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# Informática # Criptografia e segurança # Computação distribuída, paralela e em cluster

Combatendo a Dupla Gasta em Moedas Digitais

Soluções inovadoras acabam com o problema de gasto duplo em transações de moeda digital.

Maxence Perion, Sara Tucci-Piergiovanni, Rida Bazzi

― 9 min ler


Combatendo o Double Combatendo o Double Spending soluções de transação inteligentes. Revolucione a moeda digital com
Índice

No mundo das moedas digitais, acompanhar os gastos é como jogar whack-a-mole. Você tem que garantir que não gaste acidentalmente a mesma moeda duas vezes. É aí que entra o conceito de “Gasto Duplo”, e é um problema que deixou a galera da tecnologia financeira de cabelo em pé. Felizmente, soluções inteligentes surgiram, facilitando a gestão de transações sem cair na armadilha do gasto duplo.

O Básico sobre Moedas Digitais

Moedas digitais são como aquelas moedinhas brilhantes que você encontra em um videogame; elas representam valor, mas existem só no mundo digital. À medida que foram ficando populares, a necessidade de sistemas melhores para gerenciar e transferir esses valores cresceu. Métodos tradicionais envolvem processos de aprovação longos que gastam tempo e recursos. Mas novas ideias estão surgindo para fazer as transações serem mais rápidas e eficientes.

O que é Gasto Duplo?

Gasto duplo é o vilão da nossa história. Acontece quando alguém tenta gastar a mesma moeda digital mais de uma vez. Imagine uma pessoa tentando usar o mesmo cupom em duas lojas diferentes ao mesmo tempo. Não é legal! Para evitar isso, as moedas digitais normalmente usam um registro compartilhado de transações, conhecido como livro-razão. Isso garante que uma vez que uma moeda é gasta, ela é marcada como "usada", impedindo que seja reutilizada.

O Desafio dos Sistemas Tradicionais

Os sistemas mais comuns, como o Bitcoin, dependem de um mecanismo de consenso para concordar sobre a ordem das transações. Pense nisso como um grupo de amigos decidindo quem fala primeiro. Porém, esse processo pode ser lento e pesado em recursos, principalmente quando lidamos com questões complicadas como pessoas tentando trapacear o sistema.

Em sistemas altamente distribuídos, onde todo mundo tem voz, os desafios se multiplicam. É como tentar organizar uma festa de jantar com muitas pessoas que têm opiniões diferentes sobre o que comer.

Novas Estratégias em Jogo

Recentemente, pesquisadores introduziram métodos mais flexíveis que permitem transações simultâneas, ou seja, várias transações podem acontecer de uma vez sem arriscar o gasto duplo. Isso é como ter múltias caixas registradoras abertas na sua loja favorita, permitindo que vários clientes finalizem compras ao mesmo tempo.

Uma abordagem interessante se chama gasto fracionado. Esse conceito permite que as pessoas gastem apenas uma parte do seu saldo em transações simultâneas. Imagine dividir sua refeição em um restaurante com amigos; cada pessoa paga uma parte do custo total em vez de uma só cobrindo toda a conta.

Entrando nos Sistemas de Quorum Bizantino

Para tornar as transações simultâneas possíveis, o conceito de sistema de quorum bizantino veio à tona. Esse sistema é projetado para lidar com situações complicadas onde atores mal-intencionados podem tentar manipular o processo. Com um sistema de quorum, um grupo de validadores verifica as transações para garantir que são legítimas.

Se houver muitos maus atores no grupo, o sistema ainda pode funcionar corretamente; ele é projetado para resistir a ataques, assim como um castelo forte pode manter intrusos longe.

O Papel dos Sistemas de Quorum no Gasto Fracionado

O novo sistema de quorum permite que transações sejam validadas de forma mais eficiente. Pense nisso como ter uma equipe de árbitros em um jogo esportivo; enquanto a maioria for honesta, o jogo pode seguir tranquilo. Assim, apenas um número pequeno de validadores é necessário para confirmar uma transação, enquanto ainda mantém o problema do gasto duplo sob controle.

O novo sistema permite que pelo menos algumas transações sejam processadas ao mesmo tempo—se todo mundo gastar apenas uma fração de suas moedas, as chances de se meter em problemas diminuem.

Funções Aleatórias Verificáveis: Mantendo Segredos Abençoados

Para aumentar a segurança desse novo sistema, estão sendo utilizadas Funções Aleatórias Verificáveis (VRF). Essas funções garantem que a seleção de quais validadores participam permaneça um mistério. É como sortear nomes de um chapéu, mas ninguém sabe quem são os validadores até ser tarde demais. Isso mantém o sistema seguro de interferências ou manipulações externas.

Assinaturas em Anel: Os Validadores Anônimos

Agora, vamos adicionar outra camada ao nosso bolo de segurança: assinaturas em anel. Essa forma de tecnologia permite que os validadores confirmem transações sem revelar suas identidades. Imagine um grupo de amigos assinando um cartão para o aniversário de alguém. Enquanto as assinaturas estão no cartão, as identidades individuais ficam em segredo.

Isso significa que mesmo que um ator mal-intencionado tente atrapalhar o sistema, ele não saberá a quem atacar. Assim, os validadores podem fazer seu trabalho de forma silenciosa e eficiente, sem chamar atenção.

Simplificando Transações

Usando VRF e assinaturas em anel, o processo de confirmar transações se tornou muito mais rápido. Em vez de gastar muito tempo e energia em intermináveis rodadas de comunicação, os validadores podem fazer seu trabalho e manter suas identidades escondidas. Isso é como um clube secreto onde apenas alguns membros sabem o que está rolando, mantendo-o seguro de olhos curiosos.

Esse novo método também reduz a quantidade de mensagens que precisam ser enviadas entre os validadores, tornando as transações mais rápidas. Menos mensagens significam menos atrasos, permitindo que as pessoas gastem rapidamente suas moedas digitais suadas.

A Nova Forma de Liquidar Transações

Um dos componentes-chave desse novo sistema é como ele liquida as transações. Quando uma série de transações ocorre, vários cupons (ou reivindicações a um certo montante de moeda) podem ser liquidadas tudo de uma vez, em vez de uma a uma. Isso permite que os usuários paguem menos em taxas de transação—igual a conseguir um desconto por comprar em quantidade na sua loja favorita!

Combinando múltiplas liquidações em uma só, o sistema se torna mais eficiente e econômico. É como fazer todas as suas compras de uma só vez, em vez de várias idas e vindas.

Abordando Preocupações de Segurança

Claro, com qualquer sistema novo, a segurança é sempre uma preocupação. No entanto, o design desse sistema de moeda toma medidas fortes para se proteger contra possíveis ameaças. Ele se mantém resistente mesmo quando enfrentando um adversário poderoso tentando atrapalhar o processo.

A combinação de VRF e assinaturas em anel cria uma solução robusta que pode lidar com ataques com facilidade. Mantendo os ranks de validadores em segredo, até os atacantes mais astutos acham difícil fazer seu movimento.

Entendendo o Problema do Gasto Fracionado

O problema do gasto fracionado aborda quanto de moeda pode ser gasto de uma vez sem arriscar o gasto duplo. Esse problema já era parcialmente entendido, mas precisava de uma nova perspectiva para ver como pode ser resolvido efetivamente em um sistema distribuído.

Definindo especificamente cupons e fundos, a estrutura se torna mais clara. Cupons representam pagamentos menores que podem ser processados sem precisar de uma validação completa. Essa distinção é significativa porque influencia como as transações são tratadas no sistema.

Pagamentos e Liquidações

Nesse sistema melhorado, o processo de pagamento envolve a criação de cupons para transações menores. Uma vez que essas transações são validadas, elas são convertidas de volta em fundos, que podem ser usados para compras futuras.

O processo funciona assim: quando alguém quer fazer um pagamento, seu pedido vai para um grupo de validadores. Eles verificam os detalhes da transação sem revelar suas identidades, e se tudo estiver certo, a transação é aprovada. O comprador recebe um cupom pelo pagamento, e depois, pode liquidar esses cupons para recuperar seus fundos.

Combinando Eficiência com Segurança

O novo protocolo permite uma experiência de transação mais suave. Ao lidar com múltiplos pagamentos de uma vez e garantir que a identidade dos validadores permaneça em segredo, o sistema encontra um equilíbrio entre eficiência e segurança.

Assim como uma máquina bem lubrificada, tudo opera em harmonia, permitindo que os usuários desfrutem de suas moedas digitais sem a preocupação constante de alguém tentando explorar o sistema.

Fundamentos para o Futuro

À medida que mais pessoas aderem às moedas digitais, a importância de sistemas robustos e eficientes não pode ser subestimada. As inovações do gasto fracionado, VRF e assinaturas em anel fornecem a base para futuros desenvolvimentos em tecnologia financeira.

Essas novas estratégias permitem melhorias em velocidade, segurança e desempenho geral. Como resultado, elas prometem tornar o uso de moedas digitais mais atraente e fácil para todos os envolvidos.

Conclusão

Resumindo, o futuro das moedas digitais parece mais promissor com a introdução de sistemas eficientes que podem lidar com o gasto duplo. Ao abraçar tecnologias inovadoras como VRFs e assinaturas em anel, os desafios que enfrentam as moedas digitais estão sendo transformados em oportunidades.

Com esses avanços, fica cada vez mais viável participar de transações rápidas e seguras sem os medos que atormentavam os primeiros adotantes. No final das contas, estamos caminhando para um mundo onde gastar moedas digitais se sente tão seguro e simples quanto usar dinheiro tradicional, mas com os benefícios que a tecnologia traz.

Então, da próxima vez que você pensar em gastar moeda digital, pode fazer isso com um sorriso, sabendo que mentes brilhantes estão trabalhando arduamente para garantir que você não caia na armadilha do gasto duplo!

Fonte original

Título: Fractional Spending: VRF&Ring Signatures As Efficient Primitives For Secret Quorums

Resumo: Digital currencies have emerged as a significant evolution in the financial system, yet they face challenges in distributed settings, particularly regarding double spending. Traditional approaches, such as Bitcoin, use consensus to establish a total order of transactions, ensuring that no more than the currency held by an account is spent in the order. However, consensus protocols are costly, especially when coping with Byzantine faults. It was shown that solving Consensus is not needed to perform currency's transfer, for instance using byzantine quorum systems but validation remains per-account sequential. Recent research also introduced the fractional spending problem, which enables concurrent but non-conflicting transactions i.e., transactions that spend from the same account but cannot lead to a double spending because each is only spending a small fraction of the balance. A solution was proposed based on a new quorum system and specific cryptographic primitives to protect against an adaptive adversary. The quorum system, called (k1, k2)-quorum system, guarantees that at least k1 transactions can be validated concurrently but that no more than k2 can. Employing such quorums, a payer can validate concurrently multiple fractional spending transactions in parallel with high probability. Subsequently, the payer reclaims any remaining sum through a settlement. This paper enhances such solution by integrating different cryptographic primitives, VRF and Ring Signatures, into a similar protocol. But contrarily, these tools ensure quorums to remain secret during settlements, allowing to reduces its communication costs from cubic to quadratic in messages. We also achieve payment transaction with 3 message delays rather then 5. Additionally, we propose a refined formalization of the fractional spending problem, introducing coupons, which simplifies the theoretical framework and proof structure.

Autores: Maxence Perion, Sara Tucci-Piergiovanni, Rida Bazzi

Última atualização: 2024-12-21 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2412.16648

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2412.16648

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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