu známého jako důkaz o práci (PoW).
• Tento PoW provádí decentralizovaná síť „horníků“, kteří nejen zajišťují věrnost minulých transakcí na hlavní knize blockchainu, ale také detekují a zabraňují dvojím utrácení.

Porozumění Blockchainu

Blockchain, který prochází digitální měnou, jako je bitcoin, není schopen zabránit dvojímu utrácení sám. Spíše jsou všechny různé transakce zahrnující příslušnou kryptoměnu zaúčtovány do blockchainu, kde jsou samostatně ověřeny a chráněny procesem potvrzení. V případě bitcoinů a mnoha dalších kryptoměn se transakce, které byly tímto způsobem potvrzeny, stávají nevratnými; jsou zveřejňovány veřejně a trvale udržovány.

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

Z hlediska bitcoinů je „blok“ soubor trvale zaznamenaných dat. Všechny nedávné transakce se zapisují do bloků, podobně jako knihy transakcí s akciemi na burze. Informace z bloků se přidávají do knihy každých pár minut; všechny uzly v síti udržují kopii hlavní knihy blockchainu. Uživatelé jsou schopni procházet blockchainem pro bitcoiny a kontrolovat transakce pouze z hlediska množství. Podrobnosti o totožnosti kupujícího a prodávajícího v jakékoli transakci jsou chráněny šifrováním na vysoké úrovni, což také chrání účetní knihu před neoprávněným zásahem vnějšími zdroji. Když je aktualizována hlavní kniha blockchainů, platí také pro všechny bitcoinové peněženky.

Řešení dvojitého utrácení

Představte si, že máte 1 BTC a pokusíte se jej utratit dvakrát ve dvou samostatných transakcích. Mohli byste se o to pokusit zasláním stejného BTC na dvě samostatné adresy bitcoinové peněženky. Obě tyto transakce pak půjdou do skupiny nepotvrzených transakcí. První transakce by byla schválena pomocí potvrzovacího mechanismu a poté ověřena do následujícího bloku. Druhá transakce by však byla procesem potvrzení potvrzena jako neplatná a nebyla by ověřena. Pokud jsou obě transakce staženy z fondu pro potvrzení současně, bude do blockchainu zahrnuta transakce s největším počtem potvrzení, zatímco druhá bude zahozena.

I když se to účinně zabývá otázkou dvojího utrácení, není to bez jeho problémů. Například zamýšlený příjemce druhé (neúspěšné) transakce by se na samotné transakci nezdařil, a přesto by tato osoba nedostala bitcoiny, které očekával. Mnoho obchodníků čeká na alespoň 6 potvrzení transakce (což znamená, že po následující transakci bylo do blockchainu přidáno 6 následujících bloků transakcí). V tomto okamžiku může obchodník bezpečně předpokládat, že transakce je platná.

V tomto systému zůstávají další zranitelná místa, která by mohla umožnit útoky s dvojnásobným utrácením. Pokud je například útočník schopen nějakým způsobem ovládat alespoň 51% energie sítě, může spáchat dvojí výdaje. Pokud by útočník nějak získal kontrolu nad touto velkou výpočetní silou, mohl by převrátit transakce a vytvořit samostatný soukromý blockchain. Rychlý růst bitcoinu však prakticky zajistil, že tento typ útoku je nemožný. (Další informace naleznete v části Pozor na těchto pět bitcoinových podvodů)

Důkaz práce a „těžba“ vysvětleny

Teď si trochu technický. Způsob, jakým uživatelé detekují manipulaci, jako je pokus o dvojí utrácení v praxi, je pomocí hasheů, dlouhých řetězců čísel, které slouží jako důkaz o práci (PoW). Vložte danou sadu dat pomocí hašovací funkce (bitcoin používá SHA-256) a vygeneruje pouze jeden hash. Díky „lavinovému efektu“ však i malá změna jakékoli části původních dat povede k naprosto nerozpoznatelnému hašiši. Ať už je velikost původní sady dat jakákoli, bude hash generovaný danou funkcí stejnou délku. Hash je jednosměrná funkce: nelze jej použít k získání původních dat, pouze ke kontrole, zda data, která vygenerovala hash, odpovídají původním datům.

Generování jakéhokoli hašování pro sadu bitcoinových transakcí by bylo pro moderní počítač triviální, takže aby se tento proces změnil na „práci“, bitcoinová síť nastavuje určitou úroveň „obtížnosti“. Toto nastavení je upraveno tak, aby se nový blok „těžil“ - přidával se do blockchainu generováním platného hashu - přibližně každých 10 minut. Obtížnost nastavení se provádí stanovením „cíle“ pro hash: čím nižší je cíl, tím menší je sada platných hashů a tím těžší je vygenerovat. V praxi to znamená hash, který začíná dlouhým řetězcem nul: například hash pro blok # 429818 je 00000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Tento blok obsahuje 2, 012 transakcí, které se týkají více než 1 000 bitcoinů, jakož i záhlaví předchozího bloku. Pokud by uživatel změnil jednu částku transakce o 0, 0001 bitcoinu, výsledný hash by nebyl rozpoznatelný a síť by podvod odmítla.

Protože daná sada dat může generovat pouze jeden hash, jak se horníci ujistí, že generují hash pod cílem? Mění vstup přidáním celého čísla nazývaného nonce („number used once“). Jakmile je nalezen platný hash, je vysílán do sítě a blok je přidán do blockchainu.

Těžba je konkurenční proces, ale je to spíše loterie než závod. V průměru někdo vygeneruje přijatelný důkaz o práci každých deset minut, ale kdo to bude, je to kdokoli. Horníci se sdružují, aby zvýšili své šance na těžařské bloky, které generují transakční poplatky a po omezenou dobu odměnu nově vytvořených bitcoinů.

Důkaz práce znesnadňuje změnu jakéhokoli aspektu blockchainu, protože taková změna by vyžadovala re-těžbu všech následujících bloků. Pro uživatele nebo skupinu uživatelů je také obtížné monopolizovat výpočetní výkon sítě, protože stroje a energie potřebné k dokončení hašovacích funkcí jsou drahé.