अस्थिर थ्रूपुट: जब डिफिकल्टी एल्गोरिदम विफल होता है - बिटकॉइन कैश की माइनिंग अस्थिरता का विश्लेषण

विषयसूची

• 1. परिचय
• 2. संबंधित कार्य
• 3. पृष्ठभूमि
• 4. तकनीकी विश्लेषण
• 5. Experimental Results
• 6. कोड कार्यान्वयन
• 7. भविष्य के अनुप्रयोग
• 8. References
• 9. विशेषज्ञ विश्लेषण

1. परिचय

Proof-of-Work ब्लॉकचेन लेन-देन थ्रूपुट को स्थिर बनाए रखने के लिए कम्प्यूटेशनल शक्ति में परिवर्तन के अनुसार ब्लॉक कठिनाई को गतिशील रूप से समायोजित करने हेतु कठिनाई एल्गोरिदम पर निर्भर करती हैं। Bitcoin Cash का cw-144 एल्गोरिदम सकारात्मक फीडबैक लूप के कारण चक्रीय अस्थिरता प्रदर्शित करता है, जिससे लेन-देन प्रसंस्करण अविश्वसनीय हो जाता है। यह शोधपत्र Negative Exponential Filter Difficulty Algorithm (NEFDA) के एक श्रेष्ठ विकल्प के रूप में गणितीय व्युत्पत्ति प्रस्तुत करता है।

2. संबंधित कार्य

zawy12 द्वारा पूर्व शोध डिफिकल्टी एल्गोरिदम का व्यापक अवलोकन प्रदान करते हैं। ASERT और EMA एल्गोरिदम को cw-144 के विकल्प के रूप में प्रस्तावित किया गया है। हमारा कार्य NEFDA की औपचारिक गणितीय व्युत्पत्ति को मूल सिद्धांतों से प्रस्तुत करके और इसके वांछनीय गुणों को रेखांकित करके अंतर स्थापित करता है।

3. पृष्ठभूमि

Difficulty algorithms estimate current hash rate based on previous block difficulties and solve times. The reactiveness of an algorithm determines how quickly it can adapt to hash rate changes. Bitcoin Cash's cw-144 algorithm suffers from positive feedback loops that create cyclical patterns in block solve times.

4. तकनीकी विश्लेषण

4.1 गणितीय आधार

NEFDA एल्गोरिदम एक नकारात्मक घातांकीय फ़िल्टर दृष्टिकोण का उपयोग करके विकसित किया गया है। मूल गणितीय सूत्रीकरण है:

$D_{n+1} = D_n \cdot e^{\frac{T_{target} - T_{actual}}{\tau}}$

जहाँ $D_{n+1}$ अगली कठिनाई है, $D_n$ वर्तमान कठिनाई है, $T_{target}$ आदर्श ब्लॉक समय है, $T_{actual}$ वास्तविक ब्लॉक समय है, और $\tau$ प्रतिक्रियाशीलता को नियंत्रित करने वाला समय स्थिरांक है।

4.2 Key Properties

NEFDA इतिहास-अज्ञेयवाद प्रदर्शित करता है, सकारात्मक प्रतिक्रिया निर्माण को प्रतिबंधित करता है, और हैश दर उतार-चढ़ाव के लिए त्वरित अनुकूलन प्रदान करता है, जबकि सुसंगत खनन अवधियों के दौरान स्थिरता बनाए रखता है।

5. Experimental Results

सिमुलेशन परिणाम दर्शाते हैं कि NEFDA, cw-144 की तुलना में लेन-देन थ्रूपुट में गंभीर दोलनों को समाप्त कर देता है। यह एल्गोरिदम 50% हैश दर उतार-चढ़ाव के दौरान भी लक्ष्य ब्लॉक समय को 15% विचलन के भीतर बनाए रखता है, जबकि cw-144 200% से अधिक विचलन दिखाता है।

6. कोड कार्यान्वयन

function calculateNEFDA(currentDifficulty, targetTime, actualTime, tau) {

7. भविष्य के अनुप्रयोग

NEFDA सिद्धांतों को उभरते हुए Proof-of-Work ब्लॉकचेन में लागू किया जा सकता है, खासकर उनमें जो महत्वपूर्ण हाश रेट अस्थिरता का अनुभव कर रहे हैं। यह एल्गोरिदम विकेंद्रीकृत भंडारण नेटवर्क, IoT ब्लॉकचेन और अन्य अनुप्रयोगों के लिए उतार-चढ़ाव वाली भागीदारी के तहत स्थिर लेन-देन प्रसंस्करण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक दिखता है।

8. References

1. Ilie, D.I., et al. "Unstable Throughput: When the Difficulty Algorithm Breaks" Imperial College London (2020)
2. zawy12. "कठिनाई एल्गोरिदम का अवलोकन" (2019)
3. Bitcoin Cash Development Team. "BCH कठिनाई एल्गोरिदम प्रस्ताव" (2020)
4. Nakamoto, S. "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System" (2008)

9. विशेषज्ञ विश्लेषण

सीधी बात: Bitcoin Cash के डिफिकल्टी एल्गोरिदम में मौलिक खामी है, इसके cw-144 एल्गोरिदम में पॉजिटिव फीडबैक लूप ने गंभीर थ्रूपुट अस्थिरता पैदा की है, जो सीधे ब्लॉकचेन के मूल मूल्य प्रस्ताव - विश्वसनीयता और पूर्वानुमेयता को खतरे में डालता है।

तार्किक श्रृंखला: समस्या की जड़ cw-144 एल्गोरिदम का ऐतिहासिक डेटा पर अत्यधिक निर्भरता है, जिसने पारंपरिक वित्तीय बाजारों में "हर्डिंग इफेक्ट" जैसी पॉजिटिव फीडबैक व्यवस्था बना दी है। जब माइनर कॉइन-हॉपिंग रणनीति के माध्यम से मुनाफे का पीछा करते हैं, तो एल्गोरिदम कम्प्यूटेशनल पावर में बदलाव के लिए तेजी से अनुकूलन करने में असमर्थ होता है, बल्कि उतार-चढ़ाव को और बढ़ा देता है। इसके विपरीत, NEFDA द्वारा अपनाई गई नेगेटिव एक्सपोनेंशियल फिल्टरिंग विधि, कंट्रोल थ्योरी में PID कंट्रोलर के समान, गणितीय रूप से सुरुचिपूर्ण डिजाइन के माध्यम से इस दुष्चक्र को तोड़ती है।

हाइलाइट्स और कमियां: NEFDA की प्रमुख विशेषता इसकी इतिहास-स्वतंत्र प्रकृति और तीव्र प्रतिक्रिया क्षमता है, जो CycleGAN में चक्रीय स्थिरता की डिजाइन दर्शन की याद दिलाती है - सक्षम गणितीय बाध्यताओं के माध्यम से प्रणाली को खराब संतुलन में फंसने से बचाना। हालाँकि, चरम कंप्यूटेशनल शक्ति उतार-चढ़ाव की स्थितियों में इस एल्गोरिदम के प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए अभी और अनुभवजन्य सबूतों की आवश्यकता है, और समय स्थिरांक τ का चयन व्यक्तिपरक बना हुआ है, जो एक नए हमले वेक्टर के रूप में उभर सकता है। Ethereum के EIP-3554 डिफिकल्टी बम विलंब की तुलना में, BCH का समाधान अधिक आक्रामक लेकिन क्रमिक संक्रमण रणनीति से रहित प्रतीत होता है।

कार्रवाई के लिए अंतर्दृष्टि: ब्लॉकचेन डेवलपर्स के लिए, यह शोध इस बात पर जोर देता है कि एल्गोरिदम मजबूती केवल प्रदर्शन अनुकूलन से कहीं अधिक महत्वपूर्ण है। पारंपरिक नियंत्रण प्रणाली डिजाइन सिद्धांतों (जैसे कि MIT के प्रोफेसर Karl Åström द्वारा अनुकूलक नियंत्रण क्षेत्र में योगदान) से सीख लेकर ब्लॉकचेन सहमति तंत्र में सफलता प्राप्त की जा सकती है। निवेशकों के लिए, इसका मतलब है कि उन सार्वजनिक ब्लॉकचेन परियोजनाओं का पुनर्मूल्यांकन आवश्यक है जो "उच्च-प्रदर्शन" का दावा करती हैं लेकिन जिनके एल्गोरिदम डिजाइन में मौलिक खामियाँ हैं। जिस प्रकार 2008 के वित्तीय संकट ने पारंपरिक वित्तीय मॉडलों की कमजोरियों को उजागर किया, उसी प्रकार BCH की कठिनाइयाँ हमें याद दिलाती हैं: विकेंद्रीकृत प्रणालियों में, एल्गोरिदम मजबूती एक विकल्प नहीं बल्कि अस्तित्व की अनिवार्यता है।