¿Cómo funciona el doble gasto?

Conceptos básicos

En el mundo del efectivo digital, el doble gasto es una preocupación crítica. Este problema ocurre cuando los mismos fondos se envían a dos destinatarios simultáneamente. Sin contramedidas adecuadas, el protocolo queda fundamentalmente comprometido, ya que no hay forma de que los usuarios verifiquen que han recibido fondos únicos que no se hayan gastado ya en otro lugar.

Para garantizar la integridad del efectivo digital, es crucial evitar la duplicación de unidades específicas. Todo el sistema colapsaría si un usuario pudiera copiar y pegar unidades varias veces, generando un exceso de fondos. Del mismo modo, sería imposible que Alicia enviara las mismas 10 unidades tanto a Roberto como a Carla al mismo tiempo. Por lo tanto, deben existir mecanismos que impidan este comportamiento y aseguren que el dinero digital pueda funcionar de forma efectiva.

Soluciones al problema del doble gasto

Hay dos enfoques para prevenir el doble gasto en transacciones digitales: el enfoque centralizado y el enfoque descentralizado. El enfoque centralizado implica un supervisor que gestiona el sistema y controla la emisión y distribución de unidades, mientras que el enfoque descentralizado requiere que participantes con poder similar coordinen sus acciones en torno a un conjunto de reglas para prevenir fraudes.

Centralizado

El eCash de David Chaum es un ejemplo de solución centralizada al problema del doble gasto. Es considerablemente más fácil de implementar que las alternativas descentralizadas, ya que implica un supervisor único que administra el sistema y controla la emisión y distribución de unidades. Para emitir activos digitales a los usuarios, un banco puede usar firmas ciegas, tal como se detalla en el artículo de 1982 de David Chaum "Blind Signatures for Untraceable Payments".

Supongamos que un usuario, llamado Frank, desea recibir $100 en efectivo digital. Frank debe informar al banco y generar números aleatorios, añadiendo un factor de cegamiento a cada uno para evitar que el banco rastree unidades específicas. Frank luego envía estos datos al banco, que debita su cuenta y firma mensajes certificando que cada una de las cinco piezas de información es canjeable por $20. Frank ya puede gastar los fondos emitidos por el banco.

Para ilustrar, el restaurante de Emily acepta efectivo digital y Frank decide comer allí. Revela dos números aleatorios, que sirven como identificadores únicos para cada unidad, para pagar su comida de $40. Emily debe canjearlos inmediatamente en el banco para evitar que Frank los gaste con otro comerciante. El banco verifica que las firmas son válidas, acredita la cuenta de Emily con $40 y destruye los billetes utilizados. Se deberán emitir más billetes si Emily desea gastar su nuevo saldo de la misma manera.

Aunque el eCash de Chaum puede ser valioso para transferencias privadas, falla en resiliencia porque el banco es un punto central de falla. El valor del billete emitido se deriva únicamente de la disposición del banco a cambiarlo por dólares, y los clientes deben confiar en su buena voluntad para que el dinero funcione. Este es el problema que las criptomonedas pretenden resolver.

Descentralizado

En un sistema descentralizado, prevenir el doble gasto es un desafío. Todos los participantes deben seguir un conjunto de reglas que impidan el fraude y fomenten el comportamiento honesto. El artículo técnico de Bitcoin introdujo una solución a este problema: la cadena de bloques.

Una blockchain es una base de datos con propiedades únicas que permiten a los participantes de la red sincronizar sus copias con las de sus pares. Al hacer la blockchain visible públicamente, es fácil detectar y prevenir actividad fraudulenta, como el doble gasto.

Cuando un usuario transmite una transacción, primero debe incluirse en un bloque mediante la minería antes de añadirse a la cadena. Como resultado, el receptor debería considerar la transacción válida sólo después de que su bloque se añada a la cadena. Una vez confirmadas, las monedas no pueden ser gastadas dos veces porque la propiedad se asigna a un nuevo usuario y toda la red puede verificarlo.

En el escenario de comprar una comida en un restaurante, si el establecimiento acepta Bitcoin, el cliente debe enviar los fondos a la dirección pública proporcionada por el restaurante. Cualquiera que reciba la transacción firmada puede verificar que el cliente tenía la autoridad para enviar las monedas. Sin embargo, se recomienda que el restaurante espere al menos seis confirmaciones de bloque (aproximadamente una hora) antes de aceptar el pago para prevenir fraudes.

Si bien la blockchain resuelve el problema del doble gasto en un sistema descentralizado, no es infalible. Aceptar transacciones no confirmadas es arriesgado y puede permitir que el remitente gaste las mismas monedas en otro lugar. Cuantas más confirmaciones de bloque reciba una transacción, más segura será.

Resolver el problema del doble gasto en Bitcoin

Bitcoin ha sido diseñado para prevenir ataques de doble gasto, pero solo funciona si las transacciones se confirman en un bloque. Si los individuos esperan la confirmación, no es fácil para el remitente deshacer la transacción. La blockchain tendría que «revertirse», lo cual es irrealista sin una cantidad excesiva de poder de hashing.

Sin embargo, los ataques de doble gasto son posibles cuando las partes aceptan transacciones no confirmadas. Por ejemplo, un comerciante puede no querer esperar a que las transacciones se incluyan en un bloque para compras de bajo valor. En un restaurante de comida rápida concurrido, esperar a que cada compra se confirme no es práctico. Si un negocio habilita pagos "instantáneos", se vuelve vulnerable al doble gasto. Alguien puede comprar una hamburguesa y pagarla, y luego enviar inmediatamente los mismos fondos a su propia dirección. Con una comisión más alta, la nueva transacción probablemente se confirme primero e invalidará la anterior.

Hay tres métodos populares para realizar un doble gasto.

• El primero es un ataque del 51%, que ocurre cuando una entidad u organización controla más del 50% de la tasa de hash, permitiéndole excluir o modificar el orden de las transacciones.
• El segundo método es el ataque de carrera, donde se transmiten en sucesión dos transacciones conflictivas, pero solo una se confirma. El objetivo del atacante es invalidar el pago validando únicamente la transacción que le beneficia.
• Finalmente, los ataques Finney implican que un atacante pre-mina una transacción en un bloque sin transmitirla de inmediato, gasta las mismas monedas en otra transacción y solo entonces transmite el bloque minado previamente, lo que puede invalidar el pago.

Para minimizar el riesgo de convertirse en víctima de doble gastos, un comerciante debe esperar las confirmaciones de bloque antes de aceptar un pago.

Conclusión

El problema del doble gasto ocurre cuando un usuario utiliza los mismos fondos más de una vez en un sistema de efectivo electrónico con fines de lucro. Esto ha sido un problema sin una solución adecuada durante mucho tiempo, obstaculizando el progreso en el campo.

No obstante, la solución propuesta mediante firmas ciegas ofreció una alternativa interesante para esquemas financieros centralizados. Posteriormente, la aparición de mecanismos de Prueba de Trabajo y la tecnología blockchain dio lugar a Bitcoin como una forma potente de dinero descentralizado, que a su vez inspiró a miles de otros proyectos de criptomonedas.