比特币（和其他数字货币）的双重支出问题是什么？

由于只存在一定数量的现金，不可能将法定货币加倍消费。而且，您不能同时在两个不同的地方花费同一张钞票。但是，从理论上讲，您可以在完全相同的时间将相同的数字代码和签名发送给两个不同的人-这就是“双重支出问题”。

如果数字货币可以被伪造，它将变得一文不值。这称为双重支出问题，而比特币是解决该问题的第一个协议。由于数字货币仅以电子方式存储，因此复制文件似乎很容易，这将使复制本质上难以防止。这肯定会影响数字货币的价值，因为重复交易的问题将使整个生态系统失效。这个问题被称为双重支出。

什么是双重支出问题？

比特币技术词汇表为双重支出提供了以下定义：它是一种使用与已经广播的交易相同的输入的交易。当只有一笔交易记录在区块链中时，将裁定重复，欺骗或转换的尝试。换句话说，双花意味着两次花相同的钱。

如果您去最近的咖啡店并且在那儿花费10美元，则需要现金支付。当您用10美元的钞票付款时，服务提供商会立即确认您的付款，您会收到咖啡以换取这笔钱。所以现在您不能再花10美元了，因为您不再拥有它们。

但是，比特币是一种数字货币，而不是实物现金。因此，有可能复制并重新广播BTC交易。这就打开了一个可能性，即它的所有者可能会花费相同的BTC两次。

当您支付现金时，其他人会立即确认并验证您的付款。但是对于像BTC这样的数字货币，如果缺少此验证机制，则可能导致双重支出。任何人都可以复制该数字货币并在其他地方付款。这就是为什么我们需要区块链来防止比特币被双重花费。

区块链协议基本上是一种治理形式。区块链管理数据分类账，例如交易数据。因为区块链软件可以为我们管理这件事，所以我们不再需要第三方（例如政府或银行）来做到这一点。这就是使（大多数）区块链去中心化的原因。比特币区块链的协议基于民主，这意味着网络上的大多数参与者（矿工）将能够决定区块链的哪个版本代表了事实。

当将交易从未经确认的交易池中取出并放入区块链时，将检查其有效性。因此，假设事务A从池中退出。它似乎是有效的（因为我有一个BTC）并将其插入到区块链中。现在，事务B被从池中拉出。这是无效的，因为我没有要花费的比特币，也没有得到确认。但是，如果A和B的验证过程同时发生怎么办？这意味着两次交易都表明我有钱。在这种情况下，我们将有2个区块链分支，并且一场比赛将开始–第一个获得下一个确认块的比赛将获胜。如果他们也同时到达下一个街区，我们将进行另一场比赛，依此类推。这就是为什么建议在确认交易完成之前等待6次确认的原因。这场比赛发生六次以上的可能性很小。因此，最终我们将有一个明确的获胜者，只有一项交易将得到确认。在解决这场竞赛之前，这两项交易均存在以下风险：被取消。

如何双倍消费比特币？

双重支出是指发送到比特币网络的两个不同的交易试图花费相同的账户余额。比特币通过先确认哪个交易包含在区块中而自然地防止了这种情况。

如果使用相同的私钥和相同的资金将两个交易发送到网络中，但发送到不同的地址，则随着交易在网络中传播，网络的一半将接受一个交易。

通过网络的哪一侧首先将两个事务之一解析为一个块来解决这种情况。

因此，如果您尝试两次花费硬币-一次到一个商人，一次回到您控制下的另一个地址，那么您大约有50％的机会重新获得钱并免费获得产品（如果机会有利于您的地址，是比特币网络的共识）。

但是，这取决于哪个事务进一步传播到网络中。例如，如果事务A首先到达十个挖掘节点，它们控制着80％的网络哈希功率，而另一个事务仅达到20％，那么事务A将有80％的机会被包含在下一个区块中并成为确认的事务。

双重支出攻击

当人们尝试有意利用此漏洞时，称为“双重消费”攻击。

51％攻击或双花攻击是指区块链上的一个矿工或一组矿工试图将其加密货币花费在该区块链上两次。通过让所有矿工（处理网络交易的计算机）就称为区块链的共享账本达成共识来保证比特币的安全。比特币节点相互查看，以验证它们正在处理的是有效的区块链。如果大多数矿工由一个实体控制，那么他们将有权（至少试图）决定哪些交易获得批准或不批准。这将允许他们阻止其他交易，并允许他们自己的硬币被多次消费。

攻击者将能够阻止新交易获得确认，从而使他们停止部分或全部用户之间的付款。他们还可以撤消在控制网络时完成的交易，这意味着他们可以双倍花费硬币。

但是，达到51％的网络控制并不是成功的保证，这只是成功的关键。这是一个有趣的概念，因为它在理论上是可能的。该网络是免费开放的，因此，如果某人具有足够的计算能力（这将花费大量金钱），则没有比特币授权来阻止他们这样做。如果成功进行了这种攻击，将失去对货币的信心，其价值也会瓦解。

实际上，这些攻击极难执行。如上所述，与网络其余部分的总和相比，矿工将需要更多的散列能力。考虑到比特币区块链上有数百万名矿工的事实，恶意矿工将不得不在挖矿硬件上花费大量资金才能与网络的其余部分竞争。即使是世界上最强大的计算机，也无法与该网络上的总计算能力直接竞争。而且还有无数其他阻碍执行51％攻击的障碍。例如，被捕和被起诉的风险，电费，所有采矿硬件的租用空间和存储，掩盖您的足迹并洗钱。这样的操作对于攻击者可能获得的回报来说，仅仅是太多的成本和精力，

他们几乎肯定不能创造新的硬币或改变旧的区块，因此，即使事实证明具有极高的破坏性，但51％的攻击也可能不会彻底摧毁比特币或另一种基于区块链的货币。

比特币如何防止双重支出？

过去，只能通过使用中央第三方来避免电子交易中的双重支出。

Bakkt宣布比特币期货交易的可选产品

Bakkt在12月9日宣布，它将开始进行比特币期货交易的期权合约。 Bakkt这次解释说，它将发布基于比特币期货的第一选择权交易，投资者可以将其用于比特币风险对冲以及成本和资本效率

比特币是第一个无需双重使用即可解决双重支出问题的平台，它是通过发明现在称为区块链技术的平台来实现的。区块链的名称来源于网络上交易的方式。所有交易均以“块”方式处理，然后按顺序添加到链中。

尽管比特币解决了被复制和花费两次的问题，但区块链本身并不能防止双重支出。相反，所有发布到区块链的交易均通过确认过程进行验证和保护。确认交易后，该交易不可撤消并公开发布。

用比特币术语来说，“块”是永久记录数据的文件。所有最近的交易都被写入块中，就像在交易所上的股票交易分类账一样。术语“区块链”是指由比特币网络的所有成员公开（但匿名）共享的虚拟账本。任何涉及Blockchain.info的经济交易都允许用户浏览比特币区块链并仅审查数量交易；有关买卖双方的信息均受到保护。比特币使用高级AES加密来防止外部来源访问或更改分类帐。

所有比特币钱包都通过区块链即时更新。正如比特币网站所指出的那样，“区块链的完整性和时间顺序是通过加密来执行的。”

区块链是一个开放且不变的分类帐，可确保通过矿工确认的输入完成交易。确认使每个唯一的比特币及其后续交易合法。如果尝试重复交易，则原始块的确定性功能将发生变化，从而表明网络是伪造的并且不会被接受。

如果要尝试将一百比特币发送给对等方，则交易将首先位于未确认的池中，等待添加到链中。一旦到了该块被传输的时间，网络中的每台计算机（或节点）便会进行验证。

在这里，如果发生双重支出，通常会将第一笔交易添加到区块链中，但是整个网络将拒绝第二次及后续交易，从而避免了潜在的双重支出。

有多种方法可以防止这种情况发生-钱包运营商（如Electrum Bitcoin Bitcoin Wallet）保持牢固的链接到挖掘节点以传播其直接馈入的交易-因此，花费相同输出的另一笔交易不会被欺诈地馈送到网络中。

双重支出数字货币的解决方案：

1.工作量证明（PoW，由BTC，BCH和LTC使用）；

工作量证明（PoW）是区块链网络中的原始共识算法。该算法用于确认交易并产生新的区块链。借助PoW，矿工相互竞争以完成网络上的交易并获得奖励。主要工作原理是一个复杂的数学难题，并且可以轻松证明该解决方案。

PoW问题或数学方程式的答案称为哈希。随着网络的发展，它面临着越来越多的困难。这些算法需要越来越多的哈希能力来解决。因此，任务的复杂性是一个敏感的问题。如果矿工设法解决难题，就会形成一个新的区块。交易被放置在此块中并被视为已确认。

工作量证明被用于许多加密货币中。作为比特币的第一个，它为这种共识奠定了基础。难题是Hashcash。该算法允许根据网络的总功率来改变拼图的复杂性。形成块的平均时间为10分钟。基于比特币的加密货币（例如Litecoin）具有类似的系统。

PoW的另一个大型项目是以太坊。鉴于在以太坊平台上实施了四个项目中的几乎三个，因此可以肯定地说大多数区块链应用程序都使用PoW共识模型。

2.权益证明（PoS，由Cardano，Stellar和最终以太坊使用）；

权益证明（PoS）概念指出，一个人可以根据他或她持有的硬币数量来挖掘或验证大宗交易。这意味着矿工拥有的比特币或山寨币越多，他或她拥有的采矿能力就越强。在该系统中验证交易并创建新块的用户称为伪造者。

为了验证交易并创建区块，伪造者必须首先将自己的硬币放在“赌注”上。可以将其视为托管帐户中的资产：如果他们验证了欺诈交易，那么他们将失去其资产以及将来作为伪造者参与的权利。一旦伪造者增加了股份，他们就可以参与伪造过程，并且由于他们已经拥有了自己的资金，因此从理论上讲，他们有动机验证正确的交易。

3.Ripple共识过程（RCP，由Ripple使用）。

在RCP中，审计师受到明确信任，从而消除了他们张贴抵押品的需要，同时消除了补偿的需要。结果，他们缺乏在工作量证明和权益证明系统中看到的成为领导者的大部分动机。无需为领导者付款，就可以实现非常不同的选择协议。

RCP负责人的选择始于每个审核员，向其信任的同级提议一个更新，该更新包括一组将写入日志的交易。收到所有建议后，审核员将决定在下一轮中使用哪个建议。具有优先多数支持的那些提案被优先考虑。换句话说，审计师会根据获得最多支持的提案来更改选择。这个过程将持续进行多轮，直到出现明显的多数。此多数的阈值是可调整的，但在Ripple网络上使用的默认值为80％。

由于单个提案迅速成为首选方案的方式，此过程被称为“雪崩”。使用雪崩共识，再加上审计师仅需听取少数几个受信任的同行的事实，便可以进行非常快速的交易确认。

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