Влияет ли доказательство работы непосредственно на предотвращение двойных расходов?

Здесь используется несколько определений термина «двойная трата». Во-первых, существует фактическое определение двойной траты: тратить одни и те же деньги несколько раз. Простым примером этого является монета на веревке в торговом автомате. Вы привязываете веревку к монете, когда вы кладете монету в автомат, он думает, что вы заплатили, вы получаете все, что хотите, из автомата, затем вы используете веревку, чтобы вытащить монету обратно, чтобы ее можно было снова потратить. где-нибудь еще.

Согласно этому определению, обмен товаров произошел, но деньги, использованные для его оплаты, используются плательщиком для оплаты другого товара позже. По сути, вы создали несколько противоречащих друг другу транзакций, и все они считаются завершенными (то есть окончательными и необратимыми) в системе учета этих денег.

Кроме того, есть определение «двойных расходов» в контексте биткойн-транзакций. Двойные расходы часто используются, чтобы сказать, что существует несколько неподтвержденных транзакций, которые конфликтуют друг с другом. Но неподтвержденные транзакции не считаются урегулированными, поэтому в соответствии с этим определением у вас есть конфликтующие неурегулированные транзакции.

Цель блокчейна — разрешить эти конфликтующие неурегулированные транзакции. Его цель — гарантировать, что все транзакции не конфликтуют друг с другом и считать их завершенными. Таким образом, чтобы не было двойных трат, вам нужны два свойства для транзакций: необратимая и неконфликтующая.

Неконфликтующая часть обрабатывается узлами. Узлы проверяют блоки и транзакции. Они отклоняют блоки, если они содержат транзакции, конфликтующие с другими транзакциями в этом блоке или в блокчейне. Таким образом, ноды предотвращают конфликтный аспект двойных трат.

Доказательство работы — это то, что учитывает необратимый аспект. Это требует, чтобы майнеры тратили время и энергию на создание блока. Чтобы изменить содержимое блока, нужно затратить время и энергию на создание нового блока, конфликтующего с уже существующим.

Доказательство работы также используется для разрешения конфликтов блокчейна. Если есть несколько блокчейнов-кандидатов, происходящих из общей точки разветвления, узлы следуют за той, которая имеет наибольшую совокупную работу, потому что эта цепочка — это та, на создание которой было затрачено больше всего энергии.

Цепная часть блокчейна создает фактор компаундирования, поэтому, чтобы заменить блок в блокчейне, вы также должны заменить блоки, которые находятся поверх него, что требует гораздо больше времени и энергии. Поскольку на исходной цепочке блоков майнят другие люди, вы также должны иметь возможность майнить быстрее, чем они, чтобы в вашей цепочке было больше работы, чем в оригинале, чтобы все остальные могли ее принять.

Поскольку замена блоков требует значительных затрат времени и энергии, можно разумно предположить, что блок и содержащиеся в нем транзакции никогда не изменятся, если поверх него будет добыто несколько блоков. Это дает нам необратимый аспект. Вот почему говорят, что подтвержденные транзакции необратимы.

почему мы не можем заменить PoW автоматическим 10-минутным добавлением блока на основе простой метки времени?

Потому что это не децентрализовано. Кто создает блоки? Если несколько человек могут создавать блоки, как при майнинге, то каким механизмом разрываются связи? Как решить, что два разных человека создают разные блоки? Что мешает кому-то подделать временные метки и заменить блокчейн своей версией?

Самый простой способ решить эту проблему — сделать так, чтобы блоки производились только ограниченной и доверенной группой людей. Так что теперь это централизовано. Поздравляю, вы создали Paypal, но менее эффективно.

Вся цель Proof of Work состоит в том, чтобы обеспечить децентрализованную систему, в которой каждый может согласиться с правдой без какого-либо центрального органа, диктующего, что это за правда. Если все будут следовать одним и тем же правилам, то в конце концов все придут к выводу, что есть истина. Использование затрат энергии в Proof of Work не позволяет кому-то переписывать историю с разными блоками, потому что это дорого. Разрыв связи с использованием цепочки с наибольшей работой позволяет узлам сходиться в одной и той же цепочке блоков. Использование Proof of Work отвечает на вопросы, которые я поставил выше, не полагаясь на центральный орган.

В заключение, Proof of Work позволяет транзакциям стать урегулированными и необратимыми. Это позволяет узлам объединяться в одну и ту же цепочку блоков и делает чрезвычайно дорогим, до невозможности дорогим, переписывание истории, что делает транзакции в цепочке блоков необратимыми. Фактическое обеспечение того, чтобы в блокчейне не существовало конфликтующих транзакций и, таким образом, фактическое предотвращение истинных двойных расходов, возлагается на узлы, которые проверяют блокчейн.