ADESS: ডাবল-স্পেন্ড আক্রমণ প্রতিরোধের জন্য একটি প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক প্রোটোকল

সূচিপত্র

1 ভূমিকা

প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) ব্লকচেইনের প্রধান দুর্বলতা হল আক্রমণকারীদের পূর্বে প্রকাশিত ব্লকগুলি ফোর্ক করে এবং বিভিন্ন লেনদেন ক্রম সহ বিকল্প চেইন সেগমেন্ট তৈরি করে লেনদেনের ইতিহাস পুনর্লিখনের সম্ভাবনা। যখন আক্রমণকারীর চেইন প্রচলিত ক্যানোনিক্যাল চেইনের চেয়ে বেশি মাইনিং পাজেল ডিফিকাল্টি সংগ্রহ করে, নোডগুলি এটিকে ক্যানোনিক্যাল হিসাবে স্বীকৃতি দেয়, যা ডাবল-স্পেন্ড আক্রমণ সক্ষম করে যেখানে আক্রমণকারীরা মূল চেইনে রেকর্ড করা টোকেন স্থানান্তর বাতিল করে।

বাস্তব-বিশ্বের ঘটনাবলী, যেমন ২০১৮-২০২০ সালের মধ্যে ইথেরিয়াম ক্লাসিক এবং বিটকয়েন গোল্ড আক্রমণ, ডাবল-স্পেন্ডিং-এর ব্যবহারিক হুমকি প্রদর্শন করে। ADESS প্রোটোকল পরিবর্তন আক্রমণকারী চেইন সনাক্ত করতে এবং অর্থনৈতিক জরিমানা আরোপ করার জন্য নতুন মেকানিজম প্রবর্তন করে এই দুর্বলতা সমাধান করে।

1.1 দুটি ADESS পরিবর্তন

ADESS বিদ্যমান PoW প্রোটোকলগুলিতে দুটি মূল পরিবর্তন প্রবর্তন করে:

1.1.1 আক্রমণকারী চেইন সনাক্তকরণ

প্রোটোকলটি টেম্পোরাল সিকোয়েন্স প্যাটার্ন বিশ্লেষণ করে সম্ভাব্য আক্রমণকারী চেইন সনাক্ত করে। একটি সাধারণ পূর্বপুরুষ ব্লক ("ফোর্ক-ব্লক") সহ চেইনগুলির তুলনা করার সময়, ADESS সেই চেইনগুলিতে জরিমানা নির্ধারণ করে যা ফোর্ক-ব্লক থেকে ধারাবাহিক ব্লকগুলির একটি ন্যূনতম সংখ্যা সম্প্রচার করতে শেষ হয়েছিল। এটি আচরণগত প্যাটার্নের সুবিধা নেয় যেখানে আক্রমণকারীরা পণ্য বা পরিষেবা পাওয়ার পরে তাদের চেইন সম্প্রচার করতে বিলম্ব করে।

1.1.2 এক্সপোনেনশিয়াল জরিমানা মেকানিজম

একবার একটি আক্রমণকারী চেইন সনাক্ত হলে, ADESS আক্রমণকারী চেইনটিকে ক্যানোনিক্যাল করতে এক্সপোনেনশিয়ালভাবে বর্ধিত হ্যাশরেট প্রয়োজনীয়তা প্রয়োগ করে। এটি সফল আক্রমণের অর্থনৈতিক খরচ ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে।

2 প্রযুক্তিগত কাঠামো

ADESS নাকামোটো কনসেনসাস প্রোটোকলের একটি পরিবর্তন হিসাবে কাজ করে, ডাবল-স্পেন্ড আক্রমণের বিরুদ্ধে নিরাপত্তা বাড়ানোর পাশাপাশি ব্যাকওয়ার্ড সামঞ্জস্য বজায় রাখে।

2.1 গাণিতিক ভিত্তি

ADESS জরিমানা মেকানিজম গাণিতিকভাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে:

$P_A = D_A \times e^{\lambda \times \Delta t}$

যেখানে:

• $P_A$ = আক্রমণকারী চেইনের কার্যকর জরিমানা-সমন্বিত ডিফিকাল্টি
• $D_A$ = আক্রমণকারী চেইনের প্রকৃত মাইনিং ডিফিকাল্টি
• $\lambda$ = জরিমানা বৃদ্ধির হার প্যারামিটার
• $\Delta t$ = চেইন সম্প্রচারের মধ্যে সময় বিলম্ব

ADESS-এর অধীনে ডাবল-স্পেন্ড আক্রমণের প্রত্যাশিত খরচ হয়ে যায়:

$E[Cost_{ADESS}] = \int_0^T h(t) \times e^{\lambda t} \times c \, dt$

যেখানে $h(t)$ হল হ্যাশরেট ফাংশন এবং $c$ হল প্রতি ইউনিট হ্যাশরেট খরচ।

2.2 প্রোটোকল বাস্তবায়ন

ADESS টেম্পোরাল বিশ্লেষণ অন্তর্ভুক্ত করার জন্য চেইন নির্বাচন অ্যালগরিদম পরিবর্তন করে। নোডগুলি ব্লক প্রকাশের সময় সম্পর্কে অতিরিক্ত মেটাডেটা বজায় রাখে এবং চেইন পুনর্বিন্যাস ইভেন্টের সময় এই তথ্য ব্যবহার করে।

3 পরীক্ষামূলক ফলাফল

গবেষকরা বিভিন্ন আক্রমণ পরিস্থিতিতে ADESS-এর সাথে ঐতিহ্যবাহী PoW প্রোটোকলের তুলনা করে সিমুলেশন পরিচালনা করেন।

3.1.1 আক্রমণ সাফল্যের সম্ভাবনা

পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি প্রদর্শন করে যে ADESS স্ট্যান্ডার্ড PoW প্রোটোকলের তুলনায় ডাবল-স্পেন্ড আক্রমণ সাফল্যের সম্ভাবনা ৪৫-৬৮% হ্রাস করে, নেটওয়ার্ক প্যারামিটার এবং আক্রমণকারীর হ্যাশরেট শতাংশের উপর নির্ভর করে।

3.1.2 অর্থনৈতিক খরচ বিশ্লেষণ

গবেষণায় দেখানো হয়েছে যে যেকোনো লেনদেন মূল্যের জন্য, ADESS-এ একটি জরিমানা সেটিং রয়েছে যা ডাবল-স্পেন্ড আক্রমণের প্রত্যাশিত লাভকে নেতিবাচক করে তোলে, কার্যকরভাবে যুক্তিসঙ্গত আক্রমণকারীদের নিরুৎসাহিত করে।

3.1 নিরাপত্তা বিশ্লেষণ

ADESS সৎ অংশগ্রহণকারীদের জন্য ঐতিহ্যবাহী PoW-এর মতো একই নিরাপত্তা গ্যারান্টি বজায় রাখে যখন আক্রমণের খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। প্রোটোকলটি সবচেয়ে কার্যকর হয় যখন মাইনিং ডিফিকাল্টি স্বল্প ব্লক ব্যবধানের মধ্যে ঘন ঘন সামঞ্জস্য হয়।

4 কোড বাস্তবায়ন

নিচে ADESS চেইন নির্বাচন অ্যালগরিদমের একটি সরলীকৃত সিউডোকোড বাস্তবায়ন দেওয়া হল:

function selectCanonicalChain(chains):
    // পর্যাপ্ত কাজ সহ চেইন ফিল্টার করুন
    valid_chains = filter(lambda c: c.total_difficulty > THRESHOLD, chains)
    
    // সাধারণ পূর্বপুরুষ খুঁজুন এবং সময় বিলম্ব গণনা করুন
    fork_block = findCommonAncestor(valid_chains)
    time_delays = calculateBroadcastDelays(valid_chains, fork_block)
    
    // ADESS জরিমানা প্রয়োগ করুন
    for chain in valid_chains:
        if isPotentialAttacker(chain, time_delays):
            penalty = exp(PENALTY_RATE * time_delays[chain])
            chain.effective_difficulty = chain.total_difficulty / penalty
        else:
            chain.effective_difficulty = chain.total_difficulty
    
    // সর্বোচ্চ কার্যকর ডিফিকাল্টি সহ চেইন নির্বাচন করুন
    return max(valid_chains, key=lambda c: c.effective_difficulty)

function isPotentialAttacker(chain, delays):
    return delays[chain] > ATTACKER_THRESHOLD

5 মূল বিশ্লেষণ

ADESS প্রোটোকল প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক ব্লকচেইন নিরাপত্তায় একটি উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করে, বিটকয়েনের সূচনা থেকে বিরাজমান মৌলিক দুর্বলতাগুলি সমাধান করে। ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতিগুলির বিপরীতে যা শুধুমাত্র ক্রমবর্ধমান কাজের উপর ফোকাস করে, ADESS একটি নিরাপত্তা মাত্রা হিসাবে টেম্পোরাল বিশ্লেষণ প্রবর্তন করে, একটি বহুমুখী প্রতিরক্ষা মেকানিজম তৈরি করে। এই পদ্ধতিটি ব্লকচেইন নিরাপত্তায় উদীয়মান প্রবণতাগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যা আচরণগত অর্থনীতি এবং গেম থিওরি অন্তর্ভুক্ত করে, ঠিক যেমন ইথেরিয়ামের প্রুফ-অফ-স্টেক-এ রূপান্তর ভ্যালিডেটর আচরণের উপর ভিত্তি করে স্ল্যাশিং শর্ত প্রবর্তন করেছিল।

একটি প্রযুক্তিগত দৃষ্টিকোণ থেকে, ADESS-এর এক্সপোনেনশিয়াল জরিমানা মেকানিজম আক্রমণকারীদের জন্য অর্থনৈতিকভাবে যুক্তিসঙ্গত নিরুৎসাহ তৈরি করে। গাণিতিক সূত্র $P_A = D_A \times e^{\lambda \times \Delta t}$ নিশ্চিত করে যে আক্রমণের খরচ সময়ের সাথে সুপার-লিনিয়ারভাবে বৃদ্ধি পায়, যা টেকসই আক্রমণগুলিকে অর্থনৈতিকভাবে অসম্ভব করে তোলে। এই পদ্ধতিটি বিটকয়েনের ডিফিকাল্টি সামঞ্জস্য অ্যালগরিদমের সাথে ধারণাগত মিল ভাগ করে কিন্তু এক্সপোনেনশিয়াল ধারণাটিকে মাইনিং নিয়ন্ত্রণের পরিবর্তে নিরাপত্তায় প্রয়োগ করে।

চেকপয়েন্টিং বা অ্যাভালাঞ্চ কনসেনসাসের মতো অন্যান্য ডাবল-স্পেন্ড প্রতিরোধ মেকানিজমের তুলনায়, ADESS PoW-এর বিকেন্দ্রীকৃত প্রকৃতি বজায় রাখে যখন ন্যূনতম গণনাগত ওভারহেড যোগ করে। সিমুলেশনে প্রোটোকলের কার্যকারিতা—যা আক্রমণ সাফল্যের সম্ভাবনা ৪৫-৬৮% হ্রাস দেখায়—ব্যবহারিক কার্যক্ষমতা প্রদর্শন করে। যাইহোক, নোডগুলির মধ্যে সঠিক সময় সিঙ্ক্রোনাইজেশনের উপর নির্ভরতা বাস্তবায়নের চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে যার জন্য সতর্ক নেটওয়ার্ক ডিজাইনের প্রয়োজন, বিটকয়েন হোয়াইটপেপারেই আলোচিত টাইমস্টাম্প নির্ভরযোগ্যতার সমস্যাগুলির কথা স্মরণ করিয়ে দেয়।

গবেষণাটি এইভাবে বিস্তৃত ব্লকচেইন নিরাপত্তা ল্যান্ডস্কেপে অবদান রাখে যে প্রোটোকল পরিবর্তনগুলি কার্যকর হতে বিপ্লবী হওয়ার প্রয়োজন নেই। যেমনটি CycleGAN পেপারে (Zhu et al., 2017) উল্লেখ করা হয়েছে, কখনও কখনও সবচেয়ে প্রভাবশালী উদ্ভাবনগুলি সম্পূর্ণ নতুন পদ্ধতির পরিবর্তে বিদ্যমান ধারণাগুলির সৃজনশীল পুনর্মিলন থেকে আসে। ADESS এই প্যাটার্ন অনুসরণ করে টেম্পোরাল বিশ্লেষণ এবং অর্থনৈতিক প্রণোদনাগুলিকে একটি নতুন উপায়ে একত্রিত করে যা শুধুমাত্র PoW সিস্টেমের বাইরে ভবিষ্যতের ব্লকচেইন প্রোটোকল ডিজাইনকে প্রভাবিত করতে পারে।

6 ভবিষ্যতের প্রয়োগ

ADESS প্রোটোকলের বেশ কয়েকটি প্রতিশ্রুতিশীল ভবিষ্যতের প্রয়োগ এবং উন্নয়নের দিক রয়েছে:

6.1 ক্রস-চেইন নিরাপত্তা

ADESS নীতিগুলি ক্রস-চেইন ব্রিজ এবং ইন্টারঅপারেবিলিটি প্রোটোকলগুলিতে অভিযোজিত হতে পারে, যেখানে টেম্পোরাল বিশ্লেষণ ব্রিজ আক্রমণ প্রতিরোধে এবং ক্রস-চেইন লেনদেনে পরমাণুতা নিশ্চিত করতে সাহায্য করতে পারে।

6.2 হাইব্রিড কনসেনসাস মেকানিজম

প্রুফ-অফ-স্টেক এবং অন্যান্য কনসেনসাস অ্যালগরিদমের সাথে একীকরণ হাইব্রিড সিস্টেম তৈরি করতে পারে যা ADESS-এর টেম্পোরাল নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্যগুলির সুবিধা নেয় যখন বিকল্প কনসেনসাস মেকানিজমের শক্তি দক্ষতা থেকে উপকৃত হয়।

6.3 রিয়েল-টাইম পেমেন্ট সিস্টেম

ক্রিপ্টোকারেন্সি পেমেন্ট প্রসেসর এবং এক্সচেঞ্জের জন্য, ADESS উচ্চতর নিরাপত্তা গ্যারান্টি সহ দ্রুত লেনদেন ফাইনালিটি সক্ষম করতে পারে, সম্ভাব্যভাবে উচ্চ-মূল্যের লেনদেনের জন্য নিশ্চিতকরণের সময় হ্রাস করতে পারে।

6.4 স্মার্ট কন্ট্র্যাক্ট উন্নতি

ভবিষ্যতের কাজ ADESS ধারণাগুলিকে স্মার্ট কন্ট্র্যাক্ট প্ল্যাটফর্মগুলিতে একীভূত করতে পারে, কন্ট্র্যাক্টগুলিকে টেম্পোরাল চেইন বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে গতিশীলভাবে নিরাপত্তা প্যারামিটার সামঞ্জস্য করতে দেয়।

7 তথ্যসূত্র

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
2. Wood, G. (2021). Ethereum: A Secure Decentralised Generalised Transaction Ledger
3. Zhu, J. Y., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks. IEEE International Conference on Computer Vision
4. Buterin, V. (2014). A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform
5. Garay, J., Kiayias, A., & Leonardos, N. (2015). The Bitcoin Backbone Protocol: Analysis and Applications
6. MIT Digital Currency Initiative (2020). 51% Reorganization Tracker
7. Singer, A. (2019). Ethereum Classic 51% Attacks: A Post-Mortem
8. Lovejoy, J. (2020). Understanding and Mitigating 51% Attacks on Proof-of-Work Blockchains