Πώς μια αλυσίδα μπλοκ εμποδίζει τη διπλή δαπάνη των Bitcoins;

Μία από τις βασικές ανησυχίες κάθε κατασκευαστή κρυπτοκινητήρων είναι το ζήτημα της διπλής δαπάνης. Αυτό αναφέρεται στην επίπτωση ενός ατόμου που ξοδεύει μια ισορροπία εκείνης της κρυπτοκοινοτικότητας περισσότερο από μία φορά, δημιουργώντας αποτελεσματικά μια ανισότητα μεταξύ του ρεκόρ δαπανών και του ποσού εκείνου του διαθέσιμου κρυπτοσυχνότητας, καθώς και του τρόπου με τον οποίο διανέμεται.

Το ζήτημα της διπλής δαπάνης είναι ένα πρόβλημα που τα μετρητά δεν έχουν. εάν πληρώσετε για ένα σάντουιτς με ένα λογαριασμό 10 $, μετατρέποντας το λογαριασμό αυτό στον κατασκευαστή του σάντουιτς, δεν μπορείτε να γυρίσετε και να ξοδέψετε τα ίδια $ 10 αλλού. Ωστόσο, μια συναλλαγή που χρησιμοποιεί ψηφιακό νόμισμα, όπως το bitcoin, εμφανίζεται εξ ολοκλήρου ψηφιακά. Αυτό σημαίνει ότι είναι δυνατή η αντιγραφή των στοιχείων της συναλλαγής και η αναμετάδοση της έτσι ώστε το ίδιο BTC να μπορεί να δαπανηθεί πολλές φορές από έναν μόνο ιδιοκτήτη. Παρακάτω, θα εξετάσουμε τον τρόπο με τον οποίο οι προγραμματιστές κρυπτοαγωγών έχουν εξασφαλίσει ότι οι διπλές δαπάνες δεν μπορούν να συμβούν.

Βασικές τακτικές

• Ένα τεχνικό ζήτημα που προκύπτει από την έννοια του ψηφιακού νομίσματος είναι η δυνατότητα για κάποιον να αντιγράψει το ψηφιακό χρήμα και να το ξοδέψει ταυτόχρονα σε δύο ή περισσότερα σημεία.
• Αυτό το πρόβλημα "διπλής δαπάνης" αποτρέπεται σε κρυπτοσυχνότητες που βασίζονται σε blockchain, όπως το Bitcoin, χρησιμοποιώντας έναν μηχανισμό συναίνεσης γνωστού ως proof-of-work (PoW).
• Αυτό το PoW διεξάγεται από ένα αποκεντρωμένο δίκτυο «ανθρακωρύχων» που όχι μόνο εξασφαλίζουν την πιστότητα των παρελθουσών συναλλαγών στο βιβλίο του blockchain, αλλά και ανιχνεύουν και αποτρέπουν τις διπλές δαπάνες.

Κατανόηση του Blockchain

Το blockchain το οποίο υπόκειται σε ψηφιακό νόμισμα, όπως το bitcoin, δεν είναι σε θέση να εμποδίσει τη διπλή δαπάνη από μόνο του. Αντίθετα, όλες οι διαφορετικές συναλλαγές που αφορούν τη σχετική κρυπτογράφηση καταχωρούνται στο blockchain, όπου επαληθεύονται ξεχωριστά και προστατεύονται από μια διαδικασία επιβεβαίωσης. Στην περίπτωση του bitcoin και πολλών άλλων cryptocurrencies, συναλλαγές που έχουν επιβεβαιωθεί με αυτόν τον τρόπο καθίστανται αμετάκλητες. Δημοσιεύονται δημόσια και διατηρούνται διαρκώς.

Το Bitcoin ήταν το πρώτο σημαντικό ψηφιακό νόμισμα για την επίλυση του ζητήματος των διπλών δαπανών. Αυτό συνέβη με την εφαρμογή αυτού του μηχανισμού επιβεβαίωσης και τη διατήρηση ενός κοινού καθολικού συστήματος βιβλίων. Με αυτόν τον τρόπο, το μπλοκ αλυσίδα bitcoin διατηρεί τα αρχεία των συναλλαγών με χρονική σφραγίδα που επέστρεψαν στην ίδρυση της κρυπτοεικονόμησης το 2009.

Στους όρους Bitcoin, ένα "μπλοκ" είναι ένα αρχείο μόνιμα καταγεγραμμένων δεδομένων. Όλες οι πρόσφατες συναλλαγές γράφονται σε μπλοκ, σαν ένα βιβλίο συναλλαγών μετοχών σε ένα χρηματιστήριο. Οι πληροφορίες από τα μπλοκ προστίθενται στο ημερολόγιο κάθε λίγα λεπτά. όλοι οι κόμβοι του δικτύου διατηρούν ένα αντίγραφο του ημερολογίου blockchain. Οι χρήστες έχουν τη δυνατότητα να περιηγούνται στο blockchain για το bitcoin και να ελέγχουν τις συναλλαγές μόνο ως προς την ποσότητα. Λεπτομέρειες σχετικά με την ταυτότητα του αγοραστή και του πωλητή σε οποιαδήποτε συναλλαγή προστατεύονται από κρυπτογράφηση υψηλού επιπέδου, η οποία επίσης προστατεύει το βιβλίο από παραβίαση από εξωτερικές πηγές. Όταν η ενημερωμένη έκδοση του blockchain είναι ενημερωμένη, έτσι και όλα τα bitcoin πορτοφόλια.

Αντιμετώπιση των Διπλών Δαπανών

Φανταστείτε ότι έχετε 1 BTC και προσπαθείτε να το ξοδέψετε δύο φορές σε δύο ξεχωριστές συναλλαγές. Μπορείτε να προσπαθήσετε να το κάνετε αυτό στέλνοντας το ίδιο BTC σε δύο ξεχωριστές διευθύνσεις πορτοφολιού bitcoin. Και οι δύο αυτές συναλλαγές θα εισέλθουν στην ομάδα των μη επιβεβαιωμένων συναλλαγών. Η πρώτη συναλλαγή θα εγκριθεί μέσω του μηχανισμού επιβεβαίωσης και στη συνέχεια θα επαληθευτεί στο επόμενο τετράγωνο. Ωστόσο, η δεύτερη συναλλαγή θα αναγνωρίζεται ως μη έγκυρη από τη διαδικασία επιβεβαίωσης και δεν θα επαληθευτεί. Εάν και οι δύο συναλλαγές τραβηχτούν από την ομάδα για επιβεβαίωση ταυτόχρονα, η συναλλαγή με τον μεγαλύτερο αριθμό επιβεβαιώσεων θα συμπεριληφθεί στο blockchain, ενώ η άλλη θα απορριφθεί.

Ενώ αυτό αντιμετωπίζει αποτελεσματικά το ζήτημα των διπλών δαπανών, δεν είναι χωρίς τα προβλήματά της. Για παράδειγμα, ο επιδιωκόμενος αποδέκτης της δεύτερης (αποτυχημένης) συναλλαγής δεν θα συμμετείχε στην ίδια την συναλλαγή και παρόλα αυτά το άτομο δεν θα λάμβανε το bitcoin που είχε προβλέψει. Πολλοί έμποροι περιμένουν τουλάχιστον 6 επιβεβαιώσεις μιας συναλλαγής (που σημαίνει ότι 6 επόμενες ομάδες συναλλαγών προστέθηκαν στο blockchain μετά την εν λόγω συναλλαγή). Σε αυτό το σημείο, ο έμπορος μπορεί να υποθέσει με ασφάλεια ότι η συναλλαγή είναι έγκυρη.

Παραμένουν άλλες αδυναμίες σε αυτό το σύστημα, οι οποίες θα μπορούσαν να επιτρέψουν την πραγματοποίηση επιθέσεων διπλής δαπάνης. Για παράδειγμα, εάν ένας εισβολέας είναι κατά κάποιον τρόπο σε θέση να ελέγξει τουλάχιστον το 51% της δύναμης του δικτύου, αυτός ή αυτή μπορεί να διενεργήσει διπλές δαπάνες. Εάν κάποιος εισβολέας ήταν κατά κάποιον τρόπο σε θέση να πάρει τον έλεγχο αυτής της πολύ υπολογιστικής εξουσίας, αυτός ή αυτή θα μπορούσε να αντιστρέψει τις συναλλαγές και να δημιουργήσει ένα ξεχωριστό, ιδιωτικό blockchain. Ωστόσο, η ταχεία ανάπτυξη του bitcoin έχει ουσιαστικά εξασφαλίσει ότι αυτός ο τύπος επίθεσης είναι αδύνατος. (Για περισσότερες πληροφορίες, δείτε το Beware αυτών των πέντε απάτες Bitcoin)

Απόδειξη της εργασίας & «Εξόρυξη» Επεξήγηση

Τώρα ας πάρουμε λίγο πιο τεχνικό. Ο τρόπος με τον οποίο οι χρήστες εντοπίζουν παραβίαση, όπως μια προσπάθεια διάρκειας διπλών δαπανών στην πράξη, είναι μέσω χασίς, μεγάλων αλυσίδων αριθμών που χρησιμεύουν ως απόδειξη εργασίας (PoW). Βάλτε ένα δεδομένο σύνολο δεδομένων μέσω μιας συνάρτησης κατακερματισμού (bitcoin χρησιμοποιεί SHA-256) και θα δημιουργήσει μόνο ένα hash. Λόγω του "εφέ χιονοστιβάδας", ωστόσο, ακόμη και μια μικρή αλλαγή σε οποιοδήποτε τμήμα των αρχικών δεδομένων θα οδηγήσει σε μια εντελώς μη αναγνωρίσιμη κατακερματισμό. Όποια και αν είναι το μέγεθος του αρχικού συνόλου δεδομένων, ο κατακερματισμός που παράγεται από μια δεδομένη λειτουργία θα έχει το ίδιο μήκος. Ο κατακερματισμός είναι μια λειτουργία μονής κατεύθυνσης: δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απόκτηση των αρχικών δεδομένων, μόνο για να ελέγξει ότι τα δεδομένα που παράγουν τον κατακερματισμό ταιριάζουν με τα αρχικά δεδομένα.

Η δημιουργία οποιουδήποτε κατακερματισμού για μια σειρά συναλλαγών bitcoin θα ήταν ασήμαντη για έναν σύγχρονο υπολογιστή, οπότε για να μετατραπεί η διαδικασία σε "εργασία", το δίκτυο bitcoin θέτει ένα ορισμένο επίπεδο "δυσκολίας". Αυτή η ρύθμιση έχει ρυθμιστεί έτσι ώστε να γίνεται "εξόρυξη" ενός νέου μπλοκ - προστίθεται στο blockchain δημιουργώντας ένα έγκυρο hash - περίπου κάθε 10 λεπτά. Η δυσκολία ρύθμισης επιτυγχάνεται με την καθιέρωση ενός "στόχου" για το hash: όσο χαμηλότερο είναι ο στόχος, τόσο μικρότερο είναι το σύνολο των έγκυρων hashes, και τόσο πιο δύσκολο είναι να δημιουργηθεί ένας. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ένα hash που ξεκινάει με μια μακρά σειρά από μηδενικά: ο κατακερματισμός για το μπλοκ # 429818, για παράδειγμα, είναι 000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Αυτό το μπλοκ περιέχει 2.012 συναλλαγές που περιλαμβάνουν λίγο πάνω από 1.000 bitcoin, καθώς και την κεφαλίδα του προηγούμενου μπλοκ. Εάν ένας χρήστης άλλαξε ένα ποσό συναλλαγής κατά 0.0001 bitcoin, η προκύπτουσα κατακερματισμός θα ήταν μη αναγνωρίσιμη και το δίκτυο θα απορρίπτει την απάτη.

Δεδομένου ότι ένα δεδομένο σύνολο δεδομένων μπορεί να παράγει μόνο ένα hash, πώς οι ανθρακωρύχοι βεβαιώνουν ότι δημιουργούν ένα hash κάτω από το στόχο; Αλλάζουν την είσοδο προσθέτοντας έναν ακέραιο, που ονομάζεται nonce ("αριθμός χρησιμοποιείται μία φορά"). Μόλις εντοπιστεί ένα έγκυρο hash, μεταδίδεται στο δίκτυο και το μπλοκ προστίθεται στο blockchain.

Η εξόρυξη είναι μια ανταγωνιστική διαδικασία, αλλά είναι περισσότερο λαχείο από μια φυλή. Κατά μέσο όρο, κάποιος θα παράγει αποδεκτές αποδείξεις εργασίας κάθε δέκα λεπτά, αλλά ποιος θα είναι ο καθένας. Οι ανθρακωρύχοι συγκεντρώνουν μαζί για να αυξήσουν τις πιθανότητές τους για μπλοκ εξόρυξης, γεγονός που δημιουργεί αμοιβές συναλλαγών και, για περιορισμένο χρονικό διάστημα, ανταμοιβή των νεοσύστατων bitcoins.

Απόδειξη της εργασίας καθιστά εξαιρετικά δύσκολη την τροποποίηση οποιασδήποτε πτυχής του μπλοκ αλυσίδας, δεδομένου ότι μια τέτοια τροποποίηση θα απαιτούσε εκ νέου εξόρυξη όλων των επόμενων μπλοκ. Επίσης, καθιστά δύσκολο για έναν χρήστη ή μια ομάδα χρηστών να μονοπωλούν την υπολογιστική ισχύ του δικτύου, καθώς οι μηχανές και η ισχύς που απαιτείται για την ολοκλήρωση των λειτουργιών κατακερματισμού είναι δαπανηρές.