ブロックチェーンはどのように2倍の支出を防ぎますか？

デジタルトランザクションでの2倍の支出を理解する

従来のデジタル決済システムでは、同じデジタル資産が複数回費やされている場合、重要な課題が生じます。これは2倍の支出として知られています。物理通貨とは異なり、デジタルトークンを複製することができ、悪意のある俳優が複数の受信者に同じ資金を送ることができます。中央当局がなければ、デジタルコインが再利用されないようにすることが重大な問題になります。ブロックチェーンテクノロジーは、すべてのトランザクションを記録する分散型、透明性、不変の元帳を導入することにより、これを解決します。コアメカニズムは、ノードの分散ネットワーク全体でトランザクションがどのように検証され、永続的に記録されるかにあります。

コンセンサスメカニズムの役割

2倍の支出を防ぐ基本的な要素の1つは、コンセンサスメカニズムです。これらは、ネットワークのすべての参加者がトランザクションの有効性に同意するようにするプロトコルです。最も一般的な2つのタイプは、仕事の証明（POW）とステークの証明（POS）です。 Powでは、鉱夫は複雑な暗号化パズルを解決するために競います。それを解決した最初のものは、ネットワークのソリューションをブロードキャストし、他のノードがそれを検証します。検証されると、ブロックはブロックチェーンに追加されます。このプロセスにより、計算上高価であり、過去のトランザクションを変更するのは実質的に実行不可能です。 POSでは、バリデーターは、担保として「利害関係」になる暗号通貨の量に基づいて選択されます。バリデーターが不正取引を検証しようとすると、彼らは彼らの利害関係を失います。両方のメカニズムにより、正当なトランザクションのみがブロックチェーンに追加され、2倍の支出が防止されます。

トランザクションの確認とブロックの確認

ユーザーがトランザクションを開始すると、ネットワークにブロードキャストされ、 Mempoolとして知られる未確認のトランザクションのプールに配置されます。マイナーまたはバリデーターは、このプールからトランザクションを選択して、次のブロックに含めるようにします。含める前に、各トランザクションはブロックチェーンの履歴に対してチェックされ、送信者が十分なバランスを持ち、まだ同じ資金を費やしていないことを確認します。この検証プロセスには、送信者のアドレスに関連付けられている未使用のトランザクション出力（UTXOS）を追跡することが含まれます。検証されると、トランザクションはブロックにグループ化されます。ブロックがチェーンに追加されると、各ブロックがトランザクションの確認カウントを増加させます。トランザクションの確認が多いほど、逆転に対して安全になります。

不変性と鎖の完全性

ブロックがブロックチェーンに追加されると、それを変更するには、その後のすべてのブロックを変更する必要があります。これは、各ブロックをリンクする暗号化ハッシュのためにほとんど不可能です。各ブロックには、前のブロックのハッシュが含まれており、時系列および改ざんされたチェーンが作成されます。 2倍にするために、攻撃者は、ネットワークの計算能力（POW）またはステーク（POS）の50％以上を制御して、トランザクション履歴（ 51％の攻撃として知られるシナリオ）を書き換える必要があります。たとえ達成されたとしても、コストと調整が必要なため、そのような攻撃は、大規模で十分に確立されたブロックチェーンで経済的に実行不可能になります。ノードの分散型の性質により、元帳を変更しようとする試みが迅速に検出され、拒否されることが保証されます。

レース攻撃とフィニー攻撃の防止

レース攻撃やフィニー攻撃などの特定の種類の二重支出攻撃は、トランザクションの放送と確認の間の時間ギャップを活用します。レース攻撃では、ユーザーはネットワークのさまざまな部分にほぼ同時に2つの競合するトランザクションを送信し、1つが確認されることを望んでいます。ネットワークは最終的にブロックに含まれる最初のトランザクションを受け入れ、2番目は無効として拒否されます。フィニー攻撃では、マイナーが同じコインを費やしてトランザクションを事前に扱い、事前に採掘されたブロックをリリースする前に公に支出します。これには、インサイダーアクセスと正確なタイミングが必要です。ただし、複数の確認を待つとこれらのリスクが軽減されます。ほとんどのサービスでは、価値の高いトランザクションで少なくとも6つの確認が必要であり、そのような攻撃の成功の可能性を大幅に削減します。

リアルタイム検証とネットワーク伝播

ネットワーク全体でトランザクションが伝播する速度は、2倍の支出を防ぐ上で重要な役割を果たします。ノードは常に互いに通信し、新しいトランザクションとブロックに関する情報を共有します。トランザクションがブロードキャストされると、ノードはデジタル署名検証やUTXO検証など、即時の検証チェックを実行します。ノードが同じ入力を使用する2つのトランザクションなど、2つ目のトランザクションなど、2つ目のトランザクションが拒否されるなど、2つ目のトランザが拒否されます。ゴシッププロトコルは、トランザクションデータの迅速な普及を保証し、競合するトランザクションが存在する可能性のあるウィンドウを最小限に抑えます。このリアルタイムの検証と迅速な伝播により、攻撃者は不正なトランザクションを選択的に放送することで有利になることが非常に困難です。

よくある質問

任意のブロックチェーンで2倍の支出が発生する可能性がありますか？はい、理論的には、攻撃者がネットワークに対して十分な制御を獲得した場合、ブロックチェーンは2倍の支出に対して脆弱になる可能性があります。ただし、 BitcoinやEthereumなどの大規模で分散したブロックチェーンは、その広範なノードネットワークと高い計算またはステーキング要件のために非常に耐性があります。ハッシュレートまたはステーク分布が低い小さなブロックチェーンは、51％の攻撃の影響を受けやすく、2倍の支出を可能にする可能性があります。

2倍の支出を防ぐためにいくつの確認が必要ですか？必要な確認の数は、ブロックチェーンとトランザクション値によって異なります。 Bitcoinの場合、6つの確認が安全であると受け入れられ、約1時間かかります。価値の低いトランザクションでは、確認が少ない場合があります。交換と商人は、リスクの許容度とネットワーク条件に基づいて、多くの場合、独自のしきい値を設定します。

二重支出の試みが検出された場合はどうなりますか？二重の支出の試行が検出されると、ノードは無効なトランザクションを自動的に拒否します。確認されたブロックに含まれる最初のトランザクションのみが有効と見なされます。 2番目のトランザクションは破棄され、他のノードにブロードキャストされた場合でも、処理されません。送信者のウォレットは、トランザクションが失敗または未確認として表示される場合があります。

オフライン支出は2倍の支出に対して脆弱ですか？はい、ネットワークに接続せずに実施されたトランザクション（紙の財布やエアギャップされたシステムなど）は、ブロードキャスト前に複数のトランザクションに署名するために同じ秘密鍵を使用している場合に危険にさらされます。接続すると、最初のトランザクションのみが受け入れられます。ユーザーは、別のトランザクションを開始する前に、オフラインで生成されたトランザクションがブロードキャストおよび確認されることを確認する必要があります。