Що таке подвійні витрати у блокчейні?

Криптовалюти існують завдяки дивам технології блокчейну. Вони є формою цифрової валюти, де застосовуються методи шифрування для управління та створення грошових одиниць і переказу коштів.

У цьому цифровому світі криптовалюти ви, можливо, пережили термін, відомий як «подвійні витрати». 

По суті, подвійні витрати — це концепція того, що хтось може відтворити транзакції з Bitcoin або криптовалютою, при цьому кошти надсилаються на дві різні адреси одночасно.

Отже, чому ця проблема є подвійною? І як запобігти цьому в блокчейні?

Що таке блокчейн?

Почнемо з оновлення концепції блокчейну.

Ablockchain — децентралізований реєстр, який зберігає транзакції. Вона гарантує взаємну довіру та колективний консенсус між усіма залученими партнерами.

Революція, що виникла через блокчейн у кіберсвіті, створила безпечні та надійні засоби зберігання, управління, обробки та запису інформації та цифрових транзакцій, часто дуже конфіденційні.

Інноваційний блокчейн полягає в тому, що один комп’ютер або вузол не завершує процеси; одночасно задіяно багато комп’ютерів.

Криптовалюти, як-от Bitcoin, належать до багатьох різних сфер застосування блокчейну. Цифрові особливості, контракти, логістика та дедалі більша кількість суб’єктів можуть отримати вигоду від використання блокчейну.

Що таке подвійна витрата?

Що стосується цифрової валюти, то вкрай важливо гарантувати, що певний блок не можна дублювати. Це пов’язано з тим, що цифрову інформацію відносно легко відтворювати досвідчені технічні особи, знайомі з блокчейн-мережею, і обчислювальні команди, необхідні для її втручання.

Як ми вже встановили, подвійні витрати — це по суті, коли ті самі кошти надсилаються двом одержувачам одночасно. 

Вона виникає, коли порушена мережа блокчейну, і криптовалюту в основному вкрадено. Потім особа, відповідальна за транзакцію, надіслала копію транзакції, щоб вона виглядала справжньою, або навіть видалила транзакцію взагалі, щоб виглядала так, ніби вона ніколи не трапилася.

Без належних контрзаходів для вирішення такої проблеми вся транзакція стає принципово дестабілізованою та підірваною. Користувачі не мають протоколу для перевірки того, чи не витрачаються також кошти, які вони отримали, на інших підставах.

Отже, для надійної роботи цифрової валюти мають бути суворі механізми, що перешкоджають такій поведінці.

Як працює подвійна оплата?

Подвійні витрати знищують і компромісують технологічну основу блокчейну. Його вся концепція протилежна тому, що таке блокчейн. Отже, можливість подвійних витрат зрештою підірве довіру до криптовалюти, такої як Bitcoin або будь-яка інша цифрова валюта на основі блокчейну.

Загальноприйнятна аналітична методика для цієї конундруми, відомої як Проблема генералів бізантину. Це підкреслює проблему, з якою багато сторін мають зіткнутися, коли вони не довіряють один одному, і мають брати участь у спільному підприємстві, де для досягнення успіху їм потрібна співпраця. Ця аналогія пояснює проблему незгоди в децентралізованій системі.

У цій аналогії, коли всі генерали ведуть координовану атаку зі своїми арміями, вони досягнуть перемоги. Однак, як тільки загальні дефекти або атакує інший загальний, уся бій, подібний до блокчейну, опиниться під загрозою та зрештою втратиться.

Як наслідок, криптовалюти повинні запровадити толерантність до помилок (BFT) у своїх протоколах. Цей протокол передбачає, що комп’ютерна система повинна продовжувати функціонувати до задовільного рівня, незважаючи на помилки, поломки або поведінку учасників, що суперечить визначеним планам або обман системи. 

Приклади подвійної витрати

Тепер, коли ми зрозуміли основу подвійної витрати, розгляньмо три популярні способи шахрайстваперетворюють подвійні витрати.

51% атак (велика атака)

Атака на блокчейн-мережу на A51% відбувається тоді, коли єдина фізична особа або організація контролює більшу частину швидкості хешингу, викликаючи потенційне порушення мережі. Коли це відбувається, так званий «атакер» досягає достатньої майнінгової потужності, щоб не здійснювати або змінювати послідовність операцій, у якій транзакції здійснюються з метою.

Під час атаки в розмірі 51% зловмисник може скасувати транзакції, здійснені ним протягом цього часу, що призведе до проблеми з подвійними витратами. Крім того, нападник також може перешкодити підтвердженню деяких або всіх трансакцій (тобто відмові в обслуговуванні трансакцій) і запобігти майнінгу деяких або всіх інших майнерів, що називається «мінінг монополію».

Bitcoin Gold, криптовалюта, яка надійшла як форк Bitcoin, стала жертвою таких атак у 2018 та 2020 роках.

Напади на перегони

Перегони передбачають одночасне надсилання двох протилежних трансакцій з подібними коштами, однак підтверджується лише одна трансакція.

Під час такої атаки основна ідея полягає в тому, щоб анулювати інші платежі, валідувавши лише ту транзакцію, яка приносить користь нападнику, тобто кошти, надіслані на адресу, яку він може контролювати.

Крім того, для перегонів потрібні одержувачі, які приймають непідтверджені трансакції як форму оплати.

Напади Finney

На відміну від перегонової атаки, атака Finney передбачає, що нападник передує одній трансакції в блок; однак вона не негайно передається по всій мережі.

Під час такої подвійної атаки нападник витрачає ті самі монети в іншій трансакції, а потім транслює раніше викарбуваний блок, тим самим анулюючи платіж.

Ці атаки мають відбуватися в окремій послідовності. Як і перегони, вони також залежать від того, що одержувач приймає непідтверджені транзакції.

Як запобігти двостороннім витратам

Є два способи уникнути подвійних витрат.

• Централізований підхід. Централізований підхід значно простіше реалізувати, і зазвичай він включає одну особу-інтерфейс, яка керує системою та контролює видачу та розподіл одиниць серед учасників.
• Децентралізований підхід: Гарантування того, що кошти не є подвійними, витрачаються в середовищі без однієї особи-інтерфейсу, складніше. Після цього учасники, які здійснюють однаковий контроль, повинні координувати роботу за встановленими протоколами, що перевіряють шахрайство та спонукають кожного поводитись чесно.

Крім того, технологія блокчейну запобігає дворазовим витратам за допомогою однорангової технології обміну файлами в поєднанні з публічною криптографією. Разом із цими налаштуваннями структури власності криптовалют реєструються в блокчейні, який, по суті, є публічним реєстром, одночасно підтвердивши за допомогою криптографічних протоколів і загальної спільноти криптовалют.

Отже, оскільки всі трансакції відкрито хронізуються та криптографічно захищені одночасно на тисячах нодів по всьому світу, кожен, хто бере участь, може побачити їх і перевірити тих, хто вже здійснив. 

Коли йдеться про Bitcoin, усі транзакції перевіряються майнерами. Це гарантує, що трансакції, виконані під час процесу перевірки, є незворотними і не можуть бути змінені обчислювальним шляхом, а отже, успішно вирішують подвійні витрати. 

Наскільки ймовірно виникають атаки з двома витратами?

Навіть попри те, що це сталося, дуже важко здійснити подвійні витрати в блокчейні.

Це пов’язано з тим, що коли блокчейн криптовалюти стає достатньо великим, як і у випадку з Bitcoin або Ethereum, ймовірність однієї особи або групи, яка отримує достатню обчислювальну потужність, щоб швидко перебороти всіх інших учасників, стає дуже низькою.

Крім того, зміна всіх раніше підтверджених блоків стає більш проблематичною, оскільки ланцюг зростає, оскільки всі блоки пов’язані за допомогою криптографічних доказів. Як наслідок, що більше підтверджень у блоці, то вища вартість зміни або зміни транзакцій.

Отже, успішна атака з двома витратами може змінити лише кілька недавніх блоків транзакцій і лише протягом відносно короткого часу.

Що стосується Bitcoin, його алгоритм консенсусу, також відомий як Proof of Work (PoW), гарантує, що майнери можуть перевірити лише новий блок транзакцій, враховуючи, що всі ноди мережі взаємно погоджуються, що хеш блоку, наданий майнером, є правильним. Хеш блоку перевіряє, що майнер доклав достатньо зусиль, знаходив ефективне рішення для проблеми блоку, і, отже, винагороджує деякі біткоїни за її вирішення. 

Підсумки

Завдяки двостороннім витратам учасники можуть здійснювати шахрайство з електронними системами грошових коштів для отримання фінансової вигоди, використовуючи ті самі кошти два або більше разів. 

Спочатку не було відповідних рішень для вирішення цієї проблеми. Це було значним викликом для зростання та прогресу криптовалюти та Bitcoin. На щастя, практика сліпих підписів, а також певні суворі та прозорі протоколи надали інноваційне рішення для таких децентралізованих фінансових схем. 

Крім того, формування механізмів PoW і технології блокчейну перетворило Bitcoin на потужну та децентралізовану цифрову валютну систему, що значно знижує можливість шахрайства та подвійних витрат.