पेटी-अनुपालक पूल्स के साथ बिटकॉइन में माइनिंग पावर डिस्ट्रक्शन अटैक्स

विषयसूची

• 1 परिचय
• 2 माइनिंग पावर डिस्ट्रक्शन अटैक्स
  • 2.1 स्वार्थी माइनिंग विश्लेषण
  • 2.2 रिश्वत हमला
  • 2.3 Mining Distraction Attack
• 3 Technical Framework
  • 3.1 Mathematical Models
  • 3.2 Experimental Results
• 4 विश्लेषण ढांचा उदाहरण
• 5 Future Applications & Directions
• 6 संदर्भ

1 परिचय

Bitcoin की सुरक्षा मूल रूप से इसकी Proof-of-Work सहमति तंत्र पर निर्भर करती है, जहाँ खनिक क्रिप्टोग्राफ़िक पहेलियों को हल करने के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। नेटवर्क की कठिनाई समायोजन तंत्र (DAM) उपलब्ध खनन शक्ति के आधार पर पहेली की कठिनाई को गतिशील रूप से निर्धारित करता है। यह शोध पत्र विश्लेषण करता है कि कैसे विरोधी petty-compliant खनन पूल्स के वातावरण में - ऐसी इकाइयाँ जो आर्थिक रूप से तर्कसंगत होने पर ईमानदार व्यवहार से विचलित हो सकती हैं - खनन शक्ति विनाश हमलों के माध्यम से DAM का शोषण कर सकते हैं।

2 माइनिंग पावर डिस्ट्रक्शन अटैक्स

2.1 स्वार्थी माइनिंग विश्लेषण

सेल्फिश माइनिंग में प्रतिस्पर्धियों के ब्लॉक्स को अनाथ करने हेतु खोजे गए ब्लॉक्स को रणनीतिक रूप से रोकना शामिल है। हमारे विश्लेषण से पता चलता है कि स्वार्थी खनन अधिक विनाशकारी हो जाता है जब गैर-विरोधी माइनिंग पावर पूल्स के बीच समान रूप से वितरित होती है, जो इस सामान्य धारणा के विपरीत है कि केंद्रीकरण भेद्यता बढ़ाता है।

2.2 रिश्वत हमला

हम एक नए प्रकार के रिश्वत हमले का परिचय देते हैं जहां विरोधी पूल छोटे-अनुपालन पूलों को दूसरों के ब्लॉकों को अनाथ करने के लिए प्रोत्साहित करते हैं। छोटे पूलों के लिए, यह हमला स्वार्थी खनन या अंडरकटिंग जैसी पारंपरिक रणनीतियों पर हावी हो जाता है, जिसमें रिश्वत लागत $C_b = \sum_{i=1}^{n} \alpha_i \cdot R$ के रूप में गणना की जाती है, जहां $\alpha_i$ पूल i की खनन हिस्सेदारी का प्रतिनिधित्व करता है और R ब्लॉक इनाम है।

2.3 Mining Distraction Attack

माइनिंग डिस्ट्रैक्शन अटैक खनन पूलों को Bitcoin की पहेली को छोड़कर सरल विकल्पों को अपनाने के लिए प्रोत्साहित करता है, जिससे अनाथ ब्लॉक सबूत पैदा किए बिना खनन शक्ति व्यर्थ होती है। यह गुप्त दृष्टिकोण DAM का समान रूप से दोहन करता है लेकिन कम फोरेंसिक निशान छोड़ता है।

3 Technical Framework

3.1 Mathematical Models

खनन रणनीतियों के लिए राजस्व गणना में पूल वितरण कारक शामिल हैं: $R_{adv} = \frac{\alpha}{\alpha + \beta(1-d)} \cdot B$ जहाँ $\alpha$ प्रतिकूल शक्ति है, $\beta$ ईमानदार शक्ति है, d नष्ट शक्ति प्रतिशत है, और B ब्लॉक इनाम है। कठिनाई समायोजन $D_{new} = D_{old} \cdot \frac{T_{expected}}{T_{actual}}$ का अनुसरण करता है जहाँ T समय अवधियों को दर्शाता है।

3.2 Experimental Results

सिमुलेशन दर्शाते हैं कि नेटवर्क शक्ति के 20-35% नियंत्रित करने वाले प्रतिकूलों के लिए रिश्वत हमले स्वार्थी खनन की तुलना में 15-23% अधिक लाभप्रदता प्राप्त करते हैं। विकर्षण हमलों ने अनाथ श्रृंखलाएँ उत्पन्न किए बिना तीन समायोजन अवधियों में 18% कठिनाई में कमी प्रदर्शित की।

4 विश्लेषण ढांचा उदाहरण

केस स्टडी: तीन छोटे-अनुपालन पूलों पर विचार करें जो क्रमशः 15%, 20% और 25% नेटवर्क शक्ति नियंत्रित करते हैं। 30% शक्ति नियंत्रित करने वाला एक विरोधी 25% पूल से ब्लॉकों को अनाथ करने के लिए 15% पूल को ब्लॉक पुरस्कारों का 60% प्रदान करके रिश्वत हमला लागू करता है। हमले के बाद विरोधी की सापेक्ष आय 30% से बढ़कर 42% हो जाती है, जबकि बाद के युग में कठिनाई 18% कम हो जाती है।

5 Future Applications & Directions

भविष्य के शोध को क्रॉस-चेन डिस्ट्रैक्शन हमलों का पता लगाना चाहिए, जहां विरोधी एक साथ कई क्रिप्टोकरेंसी को निशाना बनाते हैं जो माइनिंग एल्गोरिदम साझा करते हैं। रियल-टाइम कठिनाई समायोजन और पूल व्यवहार निगरानी को शामिल करने वाली रक्षा तंत्र आशाजनक दिशाएं हैं। Foundry USA और AntPool जैसे पूलों में खनन शक्ति का बढ़ता केंद्रीकरण (2024 तक संयुक्त रूप से ~55% नियंत्रण) इन हमलों के प्रति भेद्यता बढ़ाता है।

6 संदर्भ

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
2. Eyal, I., & Sirer, E. G. (2014). Majority is not Enough: Bitcoin Mining is Vulnerable
3. Gervais, A., et al. (2016). On the Security and Performance of Proof of Work Blockchains
4. Bitcoin Mining Council Q4 2023 Report

Expert Analysis: Core Insight, Logical Flow, Strengths & Flaws, Actionable Insights

मुख्य अंतर्दृष्टि: यह शोध बिटकॉइन की मौलिक आर्थिक कमजोरी को उजागर करती है - जब माइनिंग पूल अर्ध-तर्कसंगत व्यवहार करते हैं तो कठिनाई समायोजन तंत्र स्वयं ही हमले का वेक्टर बन जाता है। पेपर का सबसे महत्वपूर्ण योगदान यह प्रदर्शित करने में निहित है कि कैसे प्रतीत होने वाली मामूली प्रोटोकॉल विशेषताएं माइनिंग पावर के निर्माण के बजाय विनाश के लिए प्रमुख आर्थिक प्रोत्साहन create करती हैं।

तार्किक प्रवाह: तर्क व्यवस्थित रूप से स्थापित स्वार्थी माइनिंग अवधारणाओं से नवीन रिश्वत और विचलन हमलों की ओर बढ़ता है। लेखक सही ढंग से पहचानते हैं कि पूल वितरण एकाग्रता से अधिक मायने रखता है - एक counterintuitive निष्कर्ष जो पारंपरिक ज्ञान को चुनौती देता है। उनके गणितीय मॉडल सटीक रूप से दिखाते हैं कि कैसे petty-compliant व्यवहार सीमित प्रतिकूल शक्ति को असमान प्रभाव में बदल देता है।

Strengths & Flaws: शोध पत्र की ताकत इसके यथार्थवादी खतरे मॉडल में निहित है जो स्वीकार करता है कि खनिक पूरी तरह से निस्वार्थ नहीं होते। हालाँकि, यह रिश्वत हमलों की समन्वय लागत को कम आँकता है और इस बात पर ध्यान नहीं देता कि ब्लॉकचेन एनालिटिक्स (जैसे कि Chainalysis द्वारा विकसित) ऐसे पैटर्न का पता कैसे लगा सकते हैं। विचलन हमले की अवधारणा वास्तव में नवीन है लेकिन इसमें वास्तविक दुनिया में कार्यान्वयन चुनौतियों के विश्लेषण का अभाव है।

Actionable Insights: बिटकॉइन डेवलपर्स को Bitcoin Improvement Proposal 320 में सुझाए अनुसार अनाथ दर मेट्रिक्स को शामिल करने के लिए कठिनाई समायोजन एल्गोरिदम को संशोधित करने पर विचार करना चाहिए। माइनिंग पूल्स को ब्लॉक स्रोतों के सख्त सत्यापन को लागू करना चाहिए, और एक्सचेंजों को असामान्य अनाथ पैटर्न की निगरानी करनी चाहिए। शोध बताता है कि Ethereum जैसी Proof-of-Stake प्रणालियाँ मूल रूप से इन हमलों का विरोध कर सकती हैं—यह एक ऐसा निष्कर्ष है जो PoW से Ethereum के सफल संक्रमण को देखते हुए गहन अन्वेषण का हकदार है।

यह शोध व्यापक ब्लॉकचेन सुरक्षा साहित्य से जुड़ता है, विशेष रूप से PoW कमजोरियों पर Gervais et al. के कार्य और प्रोत्साहन हेरफेर पर 'CycleGAN' पेपर में आर्थिक विश्लेषणों से। जैसे-जैसे खनन केंद्रीकरण जारी है (4 पूल ~80% बिटकॉइन हैशरेट नियंत्रित करते हैं), यह हमले तेजी से संभव होते जा रहे हैं। यह पेपर चल रही ब्लॉकचेन सुरक्षा हथियारों की दौड़ में हमलावरों और रक्षकों दोनों के लिए महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।