Kā bloķēta ķēde novērš Bitcoins dubultu tērēšanu?

Viena no kriptovalūtas izstrādātāju galvenajām bažām ir divkāršu tēriņu problēma. Tas attiecas uz gadījumu, kad indivīds vairāk nekā vienu reizi tērē šīs kriptovalūtas atlikumu, faktiski radot atšķirības starp tērēšanas ierakstu un pieejamās kriptovalūtas daudzumu, kā arī veidu, kā tas tiek sadalīts.

Divkāršu tēriņu problēma ir problēma, kurai skaidrā naudā nav; ja jūs maksājat par sviestmaizi ar 10 ASV dolāru rēķinu, pagriežot šo rēķinu sviestmaizes izgatavotājam, jūs nevarat apgriezties un iztērēt tos pašus 10 ASV dolārus citur. Darījums, izmantojot digitālo valūtu, piemēram, bitcoin, tomēr notiek pilnībā digitāli. Tas nozīmē, ka ir iespējams nokopēt informāciju par darījumu un atkārtoti to pārsūtīt, lai viens īpašnieks vienu un to pašu BTC varētu pavadīt vairākas reizes. Zemāk mēs izpētīsim, kā kriptovalūtas izstrādātāji ir apdrošinājuši, ka dubultā tērēšana nevar notikt.

Taustiņu izņemšana

• Tehniska problēma, kas rodas saistībā ar digitālās valūtas jēdzienu, ir kāda spēja pavairot digitālo naudu un vienlaikus to iztērēt divās vai vairāk vietās.
• Šī “dubultā tēriņu” problēma tiek novērsta tādās kriptovalūtās kā blockchain balstītas valūtas kā Bitcoin, izmantojot vienprātības mehānismu, kas pazīstams kā darba pierādījums (PoW).
• Šo PoW veic decentralizēts “kalnraču” tīkls, kas ne tikai nodrošina pagātnes darījumu uzticamību blokķēdes virsgrāmatai, bet arī atklāj un novērš dubultu tēriņus.

Izpratne par Blockchain

Blokķēde, kas pauž tādu digitālo valūtu kā bitcoin, pati nespēj novērst dubultu tērēšanu. Drīzāk visi dažādie darījumi, kas saistīti ar attiecīgo kriptovalūtu, tiek nosūtīti blokķēdē, kur tie tiek atsevišķi pārbaudīti un aizsargāti ar apstiprināšanas procesu. Bitcoin un daudzu citu kriptovalūtu gadījumā šādā veidā apstiprināti darījumi kļūst neatgriezeniski; tie tiek izlikti publiski un tiek pastāvīgi saglabāti.

Bitcoin bija pirmā galvenā digitālā valūta, kas atrisināja dubultās tēriņu problēmu. Tas tika izdarīts, ieviešot šo apstiprināšanas mehānismu un uzturot kopēju, universālu virsgrāmatu sistēmu. Tādā veidā bitcoin blockchain saglabā ierakstus par laika zīmoga darījumiem, kas atgriežas pie kriptovalūtas dibināšanas 2009. gadā.

Bitcoin izteiksmē “bloks” ir pastāvīgi ierakstītu datu fails. Visi nesenie darījumi tiek ierakstīti blokos, līdzīgi kā biržas krājumu grāmata. Informācija no blokiem virsgrāmatai tiek pievienota ik pēc dažām minūtēm; visi tīkla mezgli uztur blokķēdes virsgrāmatas kopiju. Lietotāji var orientēties bitcoin blokķēdē un pārskatīt darījumus tikai daudzuma ziņā. Sīkāka informācija par pircēja un pārdevēja identitāti jebkura darījuma laikā tiek aizsargāta ar augsta līmeņa šifrēšanu, kas arī aizsargā virsgrāmatu no ārēju avotu iejaukšanās. Kad blockchain virsgrāmata tiek atjaunināta, tāpat ir arī visi bitcoin maki.

Darījumi ar dubultu tērēšanu

Iedomājieties, ka jums ir 1 BTC un jūs mēģināt to iztērēt divreiz divos atsevišķos darījumos. Jūs varētu mēģināt to izdarīt, nosūtot to pašu BTC uz divām atsevišķām bitcoin seifa adresēm. Pēc tam abi šie darījumi nonāks neapstiprinātu darījumu sarakstā. Pirmais darījums tiks apstiprināts, izmantojot apstiprināšanas mehānismu, un pēc tam tiks pārbaudīts nākamajā blokā. Tomēr apstiprināšanas procesā otrais darījums tiks atzīts par nederīgu un netiks pārbaudīts. Ja abi darījumi tiek izvilkti no kopfonda apstiprināšanai vienlaicīgi, transakcija ar lielāko apstiprinājumu skaitu tiks iekļauta blokķēdē, bet otra tiks atmesta.

Lai gan tas efektīvi risina dubultās tēriņu jautājumu, tas tomēr nav bez šiem jautājumiem. Piemēram, paredzētajam otrā (neveiksmīgā) darījuma saņēmējam nebūtu jāpiedalās pašā darījumā, kas vēl neizdodas, un tomēr šī persona nesaņemtu to bitcoīnu, kuru viņš vai viņa bija paredzējis. Daudzi tirgotāji gaida vismaz 6 darījuma apstiprinājumus (tas nozīmē, ka pēc attiecīgā darījuma blokķēdei tika pievienoti 6 sekojoši darījumu bloki). Šajā brīdī tirgotājs var droši pieņemt, ka darījums ir derīgs.

Šajā sistēmā joprojām ir citas ievainojamības, kas varētu ļaut notikt dubultas tērēšanas uzbrukumiem. Piemēram, ja uzbrucējs kaut kā spēj kontrolēt vismaz 51% no tīkla jaudas, viņš vai viņa var uzņemties dubultu tēriņu. Ja uzbrucējs kaut kā spētu iegūt kontroli pār šo daudz skaitļošanas jaudu, viņš vai viņa varētu mainīt darījumus un izveidot atsevišķu, privātu blokķēdi. Tomēr straujais bitcoīnu pieaugums praktiski ir nodrošinājis, ka šāda veida uzbrukumi nav iespējami. (Lai iegūtu vairāk, skatiet Uzmanieties no šīm piecām Bitcoin veida izkrāpšanām)

Darba un “kalnrūpniecības” pierādījums paskaidrots

Tagad pieņemsim nedaudz tehniskāku. Veids, kā lietotāji pamana viltojumus, piemēram, mēģinājumus divkārši tērēt līdzekļus, tiek veikts ar hash, garām skaitļu virknēm, kuras kalpo kā darba pierādījums (PoW). Ielieciet doto datu kopu, izmantojot hash funkciju (bitcoin izmanto SHA-256), un tas vienmēr radīs tikai vienu hash. Sakarā ar "lavīnas efektu", pat niecīgas izmaiņas jebkurā sākotnējo datu daļā radīs pilnīgi neatpazīstamu sajaukšanos. Neatkarīgi no sākotnējā datu kopas lieluma, konkrētās funkcijas ģenerētajam hash būs vienāds garums. Jaucējs ir vienvirziena funkcija: to nevar izmantot sākotnējo datu iegūšanai, tikai lai pārbaudītu, vai dati, kas ģenerējuši jaucējus, sakrīt ar sākotnējiem datiem.

Jebkura hash ģenerēšana bitcoin darījumu kopumam mūsdienu komercdatoram būtu niecīga, tāpēc, lai procesu pārvērstu par “darbu”, bitcoin tīkls nosaka noteiktu “grūtību” līmeni. Šis iestatījums ir noregulēts tā, lai jauns bloks tiktu "izrakts" - pievienots blokķēdei, ģenerējot derīgu jaucēju - apmēram ik pēc 10 minūtēm. Iestatīšanas grūtības tiek veiktas, izveidojot hash "mērķi": jo zemāks mērķis, jo mazāks ir derīgo hash kopums, un jo grūtāk to ģenerēt. Praksē tas nozīmē hash, kas sākas ar garu nulles virkni:, piemēram, bloka # 429818 hash ir 000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Šajā blokā ir 2 022 darījumi, kas saistīti ar nedaudz vairāk kā 1000 bitcoin, kā arī iepriekšējā bloka galvene. Ja lietotājs mainīja vienu darījuma summu par 0, 0001 bitcoin, iegūtais hash būtu neatpazīstams, un tīkls noraidītu krāpšanu.

Tā kā dotais datu kopums var ģenerēt tikai vienu jaucējkrānu, kā kalnračiem ir jāpārliecinās, ka tie ģenerē jauktu zem mērķa? Viņi maina ievadi, pievienojot veselu skaitli, ko sauc par nonse ("skaitlis vienreiz lietots"). Kad ir atrasta derīga hash, tā tiek pārraidīta tīklā, un bloks tiek pievienots blokķēdei.

Kalnrūpniecība ir konkurences process, taču tā vairāk ir loterija, nevis sacensības. Vidēji kāds ik pēc desmit minūtēm ģenerēs pieņemamu darba pierādījumu, bet, kas tas būs, to var uzminēt kāds. Kalnračnieki apvienojas, lai palielinātu iespējas iegūt ieguves blokus, kas rada darījumu nodevas un ierobežotu laiku atlīdzību par jaunizveidotajiem bitkoiniem.

Darba pierādīšana padara ārkārtīgi sarežģītu jebkura blokķēdes aspekta izmainīšanu, jo šādai izmaiņai būtu jāpārmina visi nākamie bloki. Tas arī apgrūtina lietotāju vai lietotāju kopumu monopolizēt tīkla skaitļošanas jaudu, jo jaucējfunkciju veikšanai nepieciešamās iekārtas un jauda ir dārga.