অনুমতিবিহীন ব্লকচেইনে সম্পূর্ণ বিকেন্দ্রীকরণের অসম্ভবতা

সূচিপত্র

1 ভূমিকা

২০০৮ সালের আর্থিক সংকটে প্রদর্শিত হিসাবে, ঐতিহ্যগত কেন্দ্রীভূত মুদ্রাগুলি একক ব্যর্থতার বিন্দু এবং প্রাতিষ্ঠানিক দুর্নীতিতে ভোগে। বিটকয়েন কেন্দ্রীয় কর্তৃপক্ষ বাদ দিতে ব্লকচেইন প্রযুক্তি ব্যবহার করে প্রথম বিকেন্দ্রীভূত ডিজিটাল মুদ্রা হিসাবে আবির্ভূত হয়। তবে, এর বিকেন্দ্রীভূত আকাঙ্ক্ষা সত্ত্বেও, বিটকয়েনের প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (পিওডব্লিউ) মেকানিজম মাইনিং পুলে উল্লেখযোগ্য ক্ষমতা কেন্দ্রীকরণের দিকে নিয়ে গেছে।

বিকেন্দ্রীকরণ সমস্যা পিওডব্লিউ ছাড়িয়ে প্রুফ-অফ-স্টেক (পিওএস) এবং ডেলিগেটেড প্রুফ-অফ-স্টেক (ডিপিওএস) সিস্টেমে প্রসারিত, যা ব্লকচেইন প্রণোদনা কাঠামোতে মৌলিক সীমাবদ্ধতা নির্দেশ করে।

2 পটভূমি

2.1 কনসেনসাস মেকানিজম

ব্লকচেইন কনসেনসাস প্রোটোকল নোড দৃশ্য সিঙ্ক্রোনাইজ করার পাশাপাশি দূষিত আচরণ প্রতিরোধ করে:

• প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (পিওডব্লিউ): কম্পিউটেশনাল পাওয়ার ব্লক তৈরির অধিকার নির্ধারণ করে
• প্রুফ-অফ-স্টেক (পিওএস): স্টেক মালিকানা যাচাইকরণ সম্ভাবনা প্রভাবিত করে
• ডেলিগেটেড প্রুফ-অফ-স্টেক (ডিপিওএস): টোকেন ধারকরা ভ্যালিডেটর নির্বাচন করে

2.2 বিকেন্দ্রীকরণ মেট্রিক্স

বিদ্যমান মেট্রিক্সের মধ্যে রয়েছে জিনি সহগ, নাকামোটো সহগ এবং হারফিন্ডাহল-হিরশম্যান ইনডেক্স (এইচএইচআই)। কাগজটি একটি আরও কঠোর ফর্মালাইজেশন প্রবর্তন করে।

3 ফরমাল মডেল

3.1 (m,ε,δ)-বিকেন্দ্রীকরণ

কাগজটি $(m,\epsilon,\delta)$-বিকেন্দ্রীকরণকে এমন একটি অবস্থা হিসাবে সংজ্ঞায়িত করে যা সন্তুষ্ট করে:

1. অন্তত $m$ অংশগ্রহণকারী নোড চালাচ্ছেন
2. ধনী এবং $\delta$-তম শতকরা অংশগ্রহণকারীদের দ্বারা চালানো নোডগুলির মোট সম্পদ শক্তির অনুপাত $\leq 1+\epsilon$

যখন $m$ বড় এবং $\epsilon=\delta=0$, এটি সম্পূর্ণ বিকেন্দ্রীকরণ প্রতিনিধিত্ব করে।

3.2 সাইবিল খরচ সংজ্ঞা

সাইবিল খরচকে এক অংশগ্রহণকারীর একাধিক নোড চালানোর খরচ এবং একাধিক অংশগ্রহণকারীর প্রত্যেকের একটি নোড চালানোর মোট খরচের মধ্যে পার্থক্য হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

$$C_{sybil} = C_{multi} - \sum_{i=1}^{n} C_{single_i}$$

যেখানে $C_{multi}$ হল একটি সত্তার $n$ নোড চালানোর খরচ, এবং $C_{single_i}$ হল ব্যক্তি $i$ এর একটি নোড চালানোর খরচ।

4 তাত্ত্বিক বিশ্লেষণ

4.1 অসম্ভবতার ফলাফল

কাগজটি প্রমাণ করে যে ইতিবাচক সাইবিল খরচ ছাড়া, $(m,\epsilon,\delta)$-বিকেন্দ্রীকরণ অর্জন সম্ভাব্যতাভাবে সীমাবদ্ধ। সম্ভাব্যতা উপরের সীমা হল:

$$P(\text{বিকেন্দ্রীকরণ}) \leq g(f_\delta)$$

যেখানে $f_\delta$ হল $\delta$-তম শতকরা এবং ধনী অংশগ্রহণকারীদের সম্পদ শক্তির অনুপাত।

4.2 সম্ভাব্যতা সীমা

$f_\delta$ এর ছোট মানের জন্য (বড় ধন বৈষম্য নির্দেশ করে), উপরের সীমা ০ এর কাছে পৌঁছায়, যা সাইবিল খরচ ছাড়া বিকেন্দ্রীকরণ প্রায় অসম্ভব করে তোলে।

5 পরীক্ষামূলক ফলাফল

গবেষণা সিমুলেশনের মাধ্যমে প্রদর্শন করে যে:

• শূন্য সাইবিল খরচ সহ সিস্টেম দ্রুত কেন্দ্রীভূত হয়, জিনি সহগ ০.৯ এর কাছে পৌঁছায়
• এমনকি ছোট ইতিবাচক সাইবিল খরচ ($C_{sybil} > ০$) বিকেন্দ্রীকরণ মেট্রিক্স উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে
• বর্তমান ব্লকচেইন সিস্টেম $f_\delta$ মান ০.০১ এর নিচে প্রদর্শন করে, যা বিকেন্দ্রীকরণকে সম্ভাব্যতাভাবে অসম্ভব করে তোলে

6 প্রযুক্তিগত বাস্তবায়ন

সিউডোকোড: সাইবিল খরচ গণনা

function calculateSybilCost(participants):
    total_single_cost = 0
    multi_node_cost = 0
    
    for participant in participants:
        single_cost = computeNodeCost(participant.resources)
        total_single_cost += single_cost
        
    # Calculate cost for single entity running all nodes
    combined_resources = sum(p.resources for p in participants)
    multi_node_cost = computeNodeCost(combined_resources) * sybil_multiplier
    
    sybil_cost = multi_node_cost - total_single_cost
    return max(0, sybil_cost)

function computeNodeCost(resources, base_cost=1, scale_factor=0.8):
    # Economies of scale reduce per-node cost for larger operators
    return base_cost * (resources ** scale_factor)

7 ভবিষ্যত প্রয়োগ

ভাল বিকেন্দ্রীকরণ অর্জনের সম্ভাব্য দিকনির্দেশ:

• সম্পদ-ভিত্তিক সাইবিল খরচ: শারীরিক হার্ডওয়্যার প্রয়োজনীয়তা বা শক্তি খরচ
• সামাজিক পরিচয় সিস্টেম: সুনাম-ভিত্তিক খরচ সহ বিকেন্দ্রীভূত পরিচয়
• হাইব্রিড কনসেনসাস: নিরাপত্তা এবং বিকেন্দ্রীকরণ ভারসাম্য করার জন্য একাধিক মেকানিজম সংমিশ্রণ
• গতিশীল ফি কাঠামো: কেন্দ্রীকরণ মেট্রিক্স ভিত্তিতে অ্যালগরিদমিক সমন্বয়

8 মূল বিশ্লেষণ

"অনুমতিবিহীন ব্লকচেইনে সম্পূর্ণ বিকেন্দ্রীকরণের অসম্ভবতা" কাগজটি ব্লকচেইন প্রযুক্তির মূল প্রিমিসে একটি মৌলিক চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে। $(m,\epsilon,\delta)$-বিকেন্দ্রীকরণ ফ্রেমওয়ার্কের মাধ্যমে বিকেন্দ্রীকরণ ফর্মালাইজ করে এবং সাইবিল খরচের ধারণা প্রবর্তন করে, লেখকরা বিকেন্দ্রীকরণ বিশ্লেষণের জন্য একটি কঠোর গাণিতিক ভিত্তি প্রদান করেন যা নাকামোটো সহগের মতো বিদ্যমান মেট্রিক্সের বাইরে যায়।

তাত্ত্বিক অসম্ভবতার ফলাফল প্রধান ব্লকচেইন নেটওয়ার্ক জুড়ে অভিজ্ঞতামূলক পর্যবেক্ষণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। বিটকয়েনের মাইনিং কেন্দ্রীকরণ, যেখানে শীর্ষ ৩টি পুল প্রায় ৬৫% হ্যাশ রেট নিয়ন্ত্রণ করে, এবং ইথেরিয়ামের ধন কেন্দ্রীকরণ, যেখানে ২% ঠিকানা ৯৫% ইথি ধারণ করে, এই তাত্ত্বিক সীমার ব্যবহারিক প্রকাশ প্রদর্শন করে। এই প্যাটার্নটি অন্যান্য বিতরণিত সিস্টেমে পর্যবেক্ষিত কেন্দ্রীকরণ প্রবণতার অনুরূপ, যেমন কীভাবে সাইকেলজিএএন-এর আনসুপারভাইজড লার্নিং ফ্রেমওয়ার্ক ডোমেন ট্রান্সলেশন টাস্কে অন্তর্নিহিত সীমাবদ্ধতা প্রকাশ করেছিল।

সাইবিল খরচ ধারণা বোঝার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ লেন্স প্রদান করে কেন বর্তমান ব্লকচেইন সিস্টেম অনিবার্যভাবে কেন্দ্রীভূত হয়। পিওডব্লিউ সিস্টেমে, মাইনিং হার্ডওয়্যার এবং বিদ্যুৎ খরচে স্কেলের অর্থনীতি নেতিবাচক সাইবিল খরচ তৈরি করে, যেখানে বড় অপারেটরদের প্রকৃতপক্ষে প্রতি ইউনিট খরচ কম থাকে। পিওএস সিস্টেমে, যাচাইকরণের জন্য পুনরাবৃত্ত খরচের অনুপস্থিতি প্রায়-শূন্য সাইবিল খরচ তৈরি করে। এই বিশ্লেষণ ব্যাখ্যা করে কেন ইওএস এবং ট্রনের মতো ডেলিগেটেড সিস্টেম আরও বেশি কেন্দ্রীকরণ প্রদর্শন করে, যথাক্রমে ২১ এবং ২৭ সুপার নোড সমগ্র নেটওয়ার্ক নিয়ন্ত্রণ করে।

আইইইই এবং এসিএম ডিজিটাল লাইব্রেরির মতো সংস্থার ঐতিহ্যগত বিতরণিত সিস্টেম গবেষণার সাথে তুলনা দেখায় যে বিকেন্দ্রীকরণ ট্রাইলেমা—নিরাপত্তা, স্কেলেবিলিটি এবং বিকেন্দ্রীকরণের ভারসাম্য—মৌলিকভাবে প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতার পরিবর্তে অর্থনৈতিক নীতিগুলি দ্বারা সীমাবদ্ধ হতে পারে। গবেষণা পরামর্শ দেয় যে সত্যিকারের অনুমতিবিহীন ব্লকচেইনগুলি সাইবিল প্রতিরোধ এবং বিকেন্দ্রীকরণের মধ্যে একটি অন্তর্নিহিত ট্রেড-অফের মুখোমুখি হতে পারে, যেমন কীভাবে সিএপি থিওরেম বিতরণিত ডাটাবেস সীমাবদ্ধ করে।

ভবিষ্যত গবেষণা দিকনির্দেশ উদ্ভাবনী সাইবিল খরচ মেকানিজম অন্বেষণ করা উচিত যা বিশ্বস্ত তৃতীয় পক্ষের উপর নির্ভর করে না। সম্ভাব্য পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে প্রুফ-অফ-ফিজিক্যাল-ওয়ার্ক, সামাজিক গ্রাফ সহ বিকেন্দ্রীভূত পরিচয় সিস্টেম, বা বাস্তব-বিশ্ব খরচ অন্তর্ভুক্ত করে সম্পদ-ভিত্তিক স্টেকিং। তবে, যেমন কাগজটি প্রদর্শন করে, যেকোন সমাধানকে অবশ্যই অংশগ্রহণ চালিত করে এমন অর্থনৈতিক প্রণোদনা এবং বিকেন্দ্রীকরণ সক্ষম করে এমন গাণিতিক সীমাবদ্ধতার সাবধানে ভারসাম্য বজায় রাখতে হবে।

9 তথ্যসূত্র

1. নাকামোটো, এস. (২০০৮). বিটকয়েন: এ পিয়ার-টু-পিয়ার ইলেকট্রনিক ক্যাশ সিস্টেম
2. বিউটেরিন, ভি. (২০১৪). ইথেরিয়াম হোয়াইট পেপার
3. ঝু, জে.-ওয়াই., এট আল. (২০১৭). আনপেয়ার্ড ইমেজ-টু-ইমেজ ট্রান্সলেশন ইউজিং সাইকেল-কনসিসটেন্ট অ্যাডভারসারিয়াল নেটওয়ার্কস. আইইইই
4. বোনো, জে., এট আল. (২০১৫). এসওকে: রিসার্চ পার্সপেক্টিভস অ্যান্ড চ্যালেঞ্জেস ফর বিটকয়েন অ্যান্ড ক্রিপ্টোকারেন্সিজ. আইইইই এসঅ্যান্ডপি
5. আইইইই ব্লকচেইন স্ট্যান্ডার্ডস কমিটি. (২০১৯). ডিসেন্ট্রালাইজেশন মেট্রিক্স ফর ব্লকচেইন সিস্টেমস
6. এসিএম ডিজিটাল লাইব্রেরি. (২০২০). ইকোনমিক অ্যানালিসিস অফ ক্রিপ্টোকারেন্সি সিস্টেমস
7. জেনসার, এ. ই., এট আল. (২০১৮). ডিসেন্ট্রালাইজেশন ইন বিটকয়েন অ্যান্ড ইথেরিয়াম নেটওয়ার্কস