Como uma cadeia de blocos impede o gasto duplo de Bitcoins?

Uma das principais preocupações de qualquer desenvolvedor de criptomoeda é a questão dos gastos duplos. Isso se refere à incidência de um indivíduo gastar um saldo dessa criptomoeda mais de uma vez, criando efetivamente uma disparidade entre o registro de gastos e a quantidade dessa criptomoeda disponível, bem como a maneira como ela é distribuída.

A questão da dupla despesa é um problema que o dinheiro não possui; se você pagar por um sanduíche com uma nota de US $ 10, entregando essa conta ao fabricante do sanduíche, não poderá se virar e gastar os mesmos US $ 10 em outro lugar. Uma transação usando uma moeda digital como bitcoin, no entanto, ocorre inteiramente digitalmente. Isso significa que é possível copiar os detalhes da transação e retransmiti-lo de modo que o mesmo BTC possa ser gasto várias vezes por um único proprietário. A seguir, examinaremos como os desenvolvedores de criptomoedas garantiram que o dobro de gastos não pode acontecer.

Principais Takeaways

• Um problema técnico que surge com a noção de moeda digital é a capacidade de alguém duplicar o dinheiro digital e gastá-lo simultaneamente em dois ou mais lugares.
• Esse problema de 'gasto duplo' é evitado em criptomoedas baseadas em blockchain, como o Bitcoin, usando um mecanismo de consenso conhecido como prova de trabalho (PoW).
• Esse PoW é realizado por uma rede descentralizada de 'mineradores' que não apenas assegura a fidelidade das transações passadas no livro-razão da blockchain, mas também detecta e evita gastos duplos.

Entendendo o Blockchain

O blockchain que sustenta uma moeda digital como o bitcoin não é capaz de impedir o gasto duplo por conta própria. Em vez disso, todas as diferentes transações envolvendo a criptomoeda relevante são publicadas na blockchain, onde são verificadas e protegidas separadamente por um processo de confirmação. No caso de bitcoin e muitas outras criptomoedas, as transações que foram confirmadas dessa maneira se tornam irreversíveis; eles são publicados publicamente e mantidos em perpetuidade.

O Bitcoin foi a primeira grande moeda digital a resolver a questão dos gastos duplos. Isso foi feito implementando esse mecanismo de confirmação e mantendo um sistema de contabilidade universal e comum. Dessa forma, a blockchain do bitcoin mantém registros de transações com registro de data e hora voltando à fundação da criptomoeda em 2009.

Em termos de Bitcoin, um "bloco" é um arquivo de dados gravados permanentemente. Todas as transações recentes são gravadas em blocos, como um livro de transações em bolsa. As informações dos blocos são adicionadas ao razão a cada poucos minutos; todos os nós da rede mantêm uma cópia do livro-razão da blockchain. Os usuários podem navegar pelo blockchain em busca de bitcoin e revisar as transações apenas em termos de quantidade. Os detalhes sobre as identidades do comprador e do vendedor em qualquer transação são protegidos por criptografia de alto nível, que também protege o razão de adulteração por fontes externas. Quando o ledger de blockchain é atualizado, o mesmo ocorre com todas as carteiras de bitcoin.

Lidando com gastos duplos

Imagine que você possui 1 BTC e tenta gastá-lo duas vezes em duas transações separadas. Você pode tentar fazer isso enviando o mesmo BTC para dois endereços de carteira de bitcoin separados. Ambas as transações serão inseridas no conjunto de transações não confirmadas. A primeira transação seria aprovada pelo mecanismo de confirmação e depois verificada no bloco subsequente. No entanto, a segunda transação seria reconhecida como inválida pelo processo de confirmação e não seria verificada. Se ambas as transações forem retiradas do pool para confirmação simultaneamente, a transação com o maior número de confirmações será incluída na blockchain, enquanto a outra será descartada.

Embora isso efetivamente lide com a questão da dupla despesa, não deixa de ter suas questões. Por exemplo, o destinatário pretendido da segunda transação (com falha) não faria parte da própria transação e, no entanto, essa pessoa não receberia o bitcoin que havia antecipado. Muitos comerciantes aguardam pelo menos 6 confirmações de uma transação (o que significa que 6 blocos subsequentes de transações foram adicionados à blockchain após a transação em questão). Nesse momento, o comerciante pode assumir com segurança que a transação é válida.

Ainda existem outras vulnerabilidades neste sistema que podem permitir que ataques de gasto duplo ocorram. Por exemplo, se um invasor é de alguma forma capaz de controlar pelo menos 51% do poder da rede, ele ou ela pode comprometer o dobro de gastos. Se um invasor conseguir de alguma forma controlar esse poder computacional, ele poderá reverter as transações e criar uma blockchain privada separada. No entanto, o rápido crescimento do bitcoin praticamente garantiu que esse tipo de ataque é impossível. (Para saber mais, veja Cuidado com esses cinco golpes de Bitcoin)

Prova de Trabalho e Exploração Mineira

Agora vamos ficar um pouco mais técnicos. A maneira como os usuários detectam adulterações, como uma tentativa de gastar duas vezes na prática, é através de hashes, longas seqüências de números que servem como prova de trabalho (PoW). Coloque um determinado conjunto de dados por meio de uma função de hash (o bitcoin usa SHA-256) e ele apenas gerará um hash. Devido ao "efeito avalanche", no entanto, mesmo uma pequena alteração em qualquer parte dos dados originais resultará em um hash totalmente irreconhecível. Qualquer que seja o tamanho do conjunto de dados original, o hash gerado por uma determinada função terá o mesmo comprimento. O hash é uma função unidirecional: não pode ser usado para obter os dados originais, apenas para verificar se os dados que geraram o hash correspondem aos dados originais.

Gerar qualquer hash para um conjunto de transações de bitcoin seria trivial para um computador moderno; portanto, para transformar o processo em "trabalho", a rede de bitcoin define um certo nível de "dificuldade". Essa configuração é ajustada para que um novo bloco seja "extraído" - adicionado ao blockchain gerando um hash válido - aproximadamente a cada 10 minutos. A dificuldade de configuração é alcançada estabelecendo um "alvo" para o hash: quanto menor o alvo, menor o conjunto de hashes válidos e mais difícil é gerar um. Na prática, isso significa um hash que começa com uma longa sequência de zeros: o hash do bloco # 429818, por exemplo, é 000000000000000000004dd3426129639082239efd583b5273b1bd75e8d78ff2e8d. Esse bloco contém 2.012 transações envolvendo pouco mais de 1.000 bitcoin, bem como o cabeçalho do bloco anterior. Se um usuário alterasse um valor de transação por 0, 0001 bitcoin, o hash resultante seria irreconhecível e a rede rejeitaria a fraude.

Como um determinado conjunto de dados pode gerar apenas um hash, como os mineradores garantem que eles gerem um hash abaixo da meta? Eles alteram a entrada adicionando um número inteiro, chamado nonce ("número usado uma vez"). Uma vez que um hash válido é encontrado, ele é transmitido para a rede e o bloco é adicionado à blockchain.

A mineração é um processo competitivo, mas é mais uma loteria do que uma corrida. Em média, alguém gera provas aceitáveis ​​de trabalho a cada dez minutos, mas quem será o palpite de qualquer um. Os mineradores se reúnem para aumentar suas chances de blocos de mineração, o que gera taxas de transação e, por tempo limitado, uma recompensa de bitcoins recém-criados.

A prova de trabalho torna extremamente difícil alterar qualquer aspecto da blockchain, pois essa alteração exigiria a re-mineração de todos os blocos subsequentes. Também torna difícil para um usuário ou pool de usuários monopolizar o poder de computação da rede, pois as máquinas e o poder necessários para concluir as funções de hash são caros.