อธิบายเรื่องการใช้จ่ายซ้ำและฉันทามติของ BLOCKCHAIN

การใช้จ่ายซ้ำซ้อนเป็นความเสี่ยงพื้นฐานในระบบสกุลเงินดิจิทัล ซึ่งผู้ใช้พยายามใช้จ่ายในหน่วยเงินเดียวกันมากกว่าหนึ่งครั้ง ซึ่งแตกต่างจากเงินสดที่ไม่สามารถทำสำเนาหรือนำกลับมาใช้ซ้ำได้พร้อมกัน ข้อมูลดิจิทัลสามารถถูกคัดลอกได้ ซึ่งเป็นความท้าทายเฉพาะตัวในการรักษาความสมบูรณ์ของสกุลเงินในระบบแบบกระจายศูนย์

ในระบบการเงินแบบดั้งเดิม หน่วยงานกลาง เช่น ธนาคารหรือผู้ให้บริการชำระเงิน จะรักษาบัญชีแยกประเภทกลางเพื่อป้องกันธุรกรรมซ้ำซ้อน อย่างไรก็ตาม สกุลเงินดิจิทัลทำงานโดยไม่มีตัวกลางดังกล่าว ทำให้การป้องกันการใช้จ่ายซ้ำซ้อนเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่เทคโนโลยีบล็อกเชนสามารถจัดการได้

โดยพื้นฐานแล้ว การใช้จ่ายซ้ำซ้อนเกี่ยวข้องกับการใช้ประโยชน์จากความล่าช้าระหว่างการส่งธุรกรรมและการยืนยันบนเครือข่าย ผู้ไม่ประสงค์ดีอาจพยายามย้อนกลับธุรกรรมหลังจากได้รับสินค้าหรือบริการ ส่งผลให้ทั้งสกุลเงินและสินค้าถูกเก็บไว้

ปัญหานี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับสกุลเงินดิจิทัลแบบเพียร์ทูเพียร์ เช่น บิตคอยน์ ซึ่งผู้ใช้ทำธุรกรรมโดยตรง หากไม่มีกลไกป้องกัน สกุลเงินดิจิทัลอาจถูกควบคุมผ่านการทำซ้ำ ซึ่งนำไปสู่การลดค่า การสูญเสียความน่าเชื่อถือ และระบบล้มเหลว

ประเภทของการโจมตีแบบใช้จ่ายซ้ำ

• การโจมตีแบบแข่งขัน: ผู้โจมตีจะส่งธุรกรรมสองรายการติดต่อกันอย่างรวดเร็วไปยังผู้รับที่แตกต่างกันโดยใช้เหรียญเดียวกัน โดยมีเป้าหมายให้รายการหนึ่งยืนยันในขณะที่อีกรายการหนึ่งย้อนกลับ
• การโจมตีแบบฟินนีย์: นักขุดจะขุดบล็อกที่มีธุรกรรมฉ้อโกงก่อน จากนั้นจึงใช้เหรียญเดียวกันนี้ในร้านค้าปลีกอย่างรวดเร็วก่อนที่จะเผยแพร่บล็อก
• การโจมตี 51%: หากผู้โจมตีสามารถควบคุมพลังการขุดของเครือข่ายได้มากกว่าครึ่งหนึ่ง พวกเขาสามารถแก้ไขประวัติของบล็อกเชน ซึ่งมีผลให้ธุรกรรมย้อนกลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ด้วยช่องโหว่เหล่านี้ โปรโตคอลความปลอดภัยที่แข็งแกร่งจึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าธุรกรรมจะเสร็จสิ้นและรักษาความน่าเชื่อถือในความสมบูรณ์ของสกุลเงิน

กลไกฉันทามติเป็นหัวใจสำคัญของความสามารถของบล็อกเชนในการป้องกันการใช้จ่ายซ้ำซ้อน โปรโตคอลเหล่านี้ช่วยให้เครือข่ายแบบกระจายสามารถตกลงกันเกี่ยวกับความถูกต้องและลำดับของธุรกรรมได้โดยไม่ต้องพึ่งพาหน่วยงานกลาง

ในระบบบล็อกเชนส่วนใหญ่ ธุรกรรมจะถูกจัดกลุ่มเป็นบล็อกที่อ้างอิงบล็อกก่อนหน้า ก่อตัวเป็น "ห่วงโซ่" ตามลำดับเวลา ก่อนที่จะเพิ่มบล็อกเข้าไปในบล็อกเชน ผู้เข้าร่วมเครือข่าย (หรือที่เรียกว่าโหนดหรือนักขุด) จะต้องตกลงกันว่าธุรกรรมภายในนั้นถูกต้องและไม่เคยถูกบันทึกไว้มาก่อน การตรวจสอบความถูกต้องร่วมกันนี้คือสิ่งที่ฉันทามติรับรอง

หลักฐานการทำงาน (Proof-of-Work: PoW)

บิตคอยน์และคริปโทเคอร์เรนซีอื่นๆ อีกหลายตัวใช้กลไกฉันทามติที่เรียกว่าหลักฐานการทำงาน (Proof-of-Work) โดยนักขุดจะแข่งขันกันเพื่อแก้โจทย์คณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน ผู้ที่แก้โจทย์ได้ก่อนจะได้รับสิทธิ์ในการเพิ่มบล็อกถัดไป เนื่องจากกระบวนการนี้ใช้การประมวลผลที่เข้มข้นและมีค่าใช้จ่ายสูง การแก้ไขประวัติของบล็อกหรือการแทรกธุรกรรมที่มีการใช้จ่ายซ้ำจึงแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยหากปราศจากการควบคุมพลังการประมวลผลทั้งหมดของเครือข่าย

การยืนยันธุรกรรม

แต่ละบล็อกเพิ่มเติมที่ได้รับการยืนยันหลังธุรกรรมจะยิ่งลดโอกาสที่ธุรกรรมจะถูกเปลี่ยนแปลงหรือย้อนกลับ ส่งผลให้ผู้ค้าและผู้ให้บริการมักรอการยืนยันหลายครั้งก่อนที่จะยอมรับธุรกรรมที่เสร็จสมบูรณ์ ใน Bitcoin การยืนยันหกครั้งถือเป็นมาตรฐานสำหรับธุรกรรมมูลค่าสูง

ความไม่เปลี่ยนแปลงผ่านฉันทามติ

ฉันทามติไม่เพียงแต่ตรวจสอบความถูกต้องของธุรกรรมเท่านั้น แต่ยังล็อกธุรกรรมเหล่านั้นไว้ในประวัติของบล็อกเชนอีกด้วย เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงบล็อกใดๆ ก็ตามจะต้องทำการขุดบล็อกถัดไปทั้งหมดอีกครั้ง (ภายใต้ PoW) และต้องบรรลุฉันทามติส่วนใหญ่ ค่าใช้จ่ายและความซับซ้อนจึงทำให้ความพยายามในการใช้จ่ายซ้ำนั้นไม่สมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจและแทบจะเป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิคสำหรับผู้โจมตีส่วนใหญ่

ท้ายที่สุดแล้ว ด้วยการกระจายการตรวจสอบและการใช้ฉันทามติเพื่อบังคับใช้ประวัติศาสตร์เวอร์ชันที่ใช้ร่วมกัน เครือข่ายบล็อกเชนจึงสร้างระบบการเงินที่โปร่งใสและป้องกันการปลอมแปลงที่มีความยืดหยุ่นต่อกิจกรรมฉ้อโกง

แม้ว่า Proof-of-Work จะเป็นกลไกฉันทามติที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด แต่ก็มีการพัฒนาแบบจำลองอื่นๆ เพื่อปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาด ประสิทธิภาพ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ทางเลือกเหล่านี้ยังมีจุดมุ่งหมายเพื่อป้องกันการใช้จ่ายซ้ำ แม้ว่าจะใช้กลยุทธ์ทางเทคนิคที่แตกต่างกันก็ตาม

Proof-of-Stake (PoS)

Proof-of-Stake แทนที่กระบวนการขุดที่ใช้พลังงานสูงด้วยระบบตรวจสอบความถูกต้องโดยอิงตามความเป็นเจ้าของเหรียญ ในแบบจำลองนี้ ผู้ตรวจสอบความถูกต้องจะถูกเลือกให้เสนอหรือยืนยันบล็อกใหม่โดยพิจารณาจากจำนวนคริปโทเคอร์เรนซีที่พวกเขาถือครองและ "Stake" ในเครือข่าย เนื่องจากผู้ตรวจสอบความถูกต้องมีแรงจูงใจทางการเงินในการรักษาความสมบูรณ์ของเครือข่าย — เหรียญที่พวกเขาถือครองมีความเสี่ยง — พฤติกรรมที่เป็นอันตราย รวมถึงการใช้จ่ายซ้ำ จึงกลายเป็นสิ่งที่ทำลายตัวเอง

Ethereum หนึ่งในเครือข่ายบล็อกเชนที่ใหญ่ที่สุด ได้เปลี่ยนจาก PoW เป็น PoS ด้วยการแนะนำการอัปเกรด Ethereum 2.0 การเปลี่ยนแปลงนี้มุ่งหวังที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังเสริมสร้างการป้องกันภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้น รวมถึงการประสานงานกันเพื่อใช้จ่ายซ้ำซ้อน

Delegated Proof-of-Stake (DPoS)

Delegated Proof-of-Stake ซึ่งใช้โดยแพลตฟอร์มอย่าง EOS และ Tron เกี่ยวข้องกับระบบการลงคะแนนเสียงที่ผู้ถือโทเค็นเลือกผู้ตรวจสอบจำนวนเล็กน้อยเพื่อดูแลบล็อกเชน ด้วยการรวมศูนย์ฉันทามติระหว่างตัวแทนที่เชื่อถือได้ DPoS จึงช่วยเพิ่มปริมาณธุรกรรมและความเร็วในการยืนยัน ในขณะที่ยังคงอาศัยแรงจูงใจที่สอดคล้องกันเพื่อป้องกันรายการธุรกรรมที่ไม่ถูกต้องหรือซ้ำซ้อน

Byzantine Fault Tolerance (BFT)

โมเดลที่ใช้ BFT ซึ่งรวมถึง Practical Byzantine Fault Tolerance (PBFT) ช่วยให้โหนดต่างๆ สามารถบรรลุฉันทามติได้ แม้ว่าผู้เข้าร่วมเครือข่ายบางรายจะไม่น่าเชื่อถือหรือเป็นอันตราย โมเดลเหล่านี้พบได้บ่อยเป็นพิเศษในบล็อกเชนแบบได้รับอนุญาตหรือแบบส่วนตัว เช่น บล็อกเชนที่องค์กรต่างๆ ใช้ ซึ่งการระบุตัวตนและความน่าเชื่อถือไว้ล่วงหน้า

เนื่องจากทุกธุรกรรมได้รับการยืนยันผ่านโควรัมของโหนดที่น่าเชื่อถือ และเนื่องจากการรายงานเท็จจะบั่นทอนกระบวนการฉันทามติโดยตรง โมเดลฉันทามติ BFT จึงมักมีความทนทานต่อการพยายามฉ้อโกง เช่น การใช้จ่ายซ้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมขนาดเล็ก

การผสมผสานฉันทามติและการเข้ารหัส

ในโมเดลทั้งหมดนี้ ฉันทามติได้รับการสนับสนุนโดยเครื่องมือเข้ารหัส เช่น ลายเซ็นดิจิทัลและฟังก์ชันแฮช เมื่อนำมารวมกันแล้ว เครื่องมือเหล่านี้จะช่วยให้แน่ใจว่าธุรกรรมจะไม่ถูกเปลี่ยนแปลงเมื่อได้รับการยอมรับ และแต่ละรายการในบัญชีแยกประเภทสามารถติดตามไปยังผู้ริเริ่มได้อย่างเฉพาะเจาะจง

โมเดลฉันทามติที่แตกต่างกันมีทางเลือกที่หลากหลายระหว่างความปลอดภัย ความเร็ว และการกระจายอำนาจ อย่างไรก็ตาม เป้าหมายร่วมกันของพวกเขายังคงเป็นหนึ่งเดียว: เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของบัญชีแยกประเภทและขจัดความเป็นไปได้ของการใช้จ่ายซ้ำซ้อนหรือฉ้อโกง จึงรักษาความไว้วางใจทางการเงินในระบบนิเวศดิจิทัล