Wie verhindert Blockchain Doppelausgaben?

Verständnis der Doppelausgaben in digitalen Transaktionen

In herkömmlichen digitalen Zahlungssystemen stellt sich eine erhebliche Herausforderung, wenn das gleiche digitale Vermögenswert mehr als einmal ausgegeben wird. Dies ist als Doppelausgaben bekannt. Im Gegensatz zur physischen Währung können digitale Token dupliziert werden, was es einem böswilligen Schauspieler ermöglicht, die gleichen Mittel an mehrere Empfänger zu senden. Ohne eine zentrale Autorität wird sichergestellt, dass eine digitale Münze nicht wiederverwendet wird. Die Blockchain -Technologie löst dies durch die Einführung eines dezentralen, transparenten und unveränderlichen Hauptbuchs, das jede Transaktion aufzeichnet. Der Kernmechanismus liegt darin, wie Transaktionen in einem verteilten Netzwerk von Knoten validiert und dauerhaft aufgezeichnet werden.

Die Rolle von Konsensmechanismen

Eines der grundlegenden Elemente, die Doppelausgaben verhindern, ist der Konsensmechanismus . Dies sind Protokolle, die sicherstellen, dass alle Teilnehmer des Netzwerks auf die Gültigkeit von Transaktionen einverstanden sind. Die beiden häufigsten Typen sind Beweise für die Arbeit (POW) und den Beweis des Pfahls (POS) . In der POW konkurrieren Bergleute um die Lösung komplexer kryptografischer Rätsel. Das erste, das es löst, überträgt die Lösung in das Netzwerk, und andere Knoten überprüfen sie. Nach der Überprüfung wird der Block zur Blockchain hinzugefügt. Dieser Prozess macht es rechnerisch teuer und praktisch nicht durcheinander, um vergangene Transaktionen zu verändern. In POS werden Validatoren anhand der Menge an Kryptowährung ausgewählt, die sie als Sicherheiten „angeben“. Wenn ein Validator versucht, eine betrügerische Transaktion zu validieren, verlieren er seinen Anteil. Beide Mechanismen stellen sicher, dass der Blockchain nur legitime Transaktionen hinzugefügt werden, was die Doppelausgaben verhindert.

Transaktionsüberprüfung und Blockbestätigung

Wenn ein Benutzer eine Transaktion initiiert, wird er an das Netzwerk übertragen und in einem Pool unbestätigter Transaktionen platziert, die als Mempool bekannt sind. Bergleute oder Validatoren wählen dann Transaktionen aus diesem Pool aus, die in den nächsten Block aufgenommen werden. Vor der Aufnahme wird jede Transaktion gegen die Blockchain -Vorgeschichte überprüft, um sicherzustellen, dass der Absender ausreichend ausgewogen ist und nicht bereits dieselben Mittel ausgegeben hat. Dieser Überprüfungsprozess umfasst die Verfolgung der nicht ausgegebenen Transaktionsausgänge (UTXOs), die der Adresse des Absenders zugeordnet sind. Nach der Überprüfung wird die Transaktion in einen Block gruppiert. Nachdem der Block zur Kette hinzugefügt wurde, erhöht jeder nachfolgende Block die Bestätigungszahl der Transaktion. Je mehr Bestätigungen eine Transaktion hat, desto sicherer wird sie gegen die Umkehrung.

Unveränderlichkeit und Kettenintegrität

Sobald ein Block zur Blockchain hinzugefügt wurde, muss er alle nachfolgenden Blöcke ändern, was aufgrund des kryptografischen Hashs, der jeden Block verbindet, nahezu unmöglich ist. Jeder Block enthält einen Hash des vorherigen Blocks , der eine chronologische und manipulationsbezogene Kette erzeugt. Um sich zu doppelten, müsste ein Angreifer mehr als 50% der Rechenleistung des Netzwerks (in POW) oder in POS (an POS) kontrollieren, um die Transaktionsgeschichte neu zu schreiben-ein Szenario, das als 51% -Angriff bekannt ist. Selbst wenn sie erreicht werden, machen die erforderlichen Kosten und Koordination solche Angriffe wirtschaftlich unrentabel auf großen, etablierten Blockchains. Die dezentrale Natur der Knoten stellt sicher, dass jeder Versuch, das Hauptbuch zu verändern, schnell erkannt und abgelehnt wird.

Verhinderung von Rassenangriffen und Finney -Angriffen

Bestimmte Arten von Doppelausgabenangriffen, wie Rennangriffe und Finney-Angriffe , nutzen die Zeitlücke zwischen der Transaktionsübertragung und der Bestätigung. Bei einem Rennangriff sendet ein Benutzer zwei widersprüchliche Transaktionen fast gleichzeitig an verschiedene Teile des Netzwerks, in der Hoffnung, dass man bestätigt wird. Das Netzwerk akzeptiert letztendlich die erste Transaktion, die in einem Block aufgenommen wird, während die zweite als ungültig abgelehnt wird. Bei einem Angriff in Finney gibt ein Bergmann eine Transaktion vor, die die gleichen Münzen ausgibt und sie dann öffentlich verbringt, bevor er den vorgefertigten Block freigibt. Dies erfordert Insider -Zugriff und präzises Timing. Das Warten auf mehrere Bestätigungen mindert jedoch diese Risiken. Die meisten Dienste erfordern mindestens sechs Bestätigungen für hochwertige Transaktionen, wodurch die Erfolgswahrscheinlichkeit für solche Angriffe erheblich verringert wird.

Echtzeit-Validierung und Netzwerkausbreitung

Die Geschwindigkeit, mit der sich Transaktionen über das Netzwerk ausbreiten, spielt eine entscheidende Rolle bei der Verhinderung von Doppelausgaben. Knoten kommunizieren ständig miteinander und teilen Informationen über neue Transaktionen und Blöcke. Wenn eine Transaktion ausgestrahlt wird, führen Knoten unmittelbare Validierungsprüfungen durch, einschließlich der digitalen Signaturüberprüfung und der UTXO -Validierung. Wenn ein Knoten einen doppelten Versuch erkennt-wie zwei Transaktionen, die denselben Eingang ausgeben-, lehnt er die zweite ab. Das Klatschprotokoll sorgt für eine schnelle Verbreitung der Transaktionsdaten und minimiert das Fenster, in dem widersprüchliche Transaktionen vorhanden sind. Diese Echtzeit-Validierung und schnelle Ausbreitung machen es den Angreifern äußerst schwierig, sich einen Vorteil zu erzielen, indem er betrügerische Transaktionen selektiv überträgt.

Häufig gestellte Fragen

Kann Doppelausgaben auf einer Blockchain auftreten? Ja, theoretisch kann jede Blockchain anfällig für Doppelausgaben sein, wenn ein Angreifer eine ausreichende Kontrolle über das Netzwerk erhält. Große, gut verteilte Blockchains wie Bitcoin und Ethereum sind jedoch aufgrund ihrer umfangreichen Knotennetzwerke und hohen Rechen- oder Einstellanforderungen sehr resistent. Kleinere Blockchains mit niedrigeren Hash-Raten oder Pfahlverteilung sind anfälliger für 51% ige Angriffe, was eine Doppelausgaben ermöglichen könnte.

Wie viele Bestätigungen sind erforderlich, um Doppelausgaben zu verhindern? Die Anzahl der erforderlichen Bestätigungen hängt von der Blockchain und dem Transaktionswert ab. Für Bitcoin werden sechs Bestätigungen häufig als sicher angenommen, was ungefähr eine Stunde dauert. Bei niedrigeren Werttransaktionen können weniger Bestätigungen ausreichen. Börsen und Händler setzen häufig ihre eigenen Schwellenwerte auf der Grundlage von Risikotoleranz und Netzwerkbedingungen.

Was passiert, wenn ein Doppelausgabenversuch erkannt wird? Wenn ein Doppelausgabenversuch erkannt wird, lehnen Knoten die ungültige Transaktion automatisch ab. Nur die erste Transaktion, die in einen bestätigten Block aufgenommen wird, wird als gültig angesehen. Die zweite Transaktion wird verworfen und wird nicht verarbeitet, auch wenn sie an andere Knoten gesendet werden. Die Brieftasche des Absenders kann die Transaktion als fehlgeschlagen oder unbestätigt zeigen.

Ist Offline-Ausgaben anfällig für Doppelausgaben? Ja, Transaktionen, die durchgeführt werden, ohne sich mit dem Netzwerk zu verbinden-wie Papierbrieftaschen oder Luftbewegungssysteme-, sind gefährdet, wenn derselbe private Schlüssel vor dem Rundfunk mehrere Transaktionen unterzeichnet wird. Sobald sie verbunden sind, wird nur die erste Transaktion akzeptiert. Benutzer müssen sicherstellen, dass alle Offline-erzeugten Transaktionen ausgestrahlt und bestätigt werden, bevor sie einen anderen initiieren.