Ufak Uyumlu Havuzlarla Bitcoin'de Madencilik Gücü Yok Etme Saldırıları

İçindekiler

• 1 Giriş
• 2 Madencilik Gücü Tahrip Saldırıları
  • 2.1 Selfish Mining Analizi
  • 2.2 Rüşvet Saldırısı
  • 2.3 Madencilik Dikkat Dağıtma Saldırısı
• 3 Teknik Çerçeve
  • 3.1 Matematiksel Modeller
  • 3.2 Deneysel Sonuçlar
• 4 Analiz Çerçevesi Örneği
• 5 Future Applications & Directions
• 6 Kaynakça

1 Giriş

Bitcoin'in güvenliği temelde Proof-of-Work mutabakat mekanizmasına dayanır; bu sistemde madenciler kriptografik bulmacaları çözmek için yarışır. Ağın zorluk ayarlama mekanizması (DAM), mevcut madencilik gücüne dayalı olarak bulmaca zorluğunu dinamik şekilde belirler. Bu makale, ekonomik açıdan rasyonel olduğunda dürüst davranıştan sapabilen küçük-uyumlu madencilik havuzlarının bulunduğu ortamlarda kötü niyetlilerin DAM'ı madencilik gücü yok etme saldırılarıyla nasıl sömürebileceğini analiz etmektedir.

2 Madencilik Gücü Tahrip Saldırıları

2.1 Selfish Mining Analizi

Bencil madencilik, rakiplerin bloklarını geçersiz kılmak için keşfedilen blokların stratejik olarak gizlenmesini içerir. Analizimiz, merkezileşmenin savunmasızlığı artırdığına dair yaygın varsayımların aksine, saldırgan olmayan madencilik gücünün havuzlar arasında iyi dağıtıldığı durumlarda bencil madenciliğin daha yıkıcı hale geldiğini ortaya koymaktadır.

2.2 Rüşvet Saldırısı

Muhalif havuzların ufak uyumlu havuzları başkalarının bloklarını geçersiz kılmaya teşvik ettiği yeni bir rüşvet saldırısı tanıtıyoruz. Küçük havuzlar için bu saldırı, bencil madencilik veya kesinti gibi geleneksel stratejilere hakim olup, rüşvet maliyetleri $C_b = \sum_{i=1}^{n} \alpha_i \cdot R$ şeklinde hesaplanır; burada $\alpha_i$ i havuzunun madencilik payını, R ise blok ödülünü temsil eder.

2.3 Madencilik Dikkat Dağıtma Saldırısı

Madencilik dikkat dağıtma saldırısı, madencilik havuzlarını Bitcoin'in bulmacası yerine daha basit alternatiflere yönlendirerek, yetim blok kanıtı üretmeden madencilik gücünü etkisiz hale getirir. Bu gizli yaklaşım DAM'ı benzer şekilde sömürür ancak daha az adli iz bırakır.

3 Teknik Çerçeve

3.1 Matematiksel Modeller

Madencilik stratejileri için gelir hesaplamaları havuz dağıtım faktörlerini içerir: $R_{adv} = \frac{\alpha}{\alpha + \beta(1-d)} \cdot B$ burada $\alpha$ kötü niyetli güç, $\beta$ dürüst güç, d tahrip edilmiş güç yüzdesi ve B blok ödülüdür. Zorluk ayarlaması $D_{yeni} = D_{eski} \cdot \frac{T_{beklenen}}{T_{gerçek}}$ formülünü takip eder, burada T zaman periyotlarını temsil eder.

3.2 Deneysel Sonuçlar

Simülasyonlar, ağ gücünün %20-35'ini kontrol eden saldırganlar için rüşvet saldırılarının bencil madencilikten %15-23 daha yüksek karlılık sağladığını göstermektedir. Dikkat dağıtma saldırılarının, öksüz zincirler oluşturmadan üç ayarlama dönemi boyunca %18 zorluk azalması gösterdiği kanıtlanmıştır.

4 Analiz Çerçevesi Örneği

Vaka Çalışması: Sırasıyla %15, %20 ve %25 ağ gücünü kontrol eden üç kurala uyumlu küçük havuz düşünün. %30 güce sahip bir saldırgan, %25'lik havuzdan gelen blokları geçersiz kılmak karşılığında %15'lik havuza blok ödüllerinin %60'ını teklif ederek rüşvet saldırısı uygular. Saldırı sonrasında saldırganın nispi geliri %30'dan %42'ye yükselirken, zorluk bir sonraki dönemde %18 azalır.

5 Future Applications & Directions

Gelecekteki araştırmalar, saldırganların madencilik algoritmalarını paylaşan birden fazla kripto parayı aynı anda hedef aldığı çapraz zincir dikkat dağıtma saldırılarını incelemelidir. Gerçek zamanlı zorluk ayarlaması ve havuz davranışı izleme içeren savunma mekanizmaları umut verici yönelimleri temsil etmektedir. Foundry USA ve AntPool gibi havuzlarda madencilik gücünün giderek merkezileşmesi (2024 itibarıyla yaklaşık %55'lik kombine kontrol), bu saldırılara karşı savunmasızlığı artırmaktadır.

6 Kaynakça

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). İş Kanıtı Blok Zincirlerinin Güvenliği ve Performansı Üzerine
4. Bitcoin Mining Council Q4 2023 Report

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

Temel Görüş: Bu araştırma, Bitcoin'in temel ekonomik zafiyetini ortaya koymaktadır—madencilik havuzları yarı-rasyonel davrandığında zorluk ayarlama mekanizmasının kendisi saldırı vektörü haline gelir. Makalenin en önemli katkısı, görünüşte küçük protokol özelliklerinin madencilik gücünün inşası yerine yıkımı için nasıl büyük ekonomik teşvikler yarattığını göstermesidir.

Mantıksal Akış: Argüman, yerleşik bencil madencilik kavramlarından yeni rüşvet ve dikkat dağıtma saldırılarına doğru sistematik olarak ilerlemektedir. Yazarlar, havuz dağılımının yoğunlaşmadan daha önemli olduğunu doğru şekilde tespit etmektedir—geleneksel görüşe meydan okuyan sezgisel olmayan bir bulgu. Matematiksel modelleri, kısıtlı düşmanca gücün orantısız etkiye nasıl dönüştüğünü kesin olarak göstermektedir.

Strengths & Flaws: Makalenin güçlü yanı, madencilerin tamamen özverili olmadığını kabul eden gerçekçi tehdit modelidir. Ancak rüşvet saldırılarının koordinasyon maliyetlerini hafife almakta ve blockchain analitiklerinin (Chainalysis tarafından geliştirilenler gibi) bu tür kalıpları tespit edebileceğini gözden kaçırmaktadır. Dikkat dağıtma saldırısı kavramı gerçekten yenilikçidir ancak gerçek dünya uygulama zorluklarının analizinden yoksundur.

Uygulanabilir Öngörüler: Bitcoin geliştiricileri, Bitcoin İyileştirme Önerisi 320'de önerildiği gibi öksüz blok oranı metriklerini dahil etmek için zorluk ayarlama algoritmasını değiştirmeyi düşünmelidir. Madencilik havuzları blok kaynakları için daha katı doğrulama uygulamalı ve borsalar anormal öksüz kalıplarını izlemelidir. Araştırma, Ethereum gibi Proof-of-Stake sistemlerinin bu saldırılara doğal olarak direnç gösterebileceğini öne sürmekte - Ethereum'un PoW'dan başarılı geçişi göz önüne alındığında daha derinlemesine incelenmeyi hak eden bir bulgu.

Bu araştırma, geniş blok zinciri güvenliği literatürüne bağlantı kurmaktadır; özellikle Gervais ve arkadaşlarının PoW güvenlik açıkları üzerine çalışmaları ile 'CycleGAN' makalesindeki teşvik manipülasyonuna ilişkin ekonomik analizlerle ilişkilidir. Madencilik merkezileşmesi devam ederken (4 madencilik havuzu Bitcoin hash oranının ~%80'ini kontrol ediyor), bu saldırılar giderek daha uygulanabilir hale gelmektedir. Makale, devam eden blok zinciri güvenliği silahlanma yarışında hem saldırganlar hem de savunucular için kritik içgörüler sunmaktadır.