二重支出攻撃とは何ですか?また、Proof of Work はどのようにして二重支出攻撃を根本的に防ぐのでしょうか?

暗号通貨の二重支払い問題を理解する

1. デジタル キャッシュ システムでは、ユーザーが同じ暗号通貨単位を複数回使用しようとすると、根本的な課題が発生します。これは二重支出攻撃として知られています。物理的なお金とは異なり、デジタル トークンは適切に保護されていないと複製される可能性があるため、ブロックチェーン ネットワークではそのような詐欺を防ぐことが不可欠です。

2. 二重支払いは、悪意のある攻撃者が矛盾するトランザクションをブロードキャストすることによって、同じコインを 2 人の異なる受信者に送信した場合に発生します。たとえば、ユーザーはアリスに 1 BTC を送信し、すぐに同じ 1 BTC をボブに送信しようとします。一方のトランザクションが承認され、もう一方のトランザクションが拒否されることを期待します。

3. 取引を検証する銀行のような信頼できる中央機関がなければ、分散型ネットワークは取引の整合性を確保するためにコンセンサスメカニズムに依存する必要があります。二重支出のリスクは、効果的に軽減されない限り、ピアツーピアデジタル通貨の信頼を損ないます。

4. Proof of Work (PoW) は、ブロックチェーンに新しいブロックを追加するための計算量を必要とするため、この脅威を排除する上で重要な役割を果たし、それによってトランザクション履歴を改ざんから保護します。

作業証明が二重支出の試みを阻止する方法

1. Bitcoin などの PoW ベースのブロックチェーンでは、マイナーは複雑な暗号パズルを解くために競い合います。有効なソリューションを見つけた最初のマイナーは、一連の検証済みトランザクションを含む新しいブロックをネットワークにブロードキャストします。

2. トランザクションがブロックに含まれてチェーンに追加されると、1 つの確認が得られます。以前のトランザクションを変更すると、そのブロックと後続のすべてのブロックの作業をやり直す必要があるため、後続のブロックごとにセキュリティが強化されます。

3. 二重支払いを成功させるには、攻撃者は、不正なトランザクションが正規のトランザクションに置き換わるブロックチェーンの代替バージョンを作成する必要があります。これには、ネットワークの総ハッシュ能力の 50% 以上を制御する必要があり、一般に 51% 攻撃と呼ばれます。

4.正直なネットワークを圧倒するには膨大な計算コストとエネルギー消費が必要となるため、確立された PoW ブロックチェーンではこのような攻撃は経済的に実行不可能になります。

5. 正直なノードは常に最長の有効なチェーンに従います。これは、最も蓄積されたプルーフ・オブ・ワークを持つブロックチェーンのバージョンを意味します。攻撃者によって作成されたフォークは、難易度がメイン チェーンを超えない限り、ネットワークによって無視されます。これは通常の状況では非常に考えられません。

セキュリティにおけるトランザクション確認の役割

1. ユーザーと販売者は、取引の最終決定を検討する前に、複数の確認を待つことをお勧めします。各確認は、トランザクションを含むブロックの上にマイニングされた別のブロックを表します。

2. 二重支払いが成功する確率は、確認が追加されるたびに指数関数的に減少します。少額の取引の場合は 1 回の確認で十分ですが、高額の取引では 6 回以上の確認が必要になることがよくあります。

3. ブロックが追加されると、トランザクションを元に戻すためにブロックチェーンを再編成することがますます困難になります。履歴を書き換えようとする攻撃者はネットワーク全体を継続的に上回る必要があり、持続不可能なリソースが必要になります。

4.トランザクションがブロックチェーンに深く埋め込まれるほど、連続する各ブロックを保護する累積的な作業のおかげで、トランザクションはより不変になります。

二重支出と作業証明に関するよくある質問

2 つの競合するトランザクションがほぼ同時にブロードキャストされた場合はどうなりますか?ネットワークは通常、最初に見つかったトランザクションを受け入れ、2 番目のトランザクションを無効として破棄します。マイナーは、伝播速度と手数料インセンティブに基づいて、次のブロックにどのトランザクションを含めるかを選択します。最終的には 1 つのバージョンのみが確認されます。

小規模な PoW ネットワークは二重支出攻撃に対して脆弱になる可能性がありますか?はい、ハッシュパワーが限られている小規模なネットワークはより影響を受けやすくなります。攻撃者は十分なマイニング容量をレンタルして、一時的にネットワークを圧倒し、最近のトランザクションを取り消し、二重支出を実行する可能性があります。これは、マイニングへの参加が少ない、あまり知られていない仮想通貨でも発生しています。

二重支出を防ぐ唯一の方法はProof of Workですか?いいえ、プルーフ・オブ・ステークのような他のコンセンサスメカニズムも二重支出を防止しますが、その方法は異なります。計算作業の代わりに、経済的ペナルティとバリデーターステーキングを使用してネットワークを保護し、誠実な行動を強制します。