ブロックチェーンの「二重支出の問題」とは何ですか？それはどのように解決されますか？

キーポイント：

• 二重支出の問題は、単一の暗号通貨が2回費やされるリスクを指します。これは、中央の権威を欠くデジタル通貨システムの主要な課題です。
• ブロックチェーンテクノロジーは、暗号化、分散コンセンサスメカニズム、およびノー​​ドの分散ネットワークの組み合わせを通じて、この問題を解決します。
• さまざまなコンセンサスメカニズム（仕事の証明、ステークの証明など）は、二重支出を防ぐためのさまざまなレベルのセキュリティと効率性を提供します。
• 二重支出の問題とその解決策を理解することは、ブロックチェーンベースの暗号通貨の基本的なセキュリティを理解するために重要です。

ブロックチェーンの「二重支出の問題」とは何ですか？

二重支出の問題は、デジタル通貨システムの基本的な課題です。物理的な現金とは異なり、デジタル情報は簡単にコピーできるために発生します。悪意のある俳優は、同じ暗号通貨を2回過ごす可能性があります。1回は合法的な受信者に、そして再び別の受信者に、最初の取引から効果的に資金を盗むことができます。これにより、安全で信頼できるデジタル通貨の概念全体が損なわれます。堅牢なソリューションがなければ、暗号通貨の価値と有用性は著しく損なわれます。

ブロックチェーンが2倍の支出の問題をどのように解決するか

ブロックチェーンテクノロジーは、多面的なアプローチを使用して、二重の支出の問題に取り組んでいます。ソリューションのコアは、分散化された分散型台帳システムにあります。これは、すべてのトランザクションが、コンピューター（ノード）の広大なネットワーク全体で複製された共有台帳で一般に記録されることを意味します。

• 暗号化ハッシュ：トランザクションの各ブロックは、暗号化ハッシュを使用して前のブロックにリンクされます。過去のトランザクションを変更するには、その後のすべてのハッシュを再計算する必要があり、ブロックチェーンの完全性を改ざんすることが計算可能に不可能になります。
• 分散コンセンサスメカニズム：これらのメカニズムにより、すべてのノードがトランザクションの有効なシーケンスに一致することが保証されます。最も一般的なのは、鉱山労働者が複雑な数学的問題を解決してチェーンに新しいブロックを追加するために競争するために競争することです。問題を解決した最初の鉱山労働者はブロックを追加し、ネットワークはその妥当性を検証します。
• ネットワーク効果：ブロックチェーンの分散化された性質は、障害の単一のポイントがないことを意味します。いくつかのノードが侵害されたとしても、正直なノードの大部分はブロックチェーンの完全性を維持し、不正取引が受け入れられないようにします。

詳細な仕事（POW）

POWは、暗号化パズルを解決するために、鉱山労働者が重要なエネルギーと資源を消費することを要求する計算集中的なプロセスです。パズルを解決した最初のマイナーは、ブロックチェーンに次のトランザクションブロックを追加します。このプロセスにより、過去のトランザクションを変更することは、ネットワークのハッシュパワーの50％以上を制御する必要があるため、非常に困難です（51％攻撃）。効果的ですが、POWには高エネルギー消費や潜在的な集中化が採掘プールをめぐるリスクなどの欠点があります。

代替コンセンサスメカニズム

POWに加えて、いくつかの代替コンセンサスメカニズムが存在し、それぞれがさまざまなアプローチやトレードオフで2倍の支出の問題に対処しています。

• Proof-of-Stake（POS）： POSでは、新しいブロックを追加する権利は、ノードが保持する暗号通貨の量（その利害関係）によって決まります。これにより、POWと比較してエネルギー消費が大幅に削減されます。
• 委任されたProof-of-Stake（DPOS）： DPOSにより、トークンホルダーは、トランザクションを検証してブロックを追加する代表者に投票できます。これにより、POWよりも速いトランザクション速度とエネルギー消費が削減されます。
• Proof-of-authority（POA）： POAでは、しばしば既知のエンティティの事前に選択されたバリデーターのセットが、ブロックの検証と追加を担当します。このメカニズムは、計算能力をめぐるバリデーターへの信頼を優先します。
• 実用的なビザンチン断層トレランス（PBFT）： PBFTは、小さなネットワーク向けに設計された決定論的コンセンサスアルゴリズムです。それは迅速かつ効率的にコンセンサスを達成しますが、より大きなネットワークに対して不十分にスケーリングします。

トランザクションの確認と二重の支出ウィンドウ

堅牢なコンセンサスメカニズムがあっても、トランザクションが不可逆的と見なされる前に、「確認時間」として知られる小さな時間の窓があります。これは、悪意のある俳優が、正当な取引が広く確認される前に、不正な取引で競合するブロックチェーンを理論的に作成できるためです。ただし、この発生の可能性は、合法的なトランザクション後に追加される各ブロックが追加されて指数関数的に減少します。ほとんどの暗号通貨は、数ブロックが上に追加された後に十分に確認されたトランザクションを検討しています。

二重の支出を防ぐ上でのマイニングプールの役割

マイニングプールは、コンピューティングの能力を組み合わせて、POWパズルを解決する可能性を高める鉱夫のグループです。採掘効率を向上させますが、集中化に関する懸念も高めることができます。ネットワークのハッシュパワーのかなりの部分を制御する大きなマイニングプールは、理論的に51％の攻撃を試みることができます。ただし、プールの大部分は倫理的に動作し、ブロックチェーンの分散型の性質はリスクを大幅に軽減します。

よくある質問：

Q：二重の支出の問題を完全に排除できますか？

A：ブロックチェーンテクノロジーは2倍の支出の問題を大幅に軽減しますが、完全に排除することはできません。 51％の攻撃の可能性は、信じられないほど困難で高価ですが、常に残っています。ソリューションの有効性は、特定のブロックチェーンネットワークのセキュリティと分散化に依存します。

Q：確認の数は、トランザクションのセキュリティにどのように影響しますか？

A：より多くの確認がトランザクションのセキュリティを増加させます。トランザクションの後に追加された各ブロックにより、悪意のある俳優がそれを逆転させるのは指数関数的に難しくなります。必要な確認数は、暗号通貨とリスク許容度によって異なります。

Q：すべての暗号通貨は、2倍の支出に対して等しく耐性がありますか？

A：いいえ、異なる暗号通貨は異なるコンセンサスメカニズムを使用し、さまざまなレベルのセキュリティを持っています。コンセンサスメカニズム、ネットワークサイズ、および暗号通貨プロジェクトの全体的なセキュリティ慣行の選択はすべて、2倍の支出に対する抵抗に貢献しています。