區塊鏈避免雙花

Ⅰ 在區塊鏈中，雙花問題是什麼問題呢

• 什麼是雙花問題呢？

雙花問題，簡單講就是一筆錢能被花兩次三次很多次。為什麼雙花問題會成為比特幣系統裡面一個這么重要的問題呢？

原因就在於：比特幣，是虛擬貨幣，它是虛擬的，通過代碼形式呈現出來的，是可以被復制下來的。一旦被攻破了代碼漏洞，那麼就可以循環使用同一筆比特幣，這樣一來，比特幣這種「錢」就會變得很雞肋。

我們想一下，要是一筆錢可以花很多次，你有500塊錢，你去買一件500塊錢的衣服，還能循環使用，再去買一雙500塊錢的鞋，這樣一來，錢還能叫錢嗎？

所以，中本聰在設定比特幣系統的時候，他所有的技術手段基本上都是圍繞著解決

「雙花問題」的，來保護比特幣作為一種貨幣，它自身的一個支付手段職能。

其實，這個雙花問題在我們現在的中心化世界裡面根本不是問題，因為有銀行，錢的交易結算都是通過銀行，很安全，有問題直接找銀行。

但是，在去中心化世界裡面呢，沒有銀行這樣一個中心機構，還必須保證一筆錢只能花一次，怎麼樣實現在去中心化的前提下，杜絕「雙花問題」呢，這是一個難題。

這里插一句，中本聰為什麼如此執著的追求「去中心化」呢，自找煩惱嗎？不是，他希望能夠通過去中心化，來解決一些社會問題，其中最主要的問題就是：因為權力機構過量發行貨幣造成的通貨膨脹。

所以，我們總結一下他的邏輯：中心化的貨幣增發導致通貨膨脹——所以我們要實現去中心化——去中心化要面臨很多問題，最大的問題是雙花問題——所以我們要解決雙花問題——怎麼解決雙花問題？

這里，中本聰就引入了UTXO和「時間戳」概念，依靠這兩種手段來解決雙花問題。

Ⅱ 入門科普：什麼是雙花

想要了解區塊鏈，首先要熟悉區塊鏈相關的各種名詞。就比如我們今天講到的「雙花」，可能有人就要問，雙花是什麼花？哈哈哈，開玩笑，讓我們來學習一下什麼是「雙花」吧。

01

「雙花」是什麼？

雙重支付又名「雙花」，也就是雙重花費的意思。 舉個例子：如果我錢包裡面有100元，我可以去購買等值的物品。當我去商店後，發現台燈和桌子都是100元，那我只能買其中一樣東西。而我們所說的雙花問題，正好與之相反，同樣的100元，我可以購買兩樣東西。

在加密貨幣系統中，由於數據的可復制性，使得系統可能存在同一筆數字資產被重復使用的情況 ，這也稱之為雙花，又叫雙重消費攻擊。

02

雙花問題是如何發生的？

在區塊鏈系統中，雙花問題會在以下情況下出現：

1、由於共識機制導致區塊確認時間長，用一個數字貨幣去進行一次交易，可以在這筆交易還未被確認完成前，進行第二筆交易。

2、 控制算力來實現雙花 ，第一次交易被驗證通過並被記錄入區塊後，在該網路中有更高的算力驗證出新的更長鏈條，在該鏈條中這筆錢被第二次花費，由於第二次花費的區塊鏈條更長使第一次交易區塊所在鏈條為無效鏈條，這樣一來，第一次交易所在的區塊鏈被區塊鏈網路放棄，第一次花費的錢就又回到自己賬戶了，就導致了雙花問題。

03

比特幣如何避免雙花問題？

為了解決雙花問題，我們日常的數字資產使用依賴於第三方信任機構進行。這類機構對數據進行中心化管理，並通過實時修改賬戶余額的方法來防止雙重支付的出現。而作為去中心化的點對點價值傳輸系統， 比特幣通過UTXO、時間戳等技術的整合來解決雙花問題。

1、首先每筆交易都要先確認對應比特幣之前的情況，要檢查它是否存在於用戶的UTXO中。如果不在，那麼該交易會被系統拒絕。

2、如果用戶用同一筆UTXO付給兩個人，系統中的節點只確認先接收到的那一筆。

3、當兩筆時間上很接近的交易被不同節點確認，區塊鏈將發生分叉。剩餘節點選擇在他們認為的最長鏈上構建新的區塊。

4、當其中一筆交易被6個節點確認後，它將成為系統最長鏈，可以認為這筆交易獲得了最終的確認。

Ⅲ 鍖哄潡閾炬妧鏈涓昏佸彲浠ョ敤鍦ㄥ摢浜涜屼笟鏈変粈涔堜紭鍔

鍖哄潡閾炬妧鏈鍙浠ヨ繍鐢ㄥ湪寰堝氳屼笟錛岀涓縐嶆槸淇濋櫓琛屼笟錛屽湪榪欎釜琛屼笟閲岋紝浜轟滑鍦ㄩ噾鋙嶉嗗煙鐨勫緢澶氭柟闈㈤渶瑕佷嬌鐢ㄥ彲淇＄涓夋柟錛屾瘮濡傛墭綆′漢銆佹敮浠樻湇鍔℃彁渚涘晢銆侀庨櫓奼囬泦鑰咃紙淇濋櫓鍏鍙革級銆傚彲淇＄涓夋柟鍦ㄩ噾鋙嶉嗗煙鍙浠ユ湁涓嬪垪鐨勪竴浜涚敤澶勶細1銆佽瘉鏄庝氦鏄撶殑鐗╁搧瀹為檯瀛樺湪銆2銆侀伩鍏嶅氶噸浜ゆ槗錛屼婦涓渚嬪瓙錛屾湁浜烘妸鍚屾牱鐨勭墿鍝侀攢鍞涓ゆ★紝鎴栬呭弻鑺3銆佷負浜嗛伩鍏嶇籂綰鳳紝璁板綍浜ゆ槗鍘嗗彶銆4銆佷綔涓烘満鏋勬湇鍔′細鍛樻垨鑰呮垚鍛樺傛灉瀵硅繖欏規妧鏈鐨勪俊浠繪寔緇澧為暱錛屽尯鍧楅摼灝嗗彲浠ュ緢濂藉緱鏇誇唬鍙淇＄涓夋柟鐨勪袱涓瑙掕壊錛岃繖鏍峰仛灝卞彲浠ラ槻姝㈠氶噸浜ゆ槗鍜屾彁渚涙墍鏈変氦鏄撶殑鍙楠岃瘉鍏寮璁板綍銆傛ｅ湪鍑虹幇鐨勫簲鐢錛屾瘮濡傛櫤鑳藉悎綰﹀拰鍘諱腑蹇冨寲鐨勮嚜娌葷粍緇囷紝灝嗘潵涔熸湁鍙鑳藉厑璁稿尯鍧楅摼鎵婕旇嚜娌葷粍緇囩殑瑙掕壊銆
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Ⅳ 區塊鏈鼻祖比特幣之8：分叉帶來的雙花支付、51%攻擊與解決辦法

分叉

前面講到了比特幣通過區塊鏈+工作量證明的獨特設計來解決了時間順序，但是不能保證在同一時刻有兩個節點算出了正確的解，雖然這種可能性很低很低。這就帶來了區塊的分叉。

雖然說幾乎同時有兩個節點計算出這一數學問題的可能性微乎其微，但是仍然存在這樣的可能性，所以分叉就以為著同一個區塊的後面可能會跟上兩個不同的區塊。

規則的打破一直要到下一個區塊被人解開。則會立即轉向最長的區塊，而那些短的區塊則會被拋棄。數學問題使得區塊很難被同時拆解。要連續發生多次更是困難。最終區塊鏈會穩定下來。也就是說所有人對最後幾個區塊順序達成共識。分叉意味著，譬如，若你的交易出現在較短的支鏈，它就會失去進入區塊鏈的位置。一般而言，只代表他會回到未確認交易池。然後被納入到下一個區塊。

比特幣網路如何解決分叉帶來的雙花支付

可惜，交易失去區塊位置的潛在可能，給了本來定序系統防範的重復支付攻擊機會。考慮下面的一個攻擊者A，其首先用自己的比特幣交換B節點的貨物，其立即又支付給自己。然後其通過努力的製造更長的鏈條來讓自己的支付替代掉B節點的支付，從而實現了雙重支付，B節點既得不到錢，還失去了貨物。

這時交易會退回到未確認池中，因為A節點已經利用參照同樣的input交易取而代之。節點就會認為Bob的交易無效。因為已使用掉。

你可能會猜測A節點會預先的計算出一支區塊鏈，然後抓住時機發布到網路。但是每個區塊的數學謎題阻擋了這個可能性。如前面所訴，解開區塊是猜測出一個隨機數的過程。一旦得出答案，解出的哈希值就會成為指紋一樣的區塊識別。只要區塊內容有一丁點變化，下一個區塊的參考值就會完全不同。此機制的結果就是無法在區塊鏈中置換區塊。在得到前一個區塊之前，下位區塊無法被解開。前一個區塊的指紋也是雜湊函數的引數之一。

同時，該工作量證明機制還解決了在集體投票表決時，誰是大多數的問題。如果決定大多數的方式是基於IP地址的，一IP地址一票，那麼如果有人擁有分配大量IP地址的權力，則該機制就被破壞了。而工作量證明機制的本質則是一CPU一票。「大多數」的決定表達為最長的鏈，因為最長的鏈包含了最大的工作量。如果大多數的CPU為誠實的節點控制，那麼誠實的鏈條將以最快的速度延長，並超越其他的競爭鏈條。如果想要對業已出現的區塊進行修改，攻擊者必須重新完成該區塊的工作量外加該區塊之後所有區塊的工作量，並最終趕上和超越誠實節點的工作量。我們將證明，設想一個較慢的攻擊者試圖趕上隨後的區塊，那麼其成功概率將呈指數化遞減。另一個問題是，硬體的運算速度在高速增長，而節點參與網路的程度則會有所起伏。為了解決這個問題，工作量證明的難度(the proof-of-work difficulty)將採用移動平均目標的方法來確定，即令難度指向令每小時生成區塊的速度為某一個預定的平均數。如果區塊生成的速度過快，那麼難度就會提高。

如果有一台超級電腦，能夠在區塊解題中獲勝？

即便是一台超級電腦，或者時幾百上千台電腦也很難贏得解一個區塊的勝利，因為競爭對手不是任一台電腦，而是整個比特幣網路。你可以用買彩票來比擬。操作千百台電腦，如同買了千百張彩票一樣。

51%攻擊是指的什麼

根據前面的例子，我們知道，要想有50%的概率領先其他人解題得到勝利，就需要掌握全網50%以上的算力。要連續領先他人解出區塊，掌握的運算能力還需要高得多。所以區塊鏈中的交易是受到數學競賽所保護。惡意用戶必須和整個網路較量。區塊連接建立的結果，使得在支鏈越前方的交易越安全。惡意的用戶必須在更長的時間贏過全網路，來達成重復支付，替換前面的區塊鏈。所以，系統只有支端末尾易受到重復支付攻擊。這也是為什麼系統建議多等幾個區塊，才能確認收款成功。

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Ⅳ 區塊鏈的作用和特點是什麼

1.任何節點都可以創建交易，在經過一段時間的確認之後，就可以合理地確認該交易是否為有效，區塊鏈可有效地防止雙花問題的發生。
2.對於試圖重寫或者修改交易記錄而言，它的成本是非常高的。
3.區塊鏈實現了兩種記錄：交易（transactions）以及區塊（blocks）。交易是被存儲在區塊鏈上的實際數據，而區塊則是記錄確認某些交易是在何時，以及以何種順序成為區塊鏈資料庫的一部分。交易是由參與者在正常過程中使用系統所創建的（在加密數字貨幣的例子中，一筆交易是由bob將代幣發送給alice所創建的），而區塊則是由我們稱之為礦工（miners）的單位負責創建。

Ⅵ 區塊鏈有多重要

區塊鏈以其精巧的設計理念和思維，能夠推進經濟 社會 相關領域規則體系重構，改變人與人、人與組織、組織與組織之間的協作關系和利益分配機制；同時區塊鏈技術能夠有效解決「雙花問題」，即避免同一筆數字資產因不當操作被重復使用的情況。

這為解決數字資產確權和交易流通提供了解決方案，可以突破制約數字發展的數字資產確權和雙花等問題，構建形成適應數字經濟發展的新型生產關系，這成為區塊鏈技術最重要的價值所在。

01 減少交易中間環節，促進降本增效

經濟 社會 生活各個領域存在大量尋租性中介組織，其中一些組織並不創造真實價值，而是僅僅通過對業務信息或數據的壟斷謀取利益，人為增加了不必要的交易環節和成本。

通過區塊鏈的創新應用，可以構建基於技術的經濟行為自組織機制來代替部分中介機構的業務作用，可以大幅提升數據獲取、共識形成、記賬對賬、價值傳遞的效率，進一步打通上下游產業鏈，大幅減少不必要的中介組織和中間環節，提升各行業供需有效對接效率，為 社會 公眾和商事主體減負松綁，促進實體經濟降本增效。

02 助力數字資產確權，激發創新活力

在數字經濟時代，數據資源正變得越來越重要。2019年，我國已經正式將數據作為同勞動、資本、土地、知識、技術、管理同等重要的七大生產要素之一，推進建立數據要素市場制度。

但由於數據確權難、追溯難、利益分成難，數據還無法實現市場化高效配置和有序流通，嚴重製約數字經濟的發展。

基於區塊鏈的分布式、不可篡改、可追溯、透明性、多方維護、交叉驗證等特性，數據權屬可以被有效界定，數據流通能夠被追蹤監管、數據收益能夠被合理分享，為數據生產要素及其他數字資產的高效市場化配置掃除障礙，有望扭轉當下數據擁有、使用和利益分配日趨集中化的趨勢，推動整個 社會 和數字經濟向著更加可信、共享、均衡的方向發展，進一步釋放數字經濟創新活力。

03 縮短了信任的距離，拓展協作空間

人類近代生活方式的改變與進步，無不與科學技術的發展有著直接的關系。 科技 革命總是辯證地在擴展人類活動疆域的同時縮短彼此的距離。每一次重大的 科技 變革總是伴隨著某種意義上「距離」坍塌，從而為人們帶來了便利。

例如，交通工具的發明拓展了人類的活動半徑縮短了人們地理上的距離；通信工具的發明拓展了人類的「對話」半徑縮短了物理上的距離；互聯網的發明拓展了人類獲取信息的半徑縮短了信息的距離；人工智慧的發明拓展了認知的半徑縮短了認知世界的距離。

區塊鏈縮簡訊任的距離

如今，區塊鏈為我們帶來了一次新的半徑拓展。區塊鏈可以不依託權威中心和市場環境形成基於密碼演算法的信任機制，使得遠隔萬里、從未謀面乃至永不會謀面的陌生人能夠建立信任關系，拓展了人類信任的半徑，從而使得陌生人合作成為可能。

尤其是在一些市場機制不健全、信用體系缺失的地區和領域，區塊鏈技術的價值更顯珍貴。區塊鏈技術使得陌生主體之間能夠建立基於技術約束的生產關系，使得在陌生環境下開展商業合作成為可能，有望激發出一系列新的業務模式。

04 驅動互聯網革命，加快價值傳遞

21世紀的頭20年，人類 社會 經歷了互聯網的全面洗禮和再造，「互聯網+」使得相關行業領域產生了天翻地覆的變化，人們的生活因互聯網而更加便捷，經濟活動因互聯網而更加活躍， 社會 因互聯網而更加公平開放。

然而，互聯網主要解決的是信息的傳播問題，信息內容的真假還難以判斷，數字資產的轉移還存在很多制約障礙。互聯網在帶來巨大便利的同時，也充斥著越來越多的虛假信息，甚至成為各種新型欺詐行為的溫床，人們在越來越依賴互聯網的同時，也越來越戒備互聯網。

基於區塊鏈技術可以構建基於技術約束的下一代可信任互聯網，解決傳統互聯網的陌生人信任問題，將會讓數字資產在互聯網上高效地流通。基於區塊鏈技術可以有效保護互聯網上的數字資產和知識產權，人與人之間進行資產交易會如同發郵件一樣便捷，人們會因為區塊鏈技術的創新而對高度依賴的互聯網放下戒備之心，互聯網將誕生更多有價值的應用。

05 強化誠信體系約束，凈化市場環境

區塊鏈是構建信任的機器。通過推動區塊鏈和實體經濟深度融合，可打造便捷高效、公平競爭、穩定透明的市場環境。區塊鏈技術不可篡改、可追索的技術特徵可在市場機制不完善和誠信體系不健全的地區和領域發揮十分重要的信任機制創新作用。

在傳統模式下，市場監管的工作量大、執行難度高，由於行政執法資源及監管手段的不足，被 社會 大眾廣為痛恨的老賴現象、假貨現象、欺詐行為屢禁不止、難以杜絕。

區塊鏈技術可形成無須中介機構和法律法規為前提條件的自組織和自監管機制，其分布式賬本的不可篡改、不可抵賴、不可操控性事實上起到了對各類經濟行為進行技術監管的作用。

這有利於解決中小企業貸款融資難、銀行風控難等問題；通過全程記錄商品生產和交易流通過程，大幅降低假冒偽劣、以次充好等各類市場欺詐行為，解決市場監管難等問題。

【本文來源於人民出版社出版的《信息化領域前沿熱點技術通俗讀本》】

Ⅶ 『雙花』攻擊

什麼是雙花？

「雙花」，即一筆錢被花了兩次或者兩次以上，也叫「雙重支付」。通俗的理解，「雙花攻擊」（double spend attack）又叫「雙重消費攻擊」，即同一筆資金，通過某種方式被花費了兩次，取得了超過該筆資金的服務。

在數字貨幣系統中，由於數據的可復制性，使得系統可能存在同一筆數字資產因不當操作被重復使用的情況。

雙花是如何發生的？

眾所周知，區塊鏈節點始終都將最長的鏈條視為正確的鏈條，並持續工作和延長它。如果有兩個節點同時廣播不同版本的新區塊，那麼將在率先收到的區塊基礎上進行工作，但也會保留另外一個鏈條，以防後者變成最長的鏈條。等到下一個工作量證明被發現，其中的一條鏈條被證實為是較長的一條，那麼在另一條分支鏈條上工作的節點將轉換陣營。

雙花簡單說就是花兩次。雙花是如何實現的呢？分為兩種情況：

（1）在確認前的雙花。零確認的交易本來就可能最後沒有寫入區塊鏈。除非小額，最好至少等確認即可規避此類雙花。

（2）在確認後的雙花。這就要控制超50%算力才能實施。即類似於一個小分叉，將給一個商店的交易放入孤立區塊中。這種確認後雙花，很難實施，只是理論上可行。

雙花攻擊案例

2018年曾經發生了比特幣黃金（BTG）的雙花攻擊。BTG當時是全球第27大加密貨幣，流通市值為50億人民幣。2018年5月16日以來，攻擊者對BTG網路成功實施了雙花攻擊，謀取了超過38.8萬的BTG的暴利。

攻擊者控制BTG網路上51%以上的算力，控制算力期間，把一定數量的BTG發給自己在交易所的錢包，這條分支我們命名為分支A。同時，又把這些BTG發給另一個自己控制的錢包，這條分支我們命名為分支B。分支A上的交易被確認後，攻擊者立馬賣掉BTG，拿到現金。隨後，攻擊者在分支B上進行挖礦，由於其控制了51%以上的算力，很快分支B的長度就超過了分支A的長度，分支B就會成為主鏈，分支A上的交易就會被回滾恢復到上一次的狀態。攻擊者之前換成現金的那些BTG又回到了自己手裡，這些BTG就是交易所的損失。這樣，攻擊者就憑借50%以上的算力控制，實現了同一筆加密貨幣的「雙花」。