Wydawanie pieniędzy dwa razy

Wykorzystanie słabości rozproszonego systemu peer-to-peer

W poprzednim kroku dowiedziałeś się o związku między czysto rozproszonymi systemami peer-to-peer a najbardziej znanym przypadkiem użycia blockchain jako sposobu zarządzania własnością. Dowiedziałeś się również, że integralność rozproszonego systemu ksiąg rachunkowych peer-to-peer znajduje się w jego zdolności do wydawania prawdziwych oświadczeń dotyczących własności i zapewnienia, że tylko prawowity właściciel może przenieść swoje prawa własności na inne osoby. Ale co to stwierdzenie oznacza w prawdziwym życiu? Co dzieje się, jeśli naruszona zostanie integralność? W tym kroku bardziej szczegółowo omówiono te pytania. W szczególności krok ten wprowadza jeden z najważniejszych przykładów naruszonej integralności w rozproszonych systemach peer-to-peer: problem podwójnych wydatków.

Metafora

Fałszowanie banknotów jest poważnym przestępstwem w każdym kraju, ponieważ podważa fundamenty i funkcjonowanie gospodarki poprzez tworzenie siły nabywczej, której nie wspierają cenne zasoby. W rezultacie większość banknotów jest wyposażona w zabezpieczenia, które uniemożliwiają fałszowanie lub przynajmniej są zbyt kosztowne. Te zabezpieczenia, takie jak unikalne numery, znaki wodne lub włókna fluorescencyjne, działają dobrze w przypadku fizycznych banknotów i innych dóbr fizycznych. Ale co się stanie, jeśli pieniądze lub towary staną się cyfrowe i będą zarządzane w rozproszonych systemach księgowych peer-to-peer? W tym kroku wyjaśniono szczególną podatność rozproszonych systemów peer-to-peer wykorzystywanych do zarządzania własnością, równoważną fałszowaniu banknotów. Jak się okazuje, ta podatność jest wyraźnym przykładem naruszenia integralności systemu

Problem podwójnych wydatków

Rozważmy system peer-to-peer do zarządzania własnością nieruchomości. W takim systemie księgi, które śledzą informacje o własności, są utrzymywane przez poszczególne komputery jego członków zamiast w centralnej bazie danych. W związku z tym każdy uczestnik prowadzi własną kopię księgi głównej. Gdy tylko własność domu zostanie przeniesiona z jednej osoby na drugą, wszystkie księgi systemu muszą zostać zaktualizowane, aby zawierały najnowszą wersję rzeczywistości. Przekazywanie informacji między partnerami i aktualizacja poszczególnych ksiąg wymaga jednak czasu. Dopóki ostatni członek systemu nie otrzyma nowych informacji i nie zaktualizuje swojej kopii księgi, system nie będzie spójny. Niektórzy partnerzy już wiedzą o ostatnim przeniesieniu własności, podczas gdy inni nie otrzymali jeszcze tej informacji. Fakt, że nie wszystkie księgi zawierają aktualne informacje, czyni je podatnymi na wykorzystywanie przez każdego, kto ma już najnowsze informacje. Wyobraźmy sobie również następującą sytuację. Osoba A sprzedaje swój dom osobie B. Przeniesienie własności z A na B jest udokumentowane w jednej z ksiąg rachunkowych w systemie peer-to-peer. Ta konkretna księga musi informować innych partnerów o tym przeniesieniu, którzy z kolei również informują innych partnerów, dopóki ostatecznie wszyscy partnerzy nie dowiedzą się o przeniesieniu prawa własności z A do B. Załóżmy jednak, że osoba A szybko zbliża się do innej księgi systemu i żąda udokumentowania innego przeniesienia własności identycznego domu: sprzedaży od osoby A do osoba C. Jeśli ten peer nie dowiedział się jeszcze o przeniesieniu własności z A na B, co miało miejsce w przeszłości, ten peer zatwierdzi i udokumentuje przeniesienie własności z A na C dla tego samego domu. Dlatego A był w stanie sprzedać swój dom dwukrotnie, wykorzystując fakt, że rozpowszechnianie informacji o jego pierwszej sprzedaży wymaga czasu Ale B i C nie mogą być właścicielami domu w tym samym czasie. Tylko jeden z nich ma być nowym i prawowitym właścicielem. Stąd sytuacja nazywa się problemem podwójnych wydatków.

Termin

Podobnie jak termin blockchain, termin podwójne wydatki jest niejednoznaczny, ponieważ jest używany w odniesieniu do następujących pojęć:

•  Problem spowodowany kopiowaniem towarów cyfrowych
•  Problem, który może pojawić się w rozproszonych systemach księgowych peer-to-peer
•  Przykład naruszonej integralności w czysto rozproszonych systemach peer-to-peer
Podwójne wydatki jako problem kopiowania towarów cyfrowych

W kontekście kopiowania towarów cyfrowych problem podwójnych wydatków odnosi się do faktu, że dane na komputerze można kopiować bez zauważalnych ograniczeń. Fakt ten powoduje problemy z cyfrowymi pieniędzmi lub innymi danymi, które powinny mieć tylko jednego właściciela w danym momencie. Kopiowanie umożliwia replikację danych reprezentujących pieniądze cyfrowe i wykorzystanie ich więcej niż raz do dokonywania płatności. Jest to cyfrowy odpowiednik replikacji banknotów za pomocą urządzenia kopiującego. Oprócz tego, że jest to technicznie możliwe, kopiowanie pieniędzy cyfrowych narusza podstawową zasadę pieniądza: identyczny kawałek pieniędzy nie może być przekazany różnym osobom jednocześnie. Możliwość wielokrotnego kopiowania i wydawania pieniędzy cyfrowych sprawia, że pieniądze są bezużyteczne, stąd problem podwójnych wydatków.

Podwójne wydatki jako problem rozproszonego peer-to-peer

Systemy ksiąg rachunkowych

W przypadku opisu problemu rozproszonego systemu ksiąg rachunkowych peer-to-peer problem podwójnego wydatkowania odnosi się do faktu, że przekazywanie informacji do wszystkich elementów takiego systemu wymaga czasu, dlatego nie wszyscy równorzędni mają te same informacje o własności czas. Ponieważ nie wszyscy uczestnicy mają aktualne informacje, są podatni na wykorzystywanie przez każdego, kto ma już najnowsze informacje. W rezultacie można być w stanie przenieść własność więcej niż raz, co spowoduje podwójne wydatki.

Podwójne wydatki jako przykład naruszonej integralności w rozproszonych systemach peer-to-peer

Korzystanie z rozproszonych systemów peer-to-peer nie ogranicza się do zarządzania własnością. Jednak problem przekazywania informacji między urządzeniami równorzędnymi i aktualizowania danych obsługiwanych przez członków systemu pozostaje taki sam, niezależnie od konkretnej domeny aplikacji. Dlatego na bardziej abstrakcyjnym poziomie problem podwójnych wydatków można postrzegać jako problem utrzymania spójności danych w rozproszonych systemach peer-to-peer. Ponieważ spójność danych jest jednym z aspektów integralności systemu, można powiedzieć, że problem podwójnego wydatkowania jest konkretnym przykładem naruszenia integralności systemu.

Jak rozwiązać problem podwójnych wydatków

Ponieważ podwójne wydatki mogą mieć różne znaczenia, nie ma jednego sposobu, aby temu zapobiec. Zamiast tego może istnieć wiele różnych rozwiązań. W poniższych sekcjach opisano niektóre z nich.

Rozwiązywanie podwójnych wydatków jako problemu kopiowania towarów cyfrowych

Problem wydawania pieniędzy cyfrowych lub innych zasobów cyfrowych więcej niż raz tylko poprzez kopiowanie danych jest w rzeczywistości problemem związanym z charakterem własności. Wszelkie zaakceptowane sposoby mapowania danych reprezentujących towary cyfrowe dla ich właścicieli rozwiążą ten problem, niezależnie od jego konkretnej implementacji. Nawet fizyczna centralna książka lub (bardziej realistycznie) księga elektroniczna, niezależnie od jej architektury (scentralizowana lub peer-to-peer), może zapewnić, że dobro cyfrowe zostanie wydane tylko raz, pod warunkiem, że księga działa przez cały czas poprawnie.

Rozwiązywanie podwójnych wydatków jako problem rozproszonego systemu ksiąg rachunkowych peer-to-peer

W tym kontekście podano architekturę, a także domenę aplikacji systemu. Rozproszone systemy ksiąg rachunkowych peer-to-peer są często uważane za klasyczny przykład uzyskania blockchain. Wyjaśnienia przedstawione w kroku 6 uwydatniły związek między blockchainem a rozproszonymi systemami księgowymi peer-to-peer. Dlatego też blockchain, jako ten termin jest używany w całym tekście, może być postrzegany jako rozwiązanie problemu podwójnego wydatkowania w rozproszonym systemie ksiąg rachunkowych peer-to-peer.

Rozwiązywanie podwójnych wydatków jako przykład naruszonej integralności w rozproszonych systemach peer-to-peer

W tym kontekście określono architekturę systemu, ale domena aplikacji nie została określona. Dlatego rozwiązania na tym poziomie koncentrują się na osiągnięciu i utrzymaniu integralności rozproszonych systemów peer-to-peer, niezależnie od ich konkretnego zastosowania. Jednak konkretne użycie rozproszonego systemu peer-to-peer określa znaczenie integralności. Na przykład prosta aplikacja do udostępniania plików może uwzględniać różne aspekty definiowania integralności w porównaniu do systemu zarządzającego własnością w walucie cyfrowej. Dlatego na pytanie, czy pakiet technologii blockchain jest właściwym narzędziem do osiągnięcia i utrzymania integralności systemu, nie można odpowiedzieć bez znajomości konkretnych celów aplikacji. Dlatego może być możliwe, że w określonych obszarach zastosowania rozproszonych systemów peer-to-peer inne technologie, struktury danych i algorytmy są bardziej odpowiednie do osiągnięcia i utrzymania integralności

Uwaga

Problem podwójnych wydatków jest wyraźnym przykładem naruszenia integralności w rozproszonych systemach księgowych peer-to-peer, a technologia blockchain jest narzędziem służącym do jego rozwiązania.

Wykorzystanie podwójnych wydatków

U nas termin podwójne wydatki odnosi się do podatności, która może pojawić się w czysto rozproszonych systemach księgowych peer-to-peer.

Perspektywy

Ten krok wyjaśnił podwójne wydatki i podkreślił znaczenie blockchain dla osiągnięcia integralności w czysto rozproszonych systemach peer-to-peer. Kolejne kroki koncentrują się na tym, jak blockchain osiąga i utrzymuje integralność.

PODSUMOWANIE

•  Pojęcie podwójnych wydatków jest dwuznaczne; ma różne znaczenia.
•  Podwójne wydatki mogą odnosić się do:
- Problem spowodowany kopiowaniem towarów cyfrowych
- Problem, który może pojawić się w rozproszonym systemie ksiąg rachunkowych peer-to-peer
- Przykład naruszenia integralności rozproszonych systemów peer-to-peer
•  U nas termin podwójne wydatki odnosi się do podatności na czysto rozproszony system ksiąg rachunkowych typu peer-to-peer.
•  Blockchain jest sposobem na rozwiązanie problemu podwójnych wydatków.