Cos’è il double spending problem e come viene risolto?

Cos’è il double spending problem?

Il double spending problem è un problema fondamentale nei sistemi di pagamento digitali, in cui la stessa unità digitale viene spesa più di una volta. Con il denaro fisico questo è quasi impossibile, perché una banconota può essere consegnata una sola volta. Le criptovalute, invece, esistono solo come dati e possono teoricamente essere copiate o reinviate. Senza misure di sicurezza aggiuntive, la stessa crypto o token potrebbe essere utilizzata più volte.

Esempio
Immagina che qualcuno utilizzi 0,01 Bitcoin per pagare qualcosa online. Allo stesso tempo, quella persona invia una seconda transazione utilizzando esattamente gli stessi 0,01 Bitcoin a un amico. Entrambe le transazioni vengono inviate alla rete quasi nello stesso momento, prima di essere confermate sulla blockchain. Alla fine, solo una di queste transazioni può essere inclusa nella blockchain. L’altra viene rifiutata, perché lo stesso Bitcoin non può essere speso due volte. Se un venditore accetta il pagamento prima che venga incluso nella blockchain, può capitare che il prodotto venga spedito e che solo in seguito si scopra che il pagamento era invalido.

Il double spending problem è nato nell’era digitale, quando è diventato chiaro che la scarsità digitale non è scontata. Mentre gli oggetti fisici sono naturalmente scarsi, per le criptovalute è stato necessario trovare una soluzione tecnica che garantisse che ogni unità potesse essere spesa una sola volta.

In breve

• Il double spending problem è il problema per cui la stessa unità di denaro digitale può essere spesa più di una volta.
• Poiché il denaro digitale è costituito da dati, può essere copiato o reinviato senza protezioni aggiuntive.
• Le banche lo evitano tramite un controllo centralizzato, ma con le criptovalute è più complesso a causa della loro natura decentralizzata.
• La tecnologia blockchain previene il double spending problem registrando le transazioni in blocchi e verificandole collettivamente tramite consenso.
• Questo permette al denaro digitale di funzionare senza un intermediario centrale.

Perché il double spending problem è un problema per il denaro digitale?

Il problema del denaro digitale è che è composto solo da dati. Senza controlli aggiuntivi, non è possibile sapere se la stessa unità digitale sia già stata spesa in precedenza. Inoltre, un file digitale può essere facilmente copiato, rendendo difficile stabilire quale versione sia quella “autentica”. Se più copie dello stesso denaro digitale possono essere utilizzate contemporaneamente, il denaro perde valore e affidabilità.

Per evitare questo, è fondamentale, ad esempio per le banche online, che ogni pagamento sia definitivo. Nel momento in cui nasce il dubbio che il denaro sia già stato speso, la fiducia nel sistema viene meno. Di conseguenza, il double spending problem può far perdere al denaro digitale la sua affidabilità come mezzo di pagamento.

Le banche possono prevenire questo problema grazie al loro ruolo centrale, mantenendo un libro mastro centralizzato. In questo libro viene registrato con precisione il saldo di ogni conto. A ogni pagamento, la banca verifica se il saldo è sufficiente e lo aggiorna immediatamente dopo la transazione.

Poiché tutte le transazioni passano attraverso un’unica entità centrale, la stessa quantità di denaro non può essere spesa più volte. Il sistema finanziario bancario funziona interamente sulla fiducia nelle banche e in altre istituzioni finanziarie come terze parti. Poiché le criptovalute operano senza un’entità centrale, il problema risulta leggermente più complesso.

Perché il double spending problem è più complesso nelle criptovalute?

Le criptovalute sono progettate per consentire transazioni peer-to-peer, quindi senza un intermediario centrale come una banca. Al loro posto, funzionano tramite una rete decentralizzata di computer, chiamati anche nodi. Ogni nodo possiede una copia del libro mastro digitale e riceve le transazioni in modo indipendente dagli altri nodi.

Poiché le transazioni richiedono tempo per propagarsi nella rete e devono essere validate, si crea un periodo temporaneo in cui la rete non ha ancora raggiunto il consenso. Durante questo periodo, un utente può inviare più transazioni in conflitto utilizzando la stessa criptovaluta. Sono quindi necessari meccanismi di sicurezza aggiuntivi affinché la rete possa determinare quali transazioni sono valide e quali no.

Attacchi di double spending problem nelle criptovalute

A causa della struttura decentralizzata delle blockchain, utenti malintenzionati possono tentare attacchi per sfruttare il ritardo tra l’invio e la ricezione delle transazioni. Oltre all’esempio classico, esistono diversi tipi di attacchi come il race attack, il Finney attack e il 51% attack.

Cos’è un race attack?

In un race attack, un attaccante invia quasi contemporaneamente più transazioni dalla stessa wallet a destinatari diversi, ad esempio per ottenere un prodotto, anche se non c’è saldo sufficiente per coprire tutte le transazioni. I destinatari che accettano queste transazioni non confermate possono spedire i prodotti prima che la rete validi le transazioni. Alla fine, solo una di queste transazioni viene approvata e inclusa nella blockchain, mentre le altre vengono rifiutate.

Cos’è un Finney attack?

Un Finney attack è una forma avanzata del double spending problem e richiede una notevole capacità di mining. L’attaccante deve prima minare un blocco valido, ma non lo diffonde immediatamente nella rete. In quel blocco è presente una transazione con cui l’attaccante spende i propri coin. Mentre la rete non ne è ancora a conoscenza, l’attaccante utilizza gli stessi coin per effettuare un pagamento a un venditore che accetta transazioni non confermate. Una volta effettuato il pagamento, l’attaccante pubblica il blocco minato, rendendo invalido il pagamento al venditore. Questo attacco prende il nome da Hal Finney, uno dei primi sviluppatori di Bitcoin, che ha descritto teoricamente questo scenario per mostrare i rischi delle transazioni non confermate.

Cos’è un 51% attack?

In un 51% attack, un gruppo di attaccanti controlla più della metà della potenza di calcolo totale della rete. Avendo la maggioranza, possono decidere quali blocchi vengono accettati e persino riscrivere le transazioni. In reti di grandi dimensioni come Bitcoin, questo è estremamente difficile e costoso nella pratica, ma teoricamente rimane possibile.

Come la blockchain previene il double spending problem?

I meccanismi di consenso, come il Proof-of-Work (PoW) e il Proof-of-Stake (PoS), garantiscono che la rete raggiunga un accordo collettivo su quali transazioni siano valide. In questo modo, la tecnologia blockchain risolve il double spending problem senza un’autorità centrale. Tutte le transazioni vengono registrate in un registro distribuito e pubblico. Le transazioni sono raggruppate in blocchi, e ogni blocco è collegato crittograficamente al blocco precedente. Si crea così una catena, la blockchain, che è praticamente immutabile. Per manipolare le transazioni, un attaccante dovrebbe impiegare enormi quantità di potenza di calcolo e capitale, rendendo tali attacchi economicamente poco interessanti.

Un’ulteriore protezione contro il double spending problem consiste nell’attendere più conferme. Una conferma avviene quando una transazione viene inclusa in un blocco minato. Più blocchi vengono aggiunti sopra quel blocco, minore è la probabilità che la transazione possa essere annullata. In Bitcoin, è comune attendere da due a sei conferme prima di considerare un pagamento definitivo. Questo meccanismo protegge anche dalle divisioni temporanee della blockchain, poiché la rete seleziona automaticamente la catena più lunga come chain principale.

Perché il double spending problem è così importante?

La risoluzione del double spending problem è essenziale per il funzionamento delle criptovalute. Senza un modo affidabile per prevenire le doppie spese, il denaro digitale non può mantenere valore né funzionare come mezzo di pagamento.

La tecnologia blockchain garantisce che le transazioni digitali siano verificate da una rete anziché da un’unica entità centrale. La prevenzione del double spending problem è quindi fondamentale, perché senza questa protezione il denaro digitale non sarebbe affidabile.

In conclusione

Il double spending problem rappresenta una delle sfide più grandi del denaro digitale ed è una differenza chiave tra i sistemi finanziari tradizionali e le criptovalute. Mentre le banche impongono la fiducia tramite un controllo centralizzato, la tecnologia blockchain utilizza una rete decentralizzata per prevenire le doppie spese. Attraverso meccanismi di consenso, blocchi e conferme, la rete determina quali transazioni sono valide. Senza questa soluzione, le criptovalute non potrebbero funzionare in modo affidabile come mezzo di pagamento. La prevenzione del double spending problem è quindi un elemento fondamentale della tecnologia blockchain.