Що таке самозбирання?

Себічний майнінг - це метод видобутку криптовалюти, при якому група майнерів (або один користувач) співпрацюють для максимізації свого доходу та отримання контролю над блокчейном. Процес полягає в тому, що новостворені блоки приховуються від загального блокчейну та розкриваються у певний час для отримання переваги над іншими майнерами. Ця стратегія полегшується тим, як блокчейни Proof-of-Work (PoW) перевіряють транзакції за допомогою вузлів або майнерів, які розв'язують складні криптографічні головоломки.

Індивідуальні майнери часто приєднуються до пулів майнінгу, щоб агрегувати свою обчислювальну потужність та ділитися винагородами, оскільки висока енергоспоживаність та витрати на блокчейни PoW ускладнюють конкуренцію для одиночних майнерів. Винагороди за майнінг розподіляються на основі внеску кожного вузла у пулі.

У деяких випадках може бути створено два блоки одночасно, що може призвести до роздвоєння блокчейну на дві окремі ланцюжки. Жадібні майнери використовують цю вразливість, утримуючи трансляцію свого замайненого блоку від інших вузлів. В результаті чесні вузли продовжують додавати нові блоки до ланцюжка, не знаючи про утриманий блок. Між тим, жадібні майнери продовжують майнити на своєму приватному ланцюжку, який зростає далі.

Як тільки самішкинери здобули достатню перевагу, вони випускають утримані блоки на громадський блокчейн. Це змушує блокчейн визнати ланцюг самішкинерів як дійсний, анулюючи роботу чесних вузлів та нагороджуючи самішкинерів у майнінгу. Це спонукає інших майнерів приєднатися до пулу самішкингу, збільшуючи його розмір та потенційно його контроль над блокчейном.

Якщо самодіяльний пул майнінгу накопичує більшість хеш-швидкості мережі (51% або більше), він може маніпулювати обробкою транзакцій та підірвати децентралізований характер блокчейну. Однак цей результат малоймовірний, оскільки майнери усвідомлюють, що будь-яку шахрайську діяльність, виявлену, може призвести до значного падіння ціни криптовалюти. В результаті більшість майнерів віддають перевагу чесному функціонуванню, а не приєднуються до високовинагородних, потенційно шахрайських пулів майнінгу.

За що відомий самонадувний майнінг?

Егоїстичний майнінг - це конфліктна стратегія, відома своєю потенційною здатністю підірвати стабільність та справедливість операцій з майнінгу криптовалют. Зловживаючи вбудованими правилами мережі блокчейн, майнери, які використовують цей підхід, можуть максимізувати свої прибутки за рахунок інших. Егоїстичний майнінг передбачає:

• Збереження виявлених блоків
• Змушування інших майнерів марно витрачати ресурси на залишені ланцюжки
• Концентрація хеш-потужності в межах одного суб'єкта або пулу

Ця консолідація підвищує ризик 51% атаки, яка може призвести до цензури та подвійного витрачання в мережі. Хоча головні мережі, такі як Bitcoin, ще не були значно позначені самовільним майнінгом, загроза, яку він несе для децентралізованої природи криптовалют, викликає обґрунтовані стурбованості щодо їх довгострокової безпеки та стабільності.

джерело: https://digitalcommons.odu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1314&context=ece_fac_pubs

Діаграма переходу стану в самозбиранні

Діаграма переходу станів - це ключовий інструмент для розуміння поведінки біткойн мережі під час атаки з самовладною добуванням. Як показано на рисунку 2, діаграма відрізняє шість основних станів: 0 (початковий стан), 0' (подвійні гілки), 1 (перевага одного блоку), 2 (перевага двох блоків), 3 (перевага трьох блоків) та 4 (успішна атака).

У початковому стані (0) всі шахтарі видобувають на одному основному ланцюжку без гілок. Коли зловмисний шахтар виявляє блок і тримає його в секреті, система переходить зі стану 0 в стан 1 зі швидкістю переходу λ01. Якщо чесний шахтар перший знаходить блок, система залишається в стані 0 зі швидкістю µ00.

У стані 1, якщо зловмисний майнер успішно добуває наступний блок на своїй приватній гілці, система переходить до стану 2, зі швидкістю λ12. Якщо чесний майнер знаходить наступний блок перед зловмисним майнером, система переходить до стану 0’, зі швидкістю µ10’.

У стані 0’ (де ланцюг має дві гілки однакової довжини), система переходить у стан 1, коли самодостатній майнер перший знаходить новий блок, з рівнем λ0’1. Якщо чесний майнер першим виявляє новий блок, система повертається до початкового стану 0 з рівнем µ0’0.

У стані 2 зловмисний майнер може перший знайти наступний блок зі швидкістю λ23, що призводить до переходу системи в стан 3. Якщо чесний майнер виявляє наступний блок, система знову переходить до стану 1 зі швидкістю µ21.

У стані 3, коли чесний майнер успішно добуває наступний блок зі швидкістю λ34, система переходить до стану 4. У стані 4 самодурний майнер транслює свою приватну гілку, яка стає головною гілкою, тим самим завершуючи атаку самодурного майнінгу.

Діаграма переходу станів, заснована на підході з неперервним часовим марківським ланцюгом (CTMC), допомагає виводити ймовірності стану та аналізувати надійність мережі Bitcoin. Це розуміння дозволяє дослідникам досліджувати ефекти різних швидкостей переходу стану на загальну стабільність та безпеку мережі.

джерело: https://digitalcommons.odu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1314&context=ece_fac_pubs

Індикатори самовпевненої діяльності

Виявлення самозбирання може бути викликом, оскільки це передбачає виявлення тонких змін в мережі. Два основних мережевих підписи можуть допомогти виявити самозбирання:

• Залишені (сирітські) блоки: Спалах залишених блоків може свідчити про наявність самозбирачів. Самозбирачі мають на меті перевершити роботу чесного пула, що призводить до серії відкинутих блоків. Моніторинг рівня залишених блоків з часом дозволяє виявити, чи поширюється самозбирацтво. Проте цей підхід має обмеження, оскільки залишені блоки обрізаються в мережі Bitcoin, що ускладнює точне підрахунок.
• Часування послідовних блоків: Інтервал між двома блоками може надати вказівки щодо самостійного майнінгу. Блоки, які невдовзі поспіль, є відносно рідкісними в чесних протоколах, але більш поширені, коли самостійний майнер швидко випускає утримані блоки, щоб випередити чесних майнерів. Аналіз міток часу послідовних блоків може допомогти виявити відхилення від очікуваних інтервалів, що вказує на наявність самостійного майнінгу. Однак цей метод є статистичним і може зайняти час для виявлення будь-яких неправильностей.

Протидії

Зі зростанням усвідомлення про самодостатній майнінг будь-який майнер, який спробує використати цю стратегію, ймовірно, зробить це таємно, щоб уникнути негативної реакції. Щоб випередити потенційних атакувальників, розгляньте наступні протидії:

• Приховання власності блоку: Самодостатні гірники можуть використовувати різні біткоїн-адреси та IP-адреси, перемішувати свої виплати та претендувати на роль кількох конкуруючих пулів. Виявлення змови стає складним, коли власність блоку залишається секретною, тому надійність на власність блоку як індикатор не є ідеальною.
• Зосередження на часі блокування: Аналіз часу блокування виявляє лише підмножину поведінки самостійного рударя. Самостійний рудар може уникнути певних поведінок, щоб залишитися невиявленим, жертвуючи деяким прибутком у процесі.
• Дослідження залишених блоків: Поточна практика біткойн-мережі щодо обрізання та відкидання залишених блоків допомагає самовпевненим майнерам, руйнуючи докази їх діяльності. Модифікація протоколу для поширення всіх вирішених блоків допоможе пом'якшити цю проблему і зробить виявлення самовпевненого майнінгу легшим.

Незважаючи на те, що виявлення самішингу можливе, це залишається складним завданням. Наразі не існує переконливих доказів, які б підтверджували, що самішинг відбувається в мережі Bitcoin. Тим не менш, продовження пильності та розвиток вдосконалених технік виявлення є важливими для збереження безпеки та стабільності мережі.

Історія самодостатнього майнінгу

Концепція егоїстичного майнінгу була вперше теоретизована ще в 2010 році і привернула значну увагу в 2013 році, коли дослідники Іттай Еяль і Емін Гюн Сірер опублікували свою статтю «Більшості недостатньо: майнінг біткойнів вразливий». Дослідники з Корнелльського університету підкреслили потенціал для економічної атаки майнерів з міноритарним хешрейтом, що може призвести до непропорційно великої частки винагороди за блок і комісій за транзакції. У їхньому документі підкреслюється, що егоїстичний майнінг може стати більш ефективним, ніж чесний майнінг, коли майнер або майнінг-пул контролює понад 25% хешрейту мережі за певних умов. Це відкриття викликало занепокоєння щодо потенційних довгострокових наслідків егоїстичного майнінгу для криптовалютних мереж.

Використання та функції Жадібного Майнінгу

Себічний майнінг - це експлуатаційна стратегія, яку використовують деякі шахтарі або пули для видобутку, щоб максимізувати свій прибуток, маніпулюючи правилами протоколу блокчейну. Ця тактика підриває децентралізований характер мереж криптовалют і може мати негативний вплив на їх загальну безпеку і стабільність. Ключові особливості себічного майнінгу включають наступне:

Утримання блоків

Самонадійні шахтарі навмисно утримують нові виявлені блоки відкритими, замість того, щоб розповсюджувати їх по всій мережі. Таким чином, вони створюють прихований ланцюжок блоків, який вони врешті-решт можуть випустити на громадський блокчейн, коли це буде вигідно для них.

Примусове витрачання ресурсів

Поки чесні майнери продовжують працювати на громадському блокчейні, вони не знають про приватний ланцюжок, створений самовпевненими майнерами. Коли самовпевнені майнери розкривають свій довший приватний ланцюжок, робота чесних майнерів над відкинутими блоками стає марною, що призводить до значної втрати ресурсів, таких як електроенергія та обчислювальна потужність.

Потенційна можливість злочинної угоди

Стратегія самостійного майнінгу може спокушати інших майнерів приєднатися до пулу самостійного майнінгу в пошуку вищих винагород. Чим більше майнерів приєднуються, тим більше хеш потужності пулу, що потенційно може досягти точки, де вони контролюють понад 51% хеш рейту мережі. Ця зростаюча хеш потужність може призвести до атаки на 51%, підриваючи цілісність блокчейну і дозволяючи зловмисникам виконувати подвійне витрачання або вибірково схвалювати транзакції.

Вразливості мережі

Самолюбний майнінг розкриває вразливості в механізмах консенсусу блокчейнів Proof-of-Work (PoW). Зловживаючи цими слабкостями, самолюбні майнери можуть нарушити рівномірний розподіл майнингових винагород і підривати довіру користувачів до криптовалютної мережі.

Економічні наслідки

Ця стратегія самодовільного видобутку може мати далекосяжні економічні наслідки. Наприклад, вона може призвести до дисбалансу в розподілі винагород за видобуток та комісійних винагород, що може зневажити нових гірників від приєднання до мережі та потенційно централізувати потужність видобутку. Більше того, самодовільне видобутку може негативно вплинути на вартість пов'язаної криптовалюти, оскільки ринок може втратити довіру до безпеки та стабільності мережі.

Чи є самолюбний майнінг хорошою інвестицією?

Хоча самостійний майнінг може здатися привабливою стратегією для майнерів, які прагнуть максимізувати свій прибуток, важливо враховувати ризики та довгострокові наслідки, пов'язані з таким підходом. Ось деякі фактори, які варто мати на увазі при оцінці того, чи самостійний майнінг є вигідним інвестуванням:

• Зв'язаний капітал: Майнери з великим відсотком хешрейту часто інвестують значну суму капіталу у свою гірничу діяльність. Це включає в себе витрати на придбання та обслуговування гірничого обладнання, яке складає найбільшу частку капітальних витрат. Займання себічного майнінгу може підірвати ці інвестиції, якщо авторитет блокчейну буде підірваний.
• Вплив на вартість криптовалюти: Самостійний майнінг може значно вплинути на ціну пов'язаної криптовалюти. Порушуючи вірогідність блокчейну, самостійні майнери ризикують підвищити ціну свого джерела доходу, оскільки ринок може втратити довіру до безпеки та стабільності мережі.
• Ризик злиття: Для успішної атаки на самодостатній майнінг, шахтарі можуть потребувати залучення інших шахтарів або пулів, що несе значні ризики. Процес утворення коаліції може бути ускладненим, і завжди є шанс, що схема буде викрита, що може призвести до потенційних юридичних наслідків або шкоди репутації учасників.
• Коротке утримання блокування: Деякі пули для майнінгу можуть використовувати короткі періоди утримання блокування, особливо коли блоки знаходяться швидко в порівнянні з цільовою швидкістю виробництва блоків. Хоча це може забезпечити невелику перевагу, збільшуючи ймовірність знаходження двох послідовних блоків підряд, воно також підвищує ризик виявлення та потенційні негативні наслідки, пов'язані з самовпевненим майнінгом.
• Альтернативні стратегії майнінгу: Існують більш складні та витончені стратегії майнінгу, такі як Стійкий Майнінг, який поєднує собіційний майнінг з Атакою Екліпсу. Ці передові стратегії можуть пропонувати збільшені потенційні можливості для прибутку, але також супроводжуються підвищеними ризиками та потенційними негативними наслідками для мережі та залучених майнерів.

На завершення, хоча самозадоволене видобуток може пропонувати потенційні короткострокові вигоди, довгострокові ризики та негативні наслідки для екосистеми блокчейну роблять його сумнівною інвестиційною стратегією. Для гірників важливо ретельно зважити потенційні користі на фоні ризиків і врахувати вплив своїх дій на широку криптовалютну спільноту. Залучення у чесні практики видобутку не лише зберігає цілісність блокчейну, а й допомагає забезпечити довгострокову стійкість та зростання криптовалютного ринку.

Розуміння та пом'якшення ризиків самодостатнього майнінгу

Мережа Bitcoin вразлива до атак себічного майнінгу, під час яких зловмисники утримують відкриті блоки та майнять на своїх приватних ланцюгах. Існуючі дослідження в основному фокусуються на криптографію, дизайн протоколів, виявлення ризиків та оцінку збитків. Однак аналіз себічного майнінгу з точки зору надійності є важливим для ефективного захисту від таких атак.

Ця стаття вносить свій вклад у існуюче тіло знань, розробляючи аналітичну модель надійності на основі CTMC для оцінки вразливості мережі Bitcoin перед атаками самозахоплення. Аналіз виявляє кілька ключових висновків:

• Надійність мережі Bitcoin зменшується, коли жадібний нападник має більше обчислювальної потужності.
• Система починає виходити з ладу швидше, коли збільшується швидкість спрацьовування атаки.
• Надійність мережі покращується, коли чесні шахтарі мають кращі можливості відновлення.

Хоча ці висновки можуть здатися інтуїтивно правдоподібними, кількісні результати та порівняння надають цінні уявлення для розробки стійких алгоритмів та протоколів з метою покращення стійкості поточних моделей мереж криптовалют на основі блокчейну. Ці покращення можуть зміцнити можливості самооборони мережі проти різноманітних зловмисних атак.

Майбутні дослідження можуть досліджувати розширення аналізу надійності на неекспоненційні часи переходу станів за допомогою методів, таких як напівмарковські моделі та аналітичні підходи на основі багатоінтегральних методів. Ці досягнення допоможуть подальшому зміцненню безпеки та надійності мереж блокчейн перед загрозами, що розвиваються.

Висновок

Узагальнюючи, самолюбний майнінг - це контроверсійна та потенційно шкідлива практика, яка може підривати основні принципи децентралізації, безпеки та справедливості в криптовалютних мережах. Використовуючи правила протоколу, самолюбні майнери можуть маніпулювати системою для особистої вигоди, часто за рахунок чесних майнерів та загального стану блокчейну.