ブロックチェーンにおける二重支払いとは？

仮想通貨は、ブロックチェーン技術の驚異のおかげで存在します。デジタル通貨の一種で、通貨単位の管理と作成、資金の振替を行う暗号化技術を採用しています。

この仮想通貨のデジタル化の世界では、二重支出と呼ばれる用語に遭遇したかもしれません。 

基本的に、二重支出とは、ビットコインや仮想通貨の取引を複製し、資金が2つの異なるアドレスに同時に送金できるという概念です。

では、なぜ二重支出が問題なのでしょうか？ また、ブロックチェーンでどのように防止できますか？

ブロックチェーンとは？

まずはブロックチェーンの概念について考えてみましょう。

Ablockchainは、取引を保存する分散型台帳です。すべてのパートナー間で相互信頼と集団的合意を保証します。

サイバー世界でブロックチェーンがもたらす革命は、情報とデジタル取引を安全かつ強力に保管、管理、処理、記録する手段を生み出しました。

ブロックチェーンを革新的にしているのは、1台のコンピューターまたはノードがプロセスを最終決定しない点です。多くのコンピューターが同時に関与しています。

ビットコインなどの仮想通貨は、ブロックチェーンのさまざまな用途の1つです。デジタルアイデンティティ、契約、物流、そして増え続けるエンティティは、ブロックチェーンを利用することで利益を得ることができます。

二重支出とは？

デジタル通貨については、特定のユニットを複製できないことを保証することが非常に重要です。これは、デジタル情報は、ブロックチェーンネットワークに精通した技術に精通した個人や、それを改ざんするために必要なコンピューティングコマンドによって比較的簡単に再現できるためです。

すでに確立しているように、二重支出は基本的に同じ資金が2人の受取人に同時に送金される場所です。 

ブロックチェーンネットワークが妨害され、仮想通貨が基本的に盗まれると発生します。その後、責任者は取引のコピーを送付して本物に見せたり、取引を完全に削除して、これまでになかったように見せたりします。

このような問題を解決するための適切な対策がなければ、取引全体が根本的に不安定になり、弱体化します。利用者は、受け取った資金が他の場所でも使われていないかどうかを確認するプロトコルを持っていません。

したがって、デジタル通貨が確実に機能するためには、このような行動を妨げる厳格なメカニズムが必要です。

二重支出のしくみ

二重支出はブロックチェーンの技術的基盤を破壊し、妥協します。その概念は、ブロックチェーンが何であるかとは正反対です。したがって、二重支出の可能性は、ビットコインや他のブロックチェーンベースのデジタル通貨などの仮想通貨に対する信頼を最終的に損ないます。

ビザンチン将軍の問題として知られる、この問題によく使用される分析です。これは、多くの当事者がお互いを信頼せず、成功するために協力を必要とする合弁事業に参加しなければならないときに直面する課題を強調しています。この例えは、分散型システムにおける意見の不一致の問題を説明するものです。

この例えでは、すべての将軍が軍と協調攻撃を主導すると、勝利を収めます。しかし、一般的な欠陥や別の将軍を攻撃するとすぐに、ブロックチェーンと同様に戦闘全体が危険にさらされ、最終的には失われます。

そのため、仮想通貨は、Byzantine Fault Tolerance（BFT）をプロトコルに展開する必要があります。本プロトコルは、エラー、故障、または参加者が指定された計画に反する行動を取ったり、システムを騙したりするにもかかわらず、コンピューターシステムが満足できるレベルまで機能し続けなければならないことを意味します。 

二重支出の例

二重支出の基礎を理解したところで、詐欺師が二重支出をする方法を3つ見てみましょう。

51%攻撃（大多数攻撃）

ブロックチェーンネットワークに対する51%攻撃は、個人または組織がほとんどのハッシュレートをコントロールし、ネットワークの混乱を引き起こす可能性がある場合に発生します。これが起こると、いわゆる攻撃者は、意図的に取引が行われる順序を省略または変更するのに十分なマイニングパワーを得ます。

51%の攻撃では、攻撃者がこの期間中に行った取引を逆転させ、二重支出の問題を引き起こす可能性があります。さらに、攻撃者は、一部またはすべての取引の確認（すなわち、取引サービス拒否）を抑止し、一部またはすべての他のマイナーがマイニングするのを防ぐこともできます。

ビットコインのフォークとして登場した仮想通貨であるビットコインゴールドは、2018年と2020年にそのような攻撃の被害者となりました。

レース攻撃

レース攻撃では、同様の資金で2つの反対取引を同時に送金しますが、1つの取引のみが確定されます。

そのような攻撃では、攻撃者に利益をもたらす取引、つまり攻撃者が管理できるアドレスに送金される資金のみを検証することで、他の支払いを無効にすることが主なアイデアです。

また、レース攻撃には、未確認の取引を支払い手段として受け入れる受信者が必要です。

金融攻撃

レース攻撃とは異なり、1つの取引を1つのブロックに事前マイニングするという攻撃が加わりますが、ネットワーク全体に直ちに配信されるわけではありません。

このような二重支出攻撃では、攻撃者は同じ通貨を別の取引に消費し、以前にマイニングされたブロックをブロードキャストして、支払いを無効にします。

これらの攻撃は、異なる順序で発生する必要があります。レース攻撃と同様に、未確認の取引を受け入れる受信者にも依存します。

二重支出を防ぐ方法

二重支出を防ぐ方法は2つあります。

• 集中型アプローチ： 集中型アプローチは実装が非常に簡単で、通常、システムを管理し、参加者間でのユニットの発行と分散を管理する1人の監督が関与します。
• 分散型アプローチ： 1人の監督がいない環境で資金が2倍に消費されないことを保証することは、より困難です。同様に参加者をコントロールするには、不正行為をチェックし、全員が正直に行動するよう促すプロトコルを調整する必要があります。

さらに、ブロックチェーン技術は、公開鍵暗号と相まって、ピアツーピアのファイル共有技術による二重支出を防止します。これらの設定に加えて、仮想通貨の所有権構造は、基本的には公的元帳であるブロックチェーンに記録されます。同時に、仮想通貨プロトコルや仮想通貨コミュニティ全体によって確認されます。

したがって、すべての取引はオープンに記録され、世界中の何千ものノードで同時に暗号的に保護されているため、関係者全員がそれらを見て、すでに行われたものを検証することができます。 

ビットコインに関しては、すべての取引がマイナーによって検証されます。これにより、検証プロセス中に実行された取引が元に戻せず、計算的に変更できないため、二重支出の解決に成功します。 

二重投資攻撃が発生する可能性はどの程度ありますか？

幸いなことに、ブロックチェーンでの二重支出は困難です。

これは、ビットコインやイーサリアムの場合のように、仮想通貨のブロックチェーンが十分に大きくなると、1人の個人やグループが他のすべての参加者を急速に倒すのに十分なコンピューティングパワーを得る確率が非常に低くなるためです。

さらに、以前に確認されたすべてのブロックの修正は、ブロックがすべて暗号証明を介してリンクされるため、チェーンが成長するにつれてより問題になります。その結果、ブロック内の確認回数が多いほど、取引の変更や取り消しにかかるコストも高くなります。

したがって、二重支出攻撃が成功した場合、最近のブロック取引の一部しか変更されず、比較的短期間しか変更されない可能性があります。

ビットコインに関しては、コンセンサスアルゴリズムはプルーフオブワーク（PoW）とも呼ばれ、すべてのネットワークノードがマイナーが与えたブロックハッシュが正しいことに相互に同意していることから、マイナーは新しい取引ブロックのみを検証できます。ブロックハッシュは、マイナーが十分な努力を払ってブロックの問題に対する効果的な解決策を見つけたことを検証し、その結果、それを解決したビットコインに報酬を与えます。 

終わりに

二重支出の場合、参加者は同じ資金を2回以上使用して、電子キャッシュシステムを詐欺して金銭的利益を得ることができます。 

当初、この問題を解決するための適切な解決策はありませんでした。仮想通貨とビットコインの成長と進歩には大きな課題がありました。幸いなことに、ブラインド署名の実践と、特定の厳格で透明性の高いプロトコルは、このような分散型金融スキームのための革新的なソリューションを提供してきました。 

さらに、PoWメカニズムとブロックチェーン技術の形成により、ビットコインは強力で分散型のデジタル通貨システムとなり、詐欺や二重支出の可能性が大幅に減少しました。