Einführung

Kurz gesagt bedeutet Double Spending, dass dasselbe Guthaben für zwei oder mehr Transaktionen verwendet wird. Das Aufkommen der Online-Zahlung stellt sicher, dass die Behörden Maßnahmen ergreifen, um das Auftreten dieses Problems zu verhindern.
Die Existenz von Vermittlern in den traditionellen Zahlungssystemen zwischen Sender und Empfänger, wie Banken und Kreditkartenunternehmen, macht es einfach, Transaktionen zu validieren. Diesen Drittanbietern wird vertraut, dass sie sicherstellen, dass der Absender über genügend Guthaben verfügt, um eine Transaktion durchzuführen, und dass er nicht zwei oder mehr Transaktionen sendet, die nur als eine gegen sein Guthaben zählen.
Das Fehlen eines Vermittlers in Kryptowährung erfordert, dass eine Maßnahme ergriffen wird, um ein solches Risiko zu verhindern, das das System gefährden kann. Bitcoin ist die erste erfolgreiche digitale Währung, die diese Maßnahme durch ihren Proof-of-Work-Mechanismus entwickelt hat.

Das Konzept der doppelten Ausgaben

Sehen wir uns ein Beispiel an, um doppelte Ausgaben weiter zu veranschaulichen. Wenn Janet 30 Dollar als physisches Bargeld für ein Paar Schuhe zahlt, kann sie das gleiche Geld nicht noch einmal ausgeben, weil sie es nicht mehr hat. Sie hat es der Verkäuferin im Laden gegeben. Doppelt ausgeben bedeutet in ihrem Fall, die gleichen 30 Dollar Bargeld, die sie dem Verkäufer gegeben hat, für den Kauf eines anderen Artikels zu verwenden. Dies ist bei physischem Bargeld höchst unwahrscheinlich.
Die Herausforderung bei der Verwendung digitaler Währungen besteht darin, sich vor einer solchen Situation zu schützen, in der Janet möglicherweise die 30 US-Dollar kopieren und immer wieder ausgeben könnte. Nehmen wir an, Janet beschließt, ein Paar Schuhe mit einer digitalen Währung wie Bitcoin zu bezahlen. Es wird einige Zeit dauern, bis die Transaktion validiert ist. Wenn der Sachbearbeiter die Zahlung akzeptiert, bevor die Transaktion bestätigt ist, kann Janet entscheiden, denselben Betrag mit einer höheren Gebühr an ihre Brieftasche zu senden.
Der Laden wird Opfer doppelter Ausgaben, wenn die zweite Überweisung von Janet akzeptiert wird und daher die Zahlung für den Schuh ungültig macht, nachdem sie möglicherweise gegangen ist. Das Akzeptieren einer unbestätigten Transaktion ist eine der Möglichkeiten, Opfer von Doppelausgaben zu werden.

Wie Doppelausgaben in traditionellen Zahlungssystemen verhindert werden

Double Spending wird in den traditionellen Zahlungssystemen durch sogenannte ACID-Datenbankeigenschaften verhindert. ACID ist die Abkürzung für:

1 Atomizität:

Dies impliziert, dass es keine solche Situation gibt, in der das Guthaben eines Benutzers als Ergebnis einer unvollständigen Transaktion unbekannt ist. Die Transaktion wird entweder abgeschlossen oder schlägt fehl. Bei einer Point-of-Sale-Transaktion schlägt die Operation entweder fehl und zeigt eine Nachricht auf dem Point-of-Sale-Gerät an, oder sie geht durch und druckt eine Quittung.

2 Konsistenz:

Konsistenz garantiert, dass Transaktionen nacheinander korrekt ausgeführt werden und dass der Status Ihres Kontos nach einer Transaktion gültig ist. Konsistenz sorgt immer für den korrekten Saldo nach einem abgebuchten Betrag auf Ihrem Konto.

3 Isolation:

Isolation bedeutet, dass Transaktionen nacheinander behandelt werden müssen, selbst wenn Sie viele Transaktionen gleichzeitig durchlaufen. Das System muss das Konto gültig lassen, als ob die mehreren Transaktionen nacheinander stattfinden würden. Isolation bedeutet, dass eine Transaktion getrennt von anderen Systemaktivitäten behandelt wird. Sobald Sie die Transaktion abgeschlossen haben, bleibt Ihr Konto im richtigen Zustand.

4 Haltbarkeit:

Haltbarkeit ist die Eigenschaft, dass die Datenbank unzerstörbar sein soll. Daher sollte es nicht möglich sein, die Ergebnisse von Transaktionen zu manipulieren, solange sich das System im Produktionsmodus befindet. Das bedeutet, dass die Datenbanken vor Datenverlust, Kompromittierung oder anderen Gefahren geschützt werden müssen.

Doppelte Ausgaben in Kryptowährung

Die Blockchain, die Technologie hinter Kryptowährungen, zeichnet Transaktionen in einem dezentralen Ledger auf und arbeitet am kollektiven Konsens der Teilnehmer. Diese Technologie schafft ein sicheres und starkes Mittel zum Speichern und Aufzeichnen von Informationen und digitalen Transaktionen. Das einzigartige Merkmal der Blockchain besteht darin, dass es sich um miteinander verbundene Geräte oder Computer ohne einen zentralen Server handelt, obwohl kein einzelner Computer Prozesse oder Transaktionen abschließt. Dieses System ermöglicht Checks and Balances, die Kreuzvalidierung von Aufzeichnungen und stellt sicher, dass niemand Transaktionen im Alleingang stornieren kann, um Ausgaben zu verdoppeln. Der Schutz vor der Vervielfältigung einer bestimmten Einheit der Kryptowährung ist entscheidend, um das Vertrauen und die Lebensfähigkeit des Systems aufrechtzuerhalten.

Da digitale Währungen auf Computercodes laufen, können die Informationen von skrupellosen Personen mit dem technischen Wissen des Netzwerks relativ einfach kopiert und dupliziert werden.
Doppelte Ausgaben in Krypto sind, wenn das Netzwerk unterbrochen und der Fonds effektiv gestohlen wird. Der Täter sendet eine Kopie der Transaktion, um sie echt erscheinen zu lassen, oder löscht die Transaktion sogar vollständig, damit es so aussieht, als wäre sie nie passiert.

Ohne geeignete Mechanismen zur Verhinderung eines solchen Problems wird die gesamte Transaktion grundlegend destabilisiert und untergraben. Es würde daher bedeuten, dass es kein Protokoll gibt, um sicherzustellen, dass die erhaltenen Mittel nicht anderweitig ausgegeben werden. Daher sind strenge Mechanismen erforderlich, die ein solches Verhalten verhindern, damit eine digitale Währung zuverlässig funktioniert.

Wie Doppelausgaben in Kryptowährung verhindert werden

Das Problem der doppelten Ausgaben in der Blockchain wird oft mit der Analogie von „Das Problem der byzantinischen Generäle“ veranschaulicht. Diese Analogie weist auf die Schwierigkeiten hin, mit denen viele Parteien konfrontiert sind, wenn sie einander nicht vertrauen und sich an einem Joint Venture beteiligen müssen, das Zusammenarbeit erfordert, um erfolgreich zu sein. Es erklärt, wie Meinungsverschiedenheiten in einem dezentralisierten System entstehen.

Beim Problem der byzantinischen Generäle wird der Sieg erreicht, wenn alle Generäle einen koordinierten Angriff mit ihren Armeen führen. Wenn jedoch ein General versagt oder einen anderen General angreift, ist die gesamte Schlacht wie eine Blockchain gefährdet und schließlich verloren. Dieses Rätsel führte zu dem Grundsatz, dass die Protokolle von Kryptowährungen Byzantine Fault Tolerance (BFT) enthalten müssen.

Die Fehlertoleranz bei der Blockchain bedeutet, dass ein Netzwerk auch bei Fehlern, Ausfällen oder planwidrigem Verhalten von Teilnehmern weiterhin zufriedenstellend funktionieren muss. Die Blockchain-Technologie verhindert doppelte Ausgaben durch Peer-to-Peer-Filesharing-Technologie in Verbindung mit Public-Key-Kryptographie.

Transaktionen in den meisten Blockchains werden offen aufgezeichnet und gleichzeitig auf Tausenden von Knoten auf der ganzen Welt gesichert. Alle Teilnehmer können diese einsehen und bereits abgeschlossene Transaktionen verifizieren. Der Überprüfungsprozess hängt vom Konsensmechanismus ab. Im Falle von Bitcoin garantiert der als Proof of Work (PoW) bekannte Konsensalgorithmus, dass Miner einen neuen Transaktionsblock nur dann validieren können, wenn sich alle Netzwerkknoten gegenseitig auf die Korrektheit des vom Miner bereitgestellten Block-Hash einigen.

Double Spending Attack (51 % Angriff)

Trotz der Maßnahmen in der Blockchain zur Verhinderung von Doppelausgaben ist ein solcher Angriff immer noch möglich, auch wenn die Chancen gering sind. Eine der Möglichkeiten, wie Double-Spending-Angriffe auftreten können, ist der sogenannte Majority Attack oder 51%-Angriff. Dieser Angriff tritt auf, wenn eine einzelne Person oder Organisation den Großteil der Hash-Rate kontrolliert und möglicherweise das Netzwerk stört. In diesem Fall erhält der sogenannte „Angreifer“ genügend Mining-Power, um die Reihenfolge, in der Transaktionen ausgeführt werden, absichtlich auszulassen oder zu ändern. Im Falle eines 51-Prozent-Angriffs kann der Angreifer während dieser Zeit getätigte Transaktionen rückgängig machen, was zu doppelten Ausgaben führt. Ein Beispiel dafür ist der Angriff auf Bitcoin Gold, eine Fork von Bitcoin in den Jahren 2018 und 2020.

Fazit

Double Spending bedeutet, dass derselbe Fonds zweimal oder öfter verwendet wird. Es findet statt, wenn ein Zahlungssystem kompromittiert wird und solche zweifelhaften Transaktionen ermöglicht werden. Herkömmliche Zahlungssysteme verwenden atomare, konsistente, isolierte und dauerhafte Datenbankeigenschaften, um doppelte Ausgaben zu vermeiden.
Die erste erfolgreiche digitale Währung, Bitcoin, konnte überleben, weil sie auch diese Eigenschaften enthält, wodurch dem Netzwerk vertraut werden kann. Es besteht jedoch eine geringe Chance auf einen Mehrheitsangriff, da es enorme Kosten in Bezug auf Rechenleistung erfordert, um Blockchains mit dem Proof-of-Work-Mechanismus zu erreichen. Bei den Blockchains mit Proof-of-Stake besteht das Risiko darin, die für die Netzwerkvalidierung erforderliche Sicherheitsleistung zu verlieren.