比特币双花问题详解

我们知道，在比特币系统出现之前，各行各业的IT前辈们一直在探索一种不依赖中央机构的电子支付系统，但是由于技术上的原因，总会出现一些无法规避的问题，所以他们屡屡失败。在这些问题中，最突出的有两个：一是双花问题，二是拜占庭将军问题。 然后我们将讨论“双花”，拜占庭一般问题，请参阅上一篇文章

所谓双花，顾名思义，就是把一张钱花两次，它的英文是“Double Spending”。 因为在所有节点平等的网络中，没有中央机构做统一调度，所以无法及时有效地检查交易何时发生。 ，以可靠地更新交易双方的账户余额，这将导致系统无法正常运行。

比特币根据一种特定的机制（utxo + 时间戳 + 工作量证明）巧妙地解决了双花问题。

下面我们来分析一下“双花”的各种场景，并一一讨论比特币是如何破解的。

背景：A只有1个BTC，A付给B 1个BTC，B付给A一个二手Alto，A想干坏事，想发起双花

双花场景一：A支付给B完成，交易已经被账本确认。 然后，A重新发起交易，A转1BTC给A。

解读：此时，由于A的余额已经为0（A地址中没有可以支付的UTXO，后面会讲到UTXO比特币双花问题是什么，可以理解为当前余额），所以双花失败。

双花场景2：在同一个相邻网络中，A支付给B 1BTC，然后发起另一笔交易A支付给A 1BTC

解读：此时相邻节点收到两笔交易，则比特币网络节点会根据“时间戳”做出选择，只接收最先收到的交易，二选一，因此双花失败。

双花场景三：在不同的网络区域，先后发起了两笔交易，分别是交易A支付给B 1BTC和交易A支付给A 1BTC。 由于网络延迟，这两笔交易由不同的矿工打包

解读：此时，会出现两种情况：

1、如果矿工确认其中一笔交易比特币双花问题是什么，另一笔将被丢弃，因为交易中的utxo已经被消耗，钱已经花完，交易被认为无效，双花失败。

2、这两笔交易是由两个不同的矿工同时挖出的。 此时，比特币网络会同时保留两个区块（孤块概念），等待新区块的到来。 该链将被认为是正确的（最长链机制），而另一个块将被丢弃。 此时仍然只有一笔交易被确认，所以双花失败。

如图，新区块选择区块M，所以双花失败

双花场景四：场景三双花失败，A和B正常交易，A收到货后立即转为矿工挖矿，连续追两个区块

解读：如果A的算力足够大（不需要达到51%），那么完全有可能连续追上两个区块，然后原链就会被丢弃。 .

解决方案：为防止场景4在比特币系统中发生，建议一笔交易写入区块链后，经过5个区块（1小时）确认后，交易才算真正成功。

在白皮书中，中本聪计算出连续6个区块确认后被追上的概率为：0.0002428%，这个概率很小，可以认为是安全的

但是，如果矿工拥有的算力真的达到51%，那么双花是肯定会发生的，追上最长链只是时间问题。 曾经有一个算力接近51%的矿池。 ，引起了整个链圈的关注。 后来矿池采用拒绝矿工接入的方式来完成算力的分散。 不过话虽如此，如果一个人真的拥有51%的算力，那么双花攻击只会损害他的个人利益，因为他已经可以通过挖矿获得足够的利润了，何必自相残杀呢~

2018.05.28

北京昌平