區塊鏈安全——什么是雙花問題？_比特幣

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什么是雙重支出？

雙花問題是數字現金系統中的一個潛在問題，在該系統中，相同的資金同時支付給兩個接收者。如果沒有合適的機制，僅憑借協議是無法徹底解決雙花問題的，用戶無法驗證是否自己所接收的資金沒有同時在其他地方被支付。

在數字現金方面，確保特定的貨幣單元不可重復是至關重要的。如果Alice可以接收10個貨幣單元，并可以將其復制粘貼10次，然后發現自己擁有了100個貨幣單元，那么整個系統將受到破壞。同樣，如果她可以同時將相同的10個貨幣單元同時發給Bob和Carol，則這樣機制將無法正常工作。因此，為了使數字貨幣能夠正常運行，必須有合適的機制來防止這種行為的發生。

京北方：公司基于區塊鏈技術開發了供應鏈金融產品和數字人民幣統一接入系統:金色財經報道，京北方在回答投資者提問時表示，公司申請的發明專利“一種基于區塊鏈的數據存儲方法、裝置、設備及存儲介質”，主要研究對數據庫的數據項、數據庫分片、數據庫快照、數據庫等進行存證，提升數據真實性、一致性和安全性；申請的發明專利“基于區塊鏈的貨幣流通監管的方法、系統設備及介質”，主要研究對物理貨幣和數字貨幣流通環節的統一跟蹤，旨在提升貨幣流通的安全性和監管性。上述專利是公司研發實力的凝聚，公司基于區塊鏈技術開發了供應鏈金融產品和數字人民幣統一接入系統，已經開始向客戶提供服務。（同花順）[2022/3/30 14:27:00]

如何防止雙重支出的發生？

中心化方式

中心化方式比去中心化方案更容易實施。通常，需要安排一名監督員來管理系統并控制單位的發行和分配。大衛·肖姆的eCash就是通過中心化方式解決雙花問題的一個有效例子。

景德鎮海關將“區塊鏈+鑒證溯源”應用于藝術品展覽海關監管實踐:《波普圖像——安迪·沃霍爾的1961-1987》展覽在景德鎮陶溪川美術館拉開帷幕。景德鎮海關首次將“區塊鏈+鑒證溯源”技術應用于藝術品展覽海關監管實踐中，通過采集藝術品唯一性特征即“指紋信息”，實時上傳區塊鏈儲存、共享以及驗證溯源，保證了藝術品在境內流通過程的唯一性，解決了關員在查驗藝術品時難以辨別真偽的問題，實現藝術品入境、展示、出境全流程“智慧”監管。（江西日報）[2021/4/21 20:41:57]

要向用戶發行類似于現金的數字資產，銀行可以使用盲簽方式-密碼學家DavidChaum在1982年的論文《不可追溯的盲簽支付方案》中對此進行了詳細說明。

在這種情況下，如果某個用戶希望在銀行賬戶中支取100美元的數字現金，則必須先通知銀行。如果他的帳戶中有余額，那么他將生成一個隨機數。假設他生成了五個隨機數，每個數字代表的價值為20美元。為了防止銀行能夠追蹤到特定的貨幣單元，Dan通過為每個隨機單位添加盲因子來混淆隨機數。

人民在線副總編輯：用區塊鏈建立新的信任機制:12月19日，由安徽大學新聞傳播學院主辦的第八屆輿情與社會發展論壇暨第十二屆安徽省新聞傳播學科研究生論壇主題演講在安徽合肥以線上、線下協同的形式成功召開。會上，人民在線副總編輯、人民網新媒體智庫負責人、高級研究員劉鵬飛劉鵬飛表示，當前已進入數字化3.0時代，而輿論引導與數智化治理的3.0模式可以用“九個要‘用’”來進行介紹，即用大數據掌握最完整社會輿情的全貌；用人工智能有效掌握輿情變化的規律和動向；用云計算進行大規模信息處理；用區塊鏈建立新的信任機制；用數字技術優化政府網站和融媒體中心等渠道；用新媒體平臺算法精準推送政務信息；用物聯網搶占萬物互聯新媒介全新入口先機；用移動化和視頻化成為“萬物皆屏”的主角；用個性化主動推送式智能服務造福民眾等。[2020/12/22 16:06:00]

然后，他將這些數據交給銀行，該銀行從他的帳戶中扣除100美元的余額，并對消息進行簽名，證明五條信息中的每條信息都可以代表20美元。之后，Dan就可以使用銀行所發行的數字現金了。現在他去Erin的餐廳用餐花費了40美元。

農業農村部專家：利用區塊鏈等技術推動通用航空產業與鄉村振興戰略結合:農業農村部鄉村振興專家咨詢委員會委員尹成杰日前表示，要推動通用航空產業和鄉村振興戰略有機結合，這既是“十四五”期間加快農業農村現代化的需要，也是拓展通用航空產業新發展空間的需要。通用航空產業與鄉村振興戰略結合可主要從四方面入手：利用“無人機+互聯網+區塊鏈+大數據+監測管理系統”，加強農情和林情的監測；助力現代農產品流通體系建設；利用無人機等開展病蟲害防治和監測；防范農村重大自然災害。[2020/11/29 22:31:06]

Dan可以消除盲因子，以暴露與每個數字現金“賬單”相關的隨機數，該隨機數可以用作每個單元的唯一標識符。他向Erin透露了其中的兩個，Erin現在必須立即向銀行申請驗證這筆資金，以防止Dan將其支付給其他人。銀行將檢查簽名是否有效，如果一切正確，它將向Erin的帳戶中存入40美元。

韓國造幣與安全印刷合作公司KOMSCO將推出基于區塊鏈的可信平臺:據韓國時報消息，韓國造幣與安全印刷合作公司KOMSCO計劃推出一個區塊鏈平臺，為第四次工業革命提供新的支付認證服務。KOMSCO首席執行官曹永民周二在與媒體的一次會議上說：“我們對區塊鏈非常感興趣，因為它是與移動安全相關的核心技術，我們一直致力于該領域的研發工作。”[2018/3/6]

現在，上面所有的交易記錄都已經核對無誤，如果Erin希望以同樣的方式使用她的賬戶余額，則必須在銀行賬戶上執行相同的操作。

Chaumian

去中心化方式

在沒有監督機制的生態系統中如何確保不發生“雙花”支付，是相當更具挑戰性的。具有同等能力的參與者必須按照一組規則進行協商，防止欺詐的發生，并激勵所有用戶誠信經營。

比特幣白皮書中提出的最大創新是雙花問題的解決方案。中本聰提出了一種數據結構，盡管現在沒有這樣引用，但它現在被廣泛稱為區塊鏈。

區塊鏈實際上只是具有某些獨特屬性的數據庫。網絡上的參與者運行專門的軟件，該軟件使節點能夠將其數據庫副本與其他節點進行同步。促使整個網絡都可以從創世區塊開始，審核和追溯鏈上發生的交易。通過公開查看區塊鏈，可以很容易地檢測和防止欺詐行為活動，例如識別出進行雙花支出的交易。

用戶廣播交易時，不會立即將其添加到區塊鏈中，必須首先通過挖礦將其打包在區塊中。這樣，接收者在確定交易已經添加到區塊鏈之后，才可以認為該交易有效。否則，他們有失去資金的風險，因為發送方可能在其他地方支付了相同的代幣。

如果交易被區塊鏈正式確認，則代幣就不可能被重復使用，因為所有權已分配給新用戶，并且整個網絡都可以對此進行驗證。出于這個原因，許多人建議在接受有效付款之前先等待多次確認。隨后的每個區塊的驗證，都會對修改或重寫區塊鏈，增加極大的工作量。

讓我們回顧一下剛才餐廳的消費場景。Dan回到餐廳，這次在窗口上看到一個“此處接受比特幣支付”的標簽。他對上一次的用餐非常滿意，所以他再次點了同樣的套餐。花費了他0.005BTC。

Erin向他展示了一個公共地址，他必須將資金發送到該地址上。Dan支付后，廣播了該交易，這實質上是一個已簽名的消息，指出Dan擁有的0.005

但是，如前所述，該交易僅能夠在被區塊鏈確認后才能有效。如果在沒有區塊鏈確認的情況下就確認接收到該筆資金，就像接上一案例中接收40美元的eCash一樣，如果不立即通過銀行兌現，發送方可以將該筆資金又在其他地方。因此，我們建議Erin在確認Dan的付款之前至少等待6個區塊確認。

比特幣雙花問題

比特幣通過精心設計，至少現階段按預期使用協議時，可以有效防止雙重支出攻擊。也就是說，如果我們等待區塊中的交易確認，則發送者沒有簡單的方法可以撤消它。為此，他們將需要“反轉”區塊鏈，這需要非常龐大的哈希計算資源。

但是，針對某些未確認交易，可能出現少數的雙重支出攻擊。例如，對于某些價值較低的消費場景，商家可能不會等待交易被區塊鏈驗證才進行確認。忙碌的快餐店可能無法等待每筆購物交易都在區塊鏈上進行驗證。因此，如果一家企業啟用了“即時”付款，那么就可能發生雙花支出。有人可能會點一個漢堡，然后進行支付，同時他會立即將相同的資金發送到他們自己的地址。當后面這筆交易的手續費用較高時，后面的交易很可能會首先被確認，因此將使先前的交易無效。

有兩種雙花攻擊的普遍方式：

51％攻擊：單個實體或組織設法控制超過50％的哈希算力，這使他們可以刪除或修改交易的順序。這種攻擊在比特幣網絡上發生是極不可能的，但在其他區塊鏈網絡中可能發生過。競賽攻擊：使用相同的資金連續廣播兩個沖突的交易，但只有一項交易得到確認。攻擊者的目標是通過驗證對他有利的交易來使另一個支付無效。競賽攻擊一般要求接收者在交易未經確認前，就確認該筆支付已到賬。芬妮攻擊：攻擊者將一個交易預挖為一個區塊，而沒有立即將其廣播到網絡中。相反，他將相同的代幣花費在另一筆交易中，然后才廣播他之前所預挖的區塊，這可能會使支付無效。芬妮攻擊需要發生一系列相關聯的事情，并且還取決于接收者能夠接受未經確認的交易。正如我們所看到的，等待區塊確認能夠大大降低成為雙花受害者的風險。

總結

“雙花”問題可能會讓某些用戶在電子現金系統上多次使用同一筆資金，謀取不當的經濟收益。在傳統上，該領域也缺乏相對應的解決方案。

但是，好在中心化的金融方案使用了盲簽方式作為解決該問題的一種方式。后來，工作量證明機制和區塊鏈技術的創建催生了比特幣，成為一種強大的去中心化貨幣形式，這種形式能夠有效防范雙重支付的發生，這反過來又激發了成千上萬其他加密貨幣項目。

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