紹介

一言で言えば、二重支払いとは、2つ以上の取引に同じ資金を使用することを意味します。 オンライン決済の出現により、当局はこの問題の発生を防ぐための対策を確実に講じることができます。
銀行やクレジットカード会社など、送信者と受信者の間の従来の支払いシステムに仲介者が存在するため、トランザクションの検証が容易になります。 これらのサードパーティは、送信者がトランザクションを実行するのに十分な残高を持っていることを確認するために信頼されており、送信者は残高に対して1つとしてのみカウントされる2つ以上のトランザクションを送信していません。
暗号通貨に仲介者がいないため、システムを危険にさらす可能性のあるリスクを防ぐための対策を講じる必要があります。 ビットコインは、プルーフオブワークメカニズムを通じてこの対策を考案した最初の成功したデジタル通貨です。

二重支出の概念

二重支出をさらに説明するために例を見てみましょう。 ジャネットが靴の物理的な現金として30ドルを支払った場合、彼女はもはやそれを持っていないので、彼女は同じお金をもう一度使うことができません。 彼女はそれを店の店員に渡しました。 彼女の場合、二重に使うということは、彼女が店員に与えたのと同じ30ドルの現金を使って別のアイテムを購入することを意味します。 これは物理的な現金では非常にありそうにありません。
デジタル通貨の使用に関する課題は、ジャネットが30ドルをコピーして何度も使う可能性があるような状況をどのように防ぐかです。 ジャネットがビットコインのようなデジタル通貨を使用して靴の代金を支払うことにしたとしましょう。 トランザクションの検証には時間がかかります。 取引が確認される前に店員が支払いを受け入れる場合、ジャネットはより高い手数料で同じ資金をウォレットに送ることを決定できます。
ジャネットが行った2回目の送金が受け入れられた場合、店は二重支払いの犠牲になり、彼女が去った後に靴の支払いで送られた送金を無効にします。 未確認の取引を受け入れることは、二重支払いの犠牲になる方法の1つです。

従来の支払いシステムで二重支払いを防ぐ方法

従来の支払いシステムでは、ACIDデータベースプロパティと呼ばれるものを通じて二重支払いが防止されます。 ACIDの略です:

1 原子性:

これは、不完全なトランザクションの結果としてユーザーの残高が不明になるような状況がないことを意味します。 トランザクションは完了するか、失敗します。 POS トランザクションの場合、操作は失敗して POS マシンにメッセージを表示するか、確認を確認して印刷します。

注2 一貫性:

一貫性は、トランザクションが次々に正しく発生し、アカウントの状態がトランザクション後に有効になることを保証します。 一貫性により、アカウントの借方記入金額の後に常に正しい残高が保証されます。

注3 分離:

分離とは、一度に多くのトランザクションが通過する場合でも、トランザクションを次々に処理する必要があることを意味します。 システムは、複数のトランザクションが次々に発生するかのように、アカウントを有効にしておく必要があります。 分離とは、1 つのトランザクションが他のシステム・アクティビティーとは別に扱われることを意味します。 取引が完了すると、アカウントは正しい状態のままになります。

注4 耐久性:

持続性とは、データベースが破壊できないようにするプロパティです。 したがって、システムが実動モードである限り、トランザクションの結果を改ざんすることはできません。 これは、データベースがデータの損失、侵害、またはその他の危険から保護する必要があることを意味します。

暗号通貨での二重支出

暗号通貨の背後にある技術であるブロックチェーンは、分散型元帳にトランザクションを記録し、参加者間の集合的なコンセンサスに基づいて機能します。 このテクノロジーは、情報とデジタルトランザクションを保存および記録するための安全で強力な手段を作成します。 ブロックチェーンのユニークな特徴は、単一のコンピューターがプロセスやトランザクションを完了することはありませんが、中央サーバーなしで相互接続されたデバイスまたはコンピューターが含まれることです。 このシステムにより、チェックとバランス、レコードの相互検証が可能になり、誰も片手でトランザクションを逆転させて二重支払いをすることはできません。 暗号通貨の特定の単位の重複から保護することは、システムの信頼性と実行可能性を維持するために重要です。

デジタル通貨はコンピューターコードで実行されるため、ネットワークの技術的知識を持つ悪意のある個人が情報を比較的簡単にコピーおよび複製できる場合があります。
暗号での二重支出は、ネットワークが中断され、資金が効果的に盗まれた場合です。 加害者は、トランザクションのコピーを送信して本物に見せたり、トランザクションを完全に削除して、トランザクションが起こらなかったかのように見せたりします。

このような問題を防ぐための適切なメカニズムがなければ、トランザクション全体が根本的に不安定になり、損なわれます。 したがって、受け取った資金が他の場所で使用されていないことを保証するためのプロトコルがないことを意味します。 その結果、デジタル通貨が確実に機能するためには、この種の動作を防ぐ厳格なメカニズムが必要です。

暗号通貨で二重支出を防ぐ方法

ブロックチェーンでの二重支出の問題は、「ビザンチン将軍の問題」のアナロジーを使用して説明されることがよくあります。 このアナロジーは、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場合に直面する困難を示しています。 分散型システムで意見の不一致がどのように発生するかを説明します。

ビザンチン将軍の問題では、すべての将軍が彼らの軍隊との協調攻撃を主導するときに勝利が達成されます。 ただし、将軍が失敗したり、別の将軍を攻撃したりすると、ブロックチェーンのように戦闘全体が危険にさらされ、最終的には失われます。 この難問は、暗号通貨のプロトコルにビザンチンフォールトトレランス(BFT)を含める必要があるという原則を生み出しました。

ブロックチェーンの場合のフォールトトレランスは、エラー、故障、または指定された計画に反する参加者に直面しても、ネットワークが十分に機能し続ける必要があることを意味します。 ブロックチェーン技術は、公開鍵暗号と組み合わせたピアツーピアファイル共有技術により、二重支払いを防ぎます。

ほとんどのブロックチェーンのトランザクションは、世界中の何千ものノードで同時にオープンに記録され、保護されています。 すべての参加者はそれらを見て、すでに締結されたトランザクションを確認できます。 検証プロセスは、コンセンサスメカニズムによって異なります。 ビットコインの場合、プルーフオブワーク(PoW)と呼ばれるコンセンサスアルゴリズムは、すべてのネットワークノードがマイナーが提供するブロックハッシュの正確性に相互に同意した場合にのみ、マイナーがトランザクションの新しいブロックを検証できることを保証します。

二重支出攻撃(51%攻撃)

二重支払いを防ぐためのブロックチェーンの対策にもかかわらず、可能性は低いにもかかわらず、そのような攻撃はまだ可能です。 二重支払い攻撃が発生する可能性のある方法の1つは、 多数派 攻撃または51%攻撃と呼ばれるものです。 この攻撃は、1 人の個人または組織がハッシュ レートの大部分を制御し、ネットワークを混乱させる可能性がある場合に発生します。 これが発生すると、いわゆる「攻撃者」は、トランザクションが実行される順序を意図的に省略または変更するのに十分なマイニングパワーを獲得します。 51%の攻撃の場合、攻撃者はこの間に行われたトランザクションを取り消し、二重支払いを引き起こす可能性があります。 この例は、2018年と2020年のビットコインのフォークであるビットコインゴールドへの攻撃です。

結論

二重支出とは、同じ資金を2回以上使用することを意味します。 これは、支払いシステムが侵害されたときに発生し、そのような疑わしい取引を可能にします。 従来の支払いシステムは、アトミック、一貫性、分離、および耐久性のあるデータベースプロパティを利用して、二重支払いを防ぎます。
最初に成功したデジタル通貨であるビットコインは、これらのプロパティも組み込んでおり、ネットワークを信頼できるため、生き残ることができました。 ただし、プルーフオブワークメカニズムを使用してブロックチェーンを実現するには、計算能力の面で莫大なコストが必要になるため、多数派攻撃の可能性はわずかです。 プルーフオブステークを使用するブロックチェーンの場合、リスクには、ネットワーク検証に必要な担保預金を失うことが含まれます。