Ako blokovací reťazec zabráni dvojitému vynakladaniu bitcoínov?

Jedným z hlavných problémov každého vývojára kryptomeny je otázka dvojitého výdaja. Vzťahuje sa to na výskyt toho, že jednotlivec strávi zostatok tejto kryptomeny viac ako raz, čo efektívne vytvára rozdiely medzi záznamom výdavkov a množstvom dostupnej kryptomeny, ako aj na spôsob, akým je distribuovaná.

Otázka dvojitého financovania je problém, ktorý nemá hotovosť; Ak platíte za sendvič s účtom 10 USD, ktorý odovzdáte výrobcovi sendviča, nemôžete sa otočiť a minúť to isté 10 dolárov inde. Transakcia využívajúca digitálnu menu, ako je bitcoín, sa však vyskytuje úplne digitálne. To znamená, že je možné skopírovať podrobnosti o transakcii a opätovne ju vysielať tak, aby ten istý BTC mohol jeden majiteľ minúť viackrát. Ďalej sa pozrieme na to, ako vývojári v oblasti kryptomeny poistili, že sa nemôžu vyskytnúť dvojité výdavky.

Kľúčové jedlá

• Technický problém, ktorý vzniká pri chápaní digitálnej meny, je schopnosť niekoho duplikovať digitálne peniaze a minúť ich súčasne na dvoch alebo viacerých miestach.
• Tomuto problému „dvojitého utrácania“ sa zabráni pri kryptomenách založených na blockchainoch, ako je bitcoín, použitím mechanizmu konsenzu známeho ako dôkaz o práci (PoW).
• Tento dokument o vierohodnosti je vykonávaný decentralizovanou sieťou „baníkov“, ktorí nielen zabezpečujú vernosť minulých transakcií na hlavnej knihe blockchainu, ale tiež zisťujú a predchádzajú dvojitému výdaju.

Pochopenie blockchainu

Blockchain, ktorý prechádza digitálnou menou, ako je bitcoín, nedokáže sám zabrániť dvojitému výdavku. Namiesto toho sú všetky rôzne transakcie zahŕňajúce príslušnú kryptomenu zaúčtované do blockchainu, kde sú osobitne overené a chránené procesom potvrdenia. V prípade bitcoínov a mnohých ďalších kryptomen sa transakcie, ktoré sa týmto spôsobom potvrdili, stanú nezvratnými; zverejňujú sa a udržiavajú sa natrvalo.

Bitcoin bol prvou hlavnou digitálnou menou, ktorá vyriešila problém dvojitého výdaja. Urobila tak zavedením tohto potvrdzovacieho mechanizmu a udržiavaním spoločného univerzálneho systému hlavnej knihy. Týmto spôsobom si bitcoinový blockchain uchováva záznamy o časovo označených transakciách, ktoré siahajú až k založeniu kryptomeny v roku 2009.

Z hľadiska bitcoínov je „blok“ súbor trvalo zaznamenaných údajov. Všetky nedávne transakcie sa zapisujú do blokov, podobne ako kniha transakcií na burze. Informácie z blokov sa pridávajú do knihy každých pár minút; všetky uzly v sieti udržiavajú kópiu hlavnej knihy blockchainu. Užívatelia môžu navigovať blockchain pre bitcoíny a kontrolovať transakcie iba z hľadiska množstva. Podrobnosti o totožnosti kupujúceho a predávajúceho v akejkoľvek transakcii sú chránené šifrovaním na vysokej úrovni, ktoré tiež chráni účtovnú knihu pred neoprávneným zásahom vonkajších zdrojov. Pri aktualizácii knihy blockchainu sú to tiež všetky bitcoinové peňaženky.

Zaobchádzanie s dvojitým výdajom

Predstavte si, že máte 1 BTC a pokúsite sa ho minúť dvakrát v dvoch samostatných transakciách. Môžete to skúsiť tak, že pošlete rovnaký BTC na dve samostatné adresy bitcoínovej peňaženky. Obe tieto transakcie potom pôjdu do skupiny nepotvrdených transakcií. Prvá transakcia by bola schválená prostredníctvom potvrdzovacieho mechanizmu a potom overená do nasledujúceho bloku. Druhá transakcia by sa však prostredníctvom procesu potvrdenia uznala za neplatnú a neoverila by sa. Ak sú obe transakcie stiahnuté z fondu na potvrdenie súčasne, transakcia s najvyšším počtom potvrdení sa zahrnie do blockchainu, zatiaľ čo druhá sa zahodí.

Aj keď sa to účinne zaoberá otázkou dvojitých výdavkov, nie je to bez problémov. Napríklad zamýšľaný príjemca druhej (neúspešnej) transakcie by sa nezúčastnil na samotnej transakcii, ktorá by zlyhala, a napriek tomu by táto osoba nedostala bitcoín, ktorý predpokladal. Mnoho obchodníkov čaká na najmenej 6 potvrdení transakcie (čo znamená, že po nasledujúcej transakcii bolo do blockchainu pridaných 6 nasledujúcich blokov transakcií). V tomto okamihu môže obchodník bezpečne predpokladať, že transakcia je platná.

V tomto systéme zostávajú ďalšie zraniteľné miesta, ktoré by mohli umožniť uskutočnenie útokov s dvojnásobnými výdavkami. Napríklad, ak je útočník nejako schopný ovládať najmenej 51% energie siete, môže spáchať dvojité výdavky. Keby mal útočník nejakú kontrolu nad touto veľkou výpočtovou silou, mohol by zvrátiť transakcie a vytvoriť samostatný súkromný blockchain. Rýchly rast bitcoínu však prakticky zaistil, že tento typ útoku je nemožný. (Viac informácií nájdete v časti Pozor na týchto päť bitcoinových podvodov)

Vysvetlený dôkaz o práci a ťažbe

Teraz si trochu technickejší. Spôsob, akým používatelia odhaľujú neoprávnené zásahy, napríklad pokus o dvojnásobnú útratu v praxi, je pomocou hashe, dlhých reťazcov čísel, ktoré slúžia ako dôkaz práce (PoW). Dajte danú množinu údajov pomocou hashovacej funkcie (bitcoín používa SHA-256) a vygeneruje iba jeden hash. V dôsledku „lavínového efektu“ však aj malá zmena v ktorejkoľvek časti pôvodných údajov povedie k úplne nerozpoznateľnému algoritmu hash. Bez ohľadu na veľkosť pôvodného súboru údajov bude hash vygenerovaný danou funkciou rovnakú dĺžku. Hash je jednosmerná funkcia: nedá sa použiť na získanie pôvodných údajov, iba na overenie, či sa údaje, ktoré vygenerovali hash, zhodujú s pôvodnými údajmi.

Generovanie ľubovoľného hashu pre súbor bitcoinových transakcií by bolo pre moderný počítač triviálne, takže s cieľom premeniť tento proces na „prácu“, bitcoinová sieť nastavuje určitú úroveň „obtiažnosti“. Toto nastavenie je upravené tak, aby sa nový blok „ťažil“ - pridal sa do blockchainu vygenerovaním platného hashu - približne každých 10 minút. Obtiažnosť nastavenia sa dosiahne vytvorením „cieľa“ pre hash: čím nižší je cieľ, tým menšia je sada platných hashov a tým ťažšie je vygenerovať. V praxi to znamená hash, ktorý začína dlhým reťazcom núl: napríklad hash pre blok # 429818 je 00000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Tento blok obsahuje 2 012 transakcií, ktoré zahŕňajú niečo vyše 1 000 bitcoínov, ako aj záhlavie predchádzajúceho bloku. Ak by užívateľ zmenil jednu sumu transakcie o 0, 0001 bitcoínu, výsledný hash by nebol rozpoznateľný a sieť by podvod odmietla.

Keďže daná množina údajov môže generovať iba jeden hash, ako sa baníci ubezpečujú, že vygenerujú hašovanie pod cieľom? Menia vstup pridaním celého čísla nazývaného nonce („number used once“). Akonáhle sa nájde platný hash, vysiela sa do siete a blok sa pridá do blockchainu.

Ťažba je konkurenčný proces, ale je to skôr lotéria ako závod. V priemere niekto vytvorí prijateľný dôkaz o práci každých desať minút, ale kto to bude, je hádať. Baníci sa spoja, aby zvýšili svoje šance na ťažobné bloky, ktoré generujú transakčné poplatky a na obmedzený čas aj odmenu za novo vytvorené bitcoíny.

Dôkaz o práci značne sťažuje zmenu ktoréhokoľvek aspektu blockchainu, pretože takáto zmena by si vyžadovala opätovnú ťažbu všetkých nasledujúcich blokov. Tiež sťažuje užívateľovi alebo skupine používateľov monopolizovať výpočtový výkon siete, pretože stroje a energie potrebné na dokončenie hashovacích funkcií sú drahé.