Mashambulizi ya Kuharibu Nguvu ya Uchimbaji wa Bitcoin katika Mitoa Inayofuata Kanuni Ndogo

Yaliyomo

• 1 Utangulizi
• 2 Mashambulizi ya Kuharibu Nguvu ya Uchimbaji
  • 2.1 Uchambuzi wa Uchimbaji wa Kibinafsi
  • 2.2 Shambulio la Rushwa
  • 2.3 Shambulio la Kuwatenganisha Wachimba Madini
• 3 Mfumo wa Kiufundi
  • 3.1 Miundo ya Kihisabati
  • 3.2 Matokeo ya Majaribio
• 4 Mfano wa Mfumo wa Uchambuzi
• 5 Matumizi na Mwelekeo wa Baadaye
• 6 Marejeo

1 Utangulizi

Usalama wa Bitcoin unategemea kimsingi utaratibu wake wa makubaliano ya Uthibitisho-wa-Kazi, ambapo wachimba madini wanashindana kutatua fumbo za kisiri. Utaratibu wa kurekebisha ugumu wa mtandao (DAM) unaweka ugumu wa fumbo kwa kutumia nguvu ya uchimbaji inayopatikana. Makala haya yanachambua jinsi maadui wanaweza kutumia DAM kupitia mashambulizi ya kuharibu nguvu ya uchimbaji katika mazingira yenye mitoa ya uchimbaji inayofuata kanuni ndogo—hizi ni vyombo ambavyo vinaweza kukiuka tabia ya uaminifu inapofaa kiuchumi.

2 Mashambulizi ya Kuharibu Nguvu ya Uchimbaji

2.1 Uchambuzi wa Uchimbaji wa Kibinafsi

Uchimbaji wa kibinafsi unahusisha kukuswa kwa kimkakati kwa vitalu vilivyogunduliwa ili kufanya vitalu vya washindani visiweze kutumika. Uchambuzi wetu unaonyesha kuwa uchimbaji wa kibinafsi huwa wa kuharibu zaidi wakati nguvu ya uchimbaji isiyo ya kiadui imesambazwa vizuri miongoni mwa mitoa, kinyume na dhana za kawaida kwamba ukoleo huongeza urahisi wa kushambuliwa.

2.2 Shambulio la Rushwa

Tunaanzisha shambulio jipya la rushwa ambapo mitoa ya kiadui huwahimiza mitoa inayofuata kanuni ndogo kufanya vitalu vya wengine visiweze kutumika. Kwa mitoa midogo, shambulio hili linashinda mikakati ya kitamaduni kama vile uchimbaji wa kibinafsi au kukatisha chini, na gharama za rushwa hukokotolewa kama $C_b = \sum_{i=1}^{n} \alpha_i \cdot R$ ambapo $\alpha_i$ inawakilisha sehemu ya uchimbaji ya mtandao i na R ni tuzo ya kuzuia.

2.3 Shambulio la Kuwatenganisha Wachimba Madini

Shambulio la kuwatenganisha wachimba madini huwahimiza mitoa kuiacha fumbo ya Bitcoin kwa njia mbadala rahisi, na hivyo kupoteza nguvu ya uchimbaji bila kutoa ushahidi wowote wa kuzuia kufanana. Njia hii ya kusafiri inatumia DAM kwa njia ile ile lakini huacha alia chache za kufuatilia.

3 Mfumo wa Kiufundi

3.1 Miundo ya Kihisabati

Hesabu za mapato ya mikakati ya uchimbaji zinajumuisha vipengele vya usambazaji wa mtandao: $R_{adv} = \frac{\alpha}{\alpha + \beta(1-d)} \cdot B$ ambapo $\alpha$ ni nguvu ya kiadui, $\beta$ ni nguvu ya kuaminika, d ni asilimia ya nguvu iliyoharibiwa, na B ni tuzo ya kuzuia. Marekebisho ya ugumu hufuata $D_{new} = D_{old} \cdot \frac{T_{expected}}{T_{actual}}$ ambapo T inawakilisha vipindi vya muda.

3.2 Matokeo ya Majaribio

Uigizaji unaonyesha mashambulio ya rushwa hupata faida ya 15-23% zaidi kuliko uchimbaji wa kibinafsi kwa maadui wanaodhibiti 20-35% ya nguvu ya mtandao. Mashambulio ya kuwatenganisha yalionyesha kupungua kwa ugumu kwa 18% katika vipindi vitatu vya marekebisho bila kutoa minyororo ya kuzuia.

4 Mfano wa Mfumo wa Uchambuzi

Uchunguzi wa Kesi: Zingatia mitoa mitatu inayofuata kanuni ndogo inayodhibiti 15%, 20%, na 25% ya nguvu ya mtandao mtawalia. Adui anayedhibiti 30% ya nguvu anatekeleza shambulio la rushwa kwa kutoa 60% ya tuzo za kuzuia kwa mtandao wa 15% ili kufanya vitalu kutoka kwa mtandao wa 25% visiweze kutumika. Mapato ya jamaa ya adui yanaongezeka kutoka 30% hadi 42% baada ya shambulio huku ugumu ukipungua kwa 18% katika enzi inayofuata.

5 Matumizi na Mwelekeo wa Baadaye

Utafiti wa baadaye unapaswa kuchunguza mashambulio ya kuwatenganisha kuvuka mnyororo ambapo maadui hulenga wakati mmoja fedha nyingi za kidijitali zinazoshiriki algoriti za uchimbaji. Njia za kujihami zinazojumuisha marekebisho ya haraka ya ugumu na ufuatiliaji wa tabia ya mitoa zinawakilisha mwelekeo unaotumainiwa. Uwepeshaji unaoongezeka wa nguvu ya uchimbaji katika mitoa kama vile Foundry USA na AntPool (inayodhibiti takriban 55% pamoja kufikia 2024) huongeza urahisi wa kushambuliwa na mashambulio haya.

6 Marejeo

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

Uchambuzi wa Mtaalamu: Uelewa wa Msingi, Mwendo wa Mantiki, Nguvu na Kasoro, Ufahamu Unaoweza Kutekelezwa

Uelewa wa Msingi: Utafiti huu unaonyesha urahisi wa kimsingi wa kiuchumi wa Bitcoin—utaratibu wa kurekebisha ugumu wenyewe unakuwa njia ya shambulio wakati mitoa ya uchimbaji inapotenda kwa busara kiasi. Mchango mkubwa zaidi wa makala hii upo katika kuonyesha jinsi vipengele vya itifaki vinavyoonekana kuwa vidogo hutoa motisha kubwa za kiuchumi za kuharibu badala ya kujenga nguvu ya uchimbaji.

Mwendo wa Mantiki: Hoja inaendelea kwa utaratibu kutoka kwa dhana zilizowekwa za uchimbaji wa kibinafsi hadi kwenye mashambulio mapya ya rushwa na kuwatenganisha. Waandika wanatambua kwa usahihi kwamba usambazaji wa mtandao ni muhimu zaidi kuliko ukoleo—uvumbuzi usio wa kawaida unaopinga hekima ya kawaida. Miundo yao ya kihisabati inaonyesha haswa jinsi tabia inayofuata kanuni ndogo inavyobadilisha nguvu ndogo ya kiadui kuwa ushawishi usio na sawa.

Nguvu na Kasoro: Nguvu ya makala hii iko katika mfano wake wa tishio la kiuhalisia unaokubali kuwa wachimba madini sio wa kujitolea kabisa. Hata hivyo, inapuuza gharama za uratibu za mashambulio ya rushwa na haizingatii jinsi uchambuzi wa mnyororo wa vitalu (kama ule uliotengenezwa na Chainalysis) ungeweza kugundua mifumo kama hiyo. Wazo la shambulio la kuwatenganisha ni jipya kweli lakini halina uchambuzi wa changamoto za utekelezaji wa ulimwengu halisi.

Ufahamu Unaoweza Kutekelezawa: Watengenezaji wa Bitcoin wanapaswa kufikiria kubadilisha algoriti ya kurekebisha ugumu ili kujumuisha vipimo vya kiwango cha kuzuia kama ilivyopendekezwa katika Pendekezo la Uboreshaji la Bitcoin 320. Mitoa ya uchimbaji lazima itekeleze uthibitisho mkali wa vyanzo vya vitalu, na wakala wa kubadilishana fedha wanapaswa kufuatilia mifumo isiyo ya kawaida ya kuzuia. Utafiti huo unapendekeza kuwa mifumo ya Uthibitisho-wa-Hisa kama vile Ethereum inaweza kukinga mashambulio haya kwa asili—uvumbuzi unaostahili uchunguzi wa kina kwa kuzingatia mafanikio ya Ethereum katika mabadiliko kutoka kwa PoW.

Utafiti huu unaunganishwa na fasihi pana ya usalama wa mnyororo wa vitalu, hasa kazi ya Gervais et al. kuhusu urahisi wa PoW na uchambuzi wa kiuchumi katika makala ya 'CycleGAN' juu ya kuendesha kwa motisha. Kadiri uwepeshaji wa uchimbaji unaoendelea (na mitoa 4 inayodhibiti takriban 80% ya hashrate ya Bitcoin), mashambulio haya yanakuwa yanawezekana zaidi. Makala hutoa ufahamu muhimu kwa maadui na watetezi katika mashindano ya usalama wa mnyororo wa vitalu yanayoendelea.