区块链如何防止双重支出？

了解数字交易中的双重支出

在传统的数字支付系统中，当相同的数字资产不止一次时，就会出现重大挑战。这被称为双人支出。与实体货币不同，数字令牌可以重复，使恶意演员可以将相同的资金发送给多个收件人。没有中央权威，确保不重复使用的数字硬币成为一个关键问题。区块链技术通过引入一个记录每笔交易的分散，透明和不可变的分类帐来解决这一问题。核心机制在于如何在节点的分布式网络中验证交易和永久记录。

共识机制的作用

预防双重支出的基础元素之一是共识机制。这些协议可以确保网络中的所有参与者都同意交易的有效性。两种最常见的类型是工作证明（POW）和股份证明（POS） 。在POW中，矿工竞争解决复杂的加密难题。第一个解决它的解决方案将解决网络的解决方案，其他节点对其进行了验证。经过验证后，将块添加到区块链中。这个过程使其在计算上昂贵，并且实际上无法改变过去的交易。在POS中，根据其“股份”作为抵押品的加密货币的量选择验证者。如果验证者试图验证欺诈性交易，他们将失去股份。这两种机制都确保仅将合法交易添加到区块链中，从而防止双人支出。

交易验证和阻止确认

当用户启动交易时，它会广播到网络，并将其放置在称为Mempool的未确认交易池中。然后，矿工或验证者从该池中选择交易以包含在下一个块中。包含在包含之前，对区块链的历史记录进行检查，以确保发件人具有足够的余额，并且尚未花费相同的资金。此验证过程涉及追踪与发件人地址关联的未零件交易输出（UTXO） 。经过验证后，将交易分组为一个块。将块添加到链中后，每个后续块增加了交易的确认计数。交易的确认越多，它越安全地抵抗逆转。

不变性和链完整性

一旦将块添加到区块链中，更改它就需要更改所有后续块，这几乎是由于链接每个块的加密哈希几乎是不可能的。每个块都包含上一个块的哈希，创建了按时间顺序排列和篡改链。要倍增，攻击者将需要控制网络计算能力的50％以上（以POW）或股份（In POS）来重写交易历史记录，这种情况被称为51％的攻击。即使达到了实现，也需要成本和协调使这种攻击在经济上不可行的大型区块链上经济上不可行。节点的分散性质可确保任何改变账本的尝试都会迅速检测和拒绝。

防止比赛攻击和芬尼攻击

某些类型的双支出攻击（例如种族攻击和Finney攻击）利用了交易广播和确认之间的时间差距。在比赛攻击中，用户几乎同时将两项冲突的交易发送到网络的不同部分，希望一个人得到确认。网络最终接受包含在块中的第一个交易，而第二笔交易被拒绝为无效。在Finney攻击中，一名矿工预定了一笔交易，花了相同的硬币，然后在发布预定的块之前公开花费它们。这需要内部访问和精确的时机。但是，等待多次确认会减轻这些风险。大多数服务至少需要六次确认高价值交易，从而大大降低了此类攻击成功的可能性。

实时验证和网络传播

交易在整个网络中传播的速度在防止双重支出方面起着至关重要的作用。节点不断相互通信，共享有关新交易和块的信息。当广播交易时，节点会立即进行验证检查，包括数字签名验证和UTXO验证。如果一个节点检测到两次支出尝试（例如，两个交易支出相同的输入）将拒绝第二个。八卦协议确保了交易数据的快速传播，从而最大程度地减少了可能存在冲突交易的窗口。这种实时验证和快速传播使攻击者难以通过选择性广播欺诈性交易获得优势。

常见问题

可以在任何区块链上发生双重支出吗？是的，从理论上讲，如果攻击者对网络获得足够的控制，则任何区块链都可能容易受到双重支出。但是，由于其广泛的节点网络以及高度的计算或静止要求，大型，分布良好的区块链（例如Bitcoin和以太坊）具有很高的抵抗力。较小的哈希速率或股份分布的较小区块链更容易受到51％的攻击，这可能会导致双重支出。

需要多少个确认来防止双重支出？所需确认的数量取决于区块链和交易值。对于Bitcoin ，通常接受六个确认为安全，大约需要一个小时。对于低价值交易，更少的确认可能就足够了。交流和商人通常会根据风险容忍和网络条件设置自己的阈值。

如果检测到双重支出尝试会发生什么？当检测到双重尝试时，节点会自动拒绝无效的事务。仅在确认块中包含的第一个交易被认为是有效的。第二笔交易被丢弃，即使广播到其他节点也不会处理。发件人的钱包可能显示出失败或未经证实的交易。

离线支出容易受到双支出的影响吗？是的，如果在广播之前使用相同的私钥签署多个交易，则无需连接到网络（例如纸钱包或空白系统）而进行的交易将处于危险之中。连接后，仅接受第一个交易。用户必须确保在启动另一款之前对任何离线生成的交易进行广播和确认。