二重支払い

二重支払いは、同一の通貨（デジタル通貨または従来型通貨）を不正に複数回使用することを指します。偽造通貨と同様に、二重支払いは、これまで存在しなかった新たな複製通貨を生み出すことで供給インフレを引き起こします。また、通貨の価値を低下させ、利用者の通貨に対する信頼を損なう可能性もあります。

トランザクションの匿名性を維持しながら二重支払いを防止するための基本的な暗号化技術は数多くあり、ブラインド署名のための中央機関（プルーフ・オブ・オーソリティ）の導入や、特にオフラインシステムにおける秘密分割などが含まれます。^{[ 1 ]}二重支払い問題を軽減するその他の方法としては、プルーフ・オブ・ワークやプルーフ・オブ・ステークなどの分散型コンセンサスプロトコルがあります。

二重支払いの防止は通常、トークンが使用されたかどうかを検証できるオンラインの中央の信頼できる第三者を使用して実装されます。 ^{[ 1 ]}これは通常、可用性と信頼性の両方の観点から単一障害点となります。

分散型システムでは、二重支払いの問題を解決するのは著しく困難です。信頼できる第三者を必要としないために、多くのクライアントが公開トランザクション台帳の互換性のあるコピーを保存する必要があります。トランザクション（お金を使う要求）はブロードキャストされるため、各クライアントにはわずかに異なるタイミングで届きます。2つのトランザクションが同じトークンを使おうとした場合、各クライアントは一方のトランザクションを有効と判断し、もう一方のトランザクションを拒否します。トランザクションまたはブロックが競合すると、チェーンが分裂します。

分散型システムは、クライアントが有効なチェーン（カノニカルチェーンとも呼ばれる）について合意するコンセンサスプロトコルを使用することで、二重支払いのリスクを軽減します。コンセンサスメカニズムの代表的なものとして、プルーフ・オブ・ワークとプルーフ・オブ・ステークの2種類があります。

2007年までに、二重支払いを防止するための分散システムがいくつか提案された。^{[ 2 ] [ 3 ]}

プルーフ・オブ・ワーク・プロトコルに対する多数派攻撃の結果として二重支払いが発生した事例は数多く知られている。

ビットコイン

2013年3月、ビットコインは、Bitcoin 0.8.0クライアントのバグによりチェーンが分裂した際に、仮想通貨の二重支払いの最初の事例を経験しました。0.8.0チェーン上で、ある加盟店（OKPAY）が顧客からの1万ドルの入金を確認しました。その後、ビットコインマイナーがネットワークに対して51%攻撃を行い、24ブロックを元に戻し、顧客の入金につながる取引を逆転させました。顧客はその後、実験として、正規の0.8.0以前のチェーン上でビットコインを二重支払いしました。^{[ 6 ]}

ビットコインゴールド

ビットコインのフォークの一つであるビットコインゴールドは、51%攻撃の結果として2回の二重支払い攻撃を受けました。これにより、2018年9月に1800万ドル、2020年1月に7万2000ドルの損失が発生しました。^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

イーサリアムクラシック

イーサリアムのフォークであるイーサリアムクラシックは、2019年に51%攻撃を受け^{[ 10 ] [ 11 ]} 、2020年にはさらに複数回攻撃を受け、セキュリティと市場での評価に大きな影響を与えました。攻撃者はCoinbaseで110万ドルの二重支払いを試み、Gate.ioで20万ドルの二重支払いに成功しました。これらの攻撃では、悪意のある者がトランザクションを再編成してコインを二重支払いしており、イーサリアムクラシックブロックチェーンの長期的な存続可能性とセキュリティ対策に関する懸念が生じています^{[ 12 ] 。}

アトミック所有権ブロックチェーン（AOB）は、複数のプライベートブロックチェーンからなる理論上のパブリックネットワークです。各プライベートブロックチェーンは、他のプライベートブロックチェーンに資産を転送できます。競合するブロックが検出された場合、参加する各ブロックチェーンは自身のセキュリティに責任を負います。AOBは、各ブロックチェーンが二重支払い者をブラックリストに登録できるようにすることで、二重支払いを抑制し、攻撃者なしでネットワークを分割します。^{[ 13 ]}