什麼是雙支出問題，區塊鏈如何阻止它？

了解雙支出問題

雙支出問題是數字貨幣系統中的一個基本挑戰，在數字貨幣系統中，相同的數字令牌可以花費不止一次。與無法同時交給兩個不同人的實物現金不同，可以復制和重複使用數字文件。這在數字交易中造成了脆弱性，因為惡意演員可以復制數字硬幣並將其發送給多個收件人，從而有效地花了兩次相同的資金。這破壞了任何數字支付系統的信任和完整性。在傳統的金融系統中，像銀行這樣的中央當局通過維護分類帳和驗證交易來防止這種情況。但是，在缺乏中央權威的分散環境中，解決雙重支出變得更加複雜。

區塊鏈技術如何解決該問題

區塊鏈通過加密驗證，分散的共識和不可變的分類帳記錄的結合來防止雙重支出。使用發件人的私鑰將區塊鏈上的每個交易數字簽名，以確保真實性。一旦向網絡廣播，節點通過檢查發件人是否有足夠的餘額以及是否已經花費了這些資金來驗證交易。該驗證不是由單個實體而是由分佈式節點網絡執行的，從而消除了對中央權威的依賴。經過驗證的交易分為塊，然後將其添加到年代耐藥鏈中。

核心創新在於共識機制，例如工作證明（POW）或股份證明（POS），這確保所有參與者都同意分類帳狀態。為了確認交易，必須將其包含在大多數網絡接受的塊中。一旦添加了一個塊，更改就需要重新計算所有後續塊，並控制超過50％的網絡計算能力 - 這一壯舉在大型，完善的區塊鏈（如Bitcoin）中是計算上不切實際的。

交易驗證和確認過程

當用戶啟動加密貨幣事務時，會發生多個步驟以防止雙重支出：

• 該交易被廣播到點對點節點網絡。
• 節點通過檢查發件人的數字簽名並確認輸入（所花費的資金）尚未在以前的交易中使用。
• 將有效的交易收集到孟買（內存池）中，等待在新塊中包含。
• 礦工或驗證者從Mempool選擇交易，優先考慮那些交易費用較高的交易。
• 選定的交易被哈希並包括在候選區塊中。
• 礦工或驗證器求解了一個加密拼圖（以POW）或基於損失（In pos）選擇，以將塊添加到區塊鏈中。
• 添加塊後，交易將獲得其第一個確認。頂部添加的每個後續塊都會增加確認的數量，從而使逆轉更加困難。

交易的確認越多，與雙重支出嘗試相抵觸的安全越牢固。對於高價值交易，服務通常需要六次確認以確保最終性。

防止比賽攻擊和芬尼攻擊

儘管有區塊鏈的強大設計，但在特定條件下仍存在某些雙重支出攻擊媒介。當用戶快速連續地向兩個不同的接收者發送相同的資金時，就會發生競賽攻擊，希望一項交易能夠確認，而另一筆交易被拒絕。只有接受者接受未確認的交易，這是可行的。為了減輕這種情況，用戶和服務應在考慮最終交易之前至少等待一個確認。

另一個罕見的攻擊是以Bitcoin的早期貢獻者之一Hal Finney的名字命名的Finney Attact 。在這種情況下，一名礦工預定了一種將某些硬幣花費在自己的錢包中但沒有廣播的交易。然後，他們將相同的硬幣用於公共交易。收到商品或服務後，他們釋放了預礦區，可能使公共交易無效。此攻擊需要精確的時機和內部挖掘訪問，因此很難大規模執行。最好的防禦方法是等待多次確認，然後再發布商品或服務。

不變性和分佈式分類帳在安全中的作用

區塊鏈的不變性對於防止雙支出至關重要。一旦數據寫入一個塊，該塊通過加密哈希鏈接到鏈條，更改任何交易將需要更改所有後續塊。這將需要巨大的計算能力，尤其是在大型網絡上。分類帳的分佈性質可確保每個節點都包含整個區塊鏈的副本。如果一個節點試圖引入欺詐版本的分類帳，則大多數人會迅速檢測並拒絕差異。

此外，區塊鏈的透明和審核性質使任何人都可以驗證交易歷史記錄。新事務中的每個輸入都引用了先前的未固定交易輸出（UTXO）。節點檢查UTXO設置，以確認所花費的資金尚未消耗。該系統可確保除非網絡共識受到損害，否則不得花兩次硬幣。

常見問題

在Bitcoin等良好的區塊鏈上可以雙重支出發生嗎？雖然在理論上可能，但在Bitcoin（例如Bitcoin）之類的大型，分散的區塊鏈上的雙重支出極不可能是由於較高的哈希速率和分佈式共識。攻擊者將需要控製網絡採礦能力的50％以上（51％的攻擊），這非常昂貴且可檢測到。

如果同時使用相同輸入的兩項交易，會發生什麼？網絡將接受要確認的第一個塊中包含的交易。另一筆交易無效，並從mempool刪除。節點遵循最長的有效鏈，確保一致性。

所有加密貨幣是否都以相同的方式防止雙重支出？大多數加密貨幣都使用基於區塊鏈的機制和共識算法來防止雙重支出。但是，具體細節各不相同 - 以太坊（以太坊）的利益鏈證明使用基於固定硬幣的驗證器選擇，而Bitcoin等工作鏈的證明依賴於計算工作。

接受零確認的加密貨幣付款安全嗎？接受零確認交易具有風險，尤其是對於高價值項目。儘管許多小型交易很快就解決了，但存在種族攻擊的可能性。為了安全性，強烈建議等待至少一到六個確認。