बीएम-पीएडब्ल्यू: पीओडब्ल्यू आधारित ब्लॉकचेन सिस्टम में एक लाभदायक माइनिंग हमला

विषय सूची

• 1 परिचय
• 2 पृष्ठभूमि
  • 2.1 प्रूफ ऑफ वर्क और माइनिंग
  • 2.2 मौजूदा माइनिंग हमले
• 3 बीएम-पीएडब्ल्यू हमला रणनीति
  • 3.1 रिश्वत तंत्र
  • 3.2 गणितीय सूत्रीकरण
• 4 संतुलन विश्लेषण
• 5 प्रायोगिक परिणाम
• 6 प्रतिकार उपाय
• 7 मूल विश्लेषण
• 8 तकनीकी विवरण
• 9 कोड कार्यान्वयन
• 10 भविष्य के अनुप्रयोग
• 11 संदर्भ

1 परिचय

सातोशी नाकामोतो द्वारा 2008 में पेश किए गए बिटकॉइन ने विकेंद्रीकृत ब्लॉकचेन तकनीक के माध्यम से डिजिटल मुद्रा में क्रांति ला दी। पारंपरिक मुद्राओं के विपरीत, बिटकॉइन प्रूफ ऑफ वर्क (पीओडब्ल्यू) सहमति तंत्र पर निर्भर करता है, जहाँ माइनर लेन-देन को मान्य करने और इनाम अर्जित करने के लिए क्रिप्टोग्राफिक पहेलियाँ हल करते हैं। हालाँकि, पीओडब्ल्यू-आधारित प्रणालियों की सुरक्षा को विभिन्न माइनिंग हमलों से चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जो ईमानदार माइनिंग प्रथाओं से विचलन का फायदा उठाते हैं।

2 पृष्ठभूमि

2.1 प्रूफ ऑफ वर्क और माइनिंग

पीओडब्ल्यू-आधारित ब्लॉकचेन सिस्टम में, माइनर क्रिप्टोग्राफिक पहेलियाँ हल करने के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। पहेली हल करने वाला पहला माइनर एक नया ब्लॉक बनाता है और ब्लॉक इनाम प्राप्त करता है (वर्तमान में नवंबर 2024 तक 3.125 बिटकॉइन)। साझा इनाम के माध्यम से प्रतिभागियों के लिए अधिक स्थिर आय प्रदान करने के लिए कम्प्यूटेशनल संसाधनों को संयोजित करने के लिए माइनिंग पूल उभरे हैं।

2.2 मौजूदा माइनिंग हमले

पिछले शोध ने कई लाभदायक माइनिंग हमलों की पहचान की है:

• स्वार्थी माइनिंग: माइनर फायदा हासिल करने के लिए खोजे गए ब्लॉकों को रोक कर रखते हैं
• ब्लॉक विथहोल्डिंग (बीडब्ल्यूएच): हमलावर पूल दक्षता को नुकसान पहुँचाने के लिए आंशिक प्रमाण प्रस्तुत करते हैं
• फॉर्क आफ्टर विथहोल्डिंग (एफएडब्ल्यू): विथहोल्डिंग को रणनीतिक फोर्किंग के साथ जोड़ता है
• पावर एडजस्टिंग विथहोल्डिंग (पीएडब्ल्यू): माइनिंग पावर आवंटन को गतिशील रूप से समायोजित करता है

3 बीएम-पीएडब्ल्यू हमला रणनीति

3.1 रिश्वत तंत्र

बीएम-पीएडब्ल्यू एक नवीन दृष्टिकोण पेश करता है जहाँ हमलावर लक्षित पूलों में माइनरों को रिश्वत (बीएम) की पेशकश करते हैं। यह वित्तीय प्रोत्साहन हमलावर के निर्देशों का पालन करने के लिए प्रोत्साहित करता है, जिससे एक समन्वित हमला रणनीति बनती है जो पारंपरिक दृष्टिकोणों से बेहतर प्रदर्शन करती है।

3.2 गणितीय सूत्रीकरण

बीएम-पीएडब्ल्यू हमले को गेम थ्योरी का उपयोग करके मॉडल किया जा सकता है। मान लें कि $\alpha$ हमलावर की माइनिंग पावर को दर्शाता है, $\beta$ लक्षित पूल की माइनिंग पावर को दर्शाता है, और $BM$ रिश्वत की राशि को दर्शाता है। हमलावर के लाभ फ़ंक्शन को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

$P_{attack} = R \cdot \frac{\alpha + \gamma \cdot \beta}{\alpha + \beta + \gamma \cdot \beta} - BM$

जहाँ $R$ ब्लॉक इनाम है और $\gamma$ रिश्वत लेने वाले माइनरों का अनुपालन दर है।

4 संतुलन विश्लेषण

दो-पूल बीएम-पीएडब्ल्यू गेम परिदृश्य में, हम पाते हैं कि हमलावर रणनीतिक रिश्वत के माध्यम से "माइनर की दुविधा" को दरकिनार कर सकता है। नैश संतुलन हमलावर की माइनिंग पावर $\alpha$ और इष्टतम रिश्वत राशि $BM^*$ पर निर्भर करता है जो लाभ को अधिकतम करती है जबकि लक्षित पूल के अनुपालन को सुनिश्चित करती है।

5 प्रायोगिक परिणाम

हमारे सिमुलेशन दर्शाते हैं कि बीएम-पीएडब्ल्यू विभिन्न नेटवर्क स्थितियों में लगातार पीएडब्ल्यू से बेहतर प्रदर्शन करता है। जब हमलावर कुल माइनिंग पावर का 30% नियंत्रित करता है और इष्टतम रिश्वत की पेशकश करता है, तो बीएम-पीएडब्ल्यू समान परिस्थितियों में पीएडब्ल्यू की तुलना में 15-25% अधिक लाभ प्राप्त करता है।

6 प्रतिकार उपाय

हम बीएम-पीएडब्ल्यू हमलों को कम करने के लिए कई व्यावहारिक प्रतिकार उपाय प्रस्तावित करते हैं:

• असामान्य इनाम वितरण पैटर्न के लिए उन्नत पूल निगरानी
• रणनीतिक विथहोल्डिंग को रोकने के लिए क्रिप्टोग्राफिक प्रतिबद्धता योजनाएँ
• समन्वित हमलों का पता लगाने के लिए गतिशील पूल सदस्यता नीतियाँ
• माइनर व्यवहार ट्रैकिंग के लिए प्रतिष्ठा प्रणालियाँ

7 मूल विश्लेषण

सार को छूना: बीएम-पीएडब्ल्यू ब्लॉकचेन हमले के अर्थशास्त्र में एक मौलिक वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है—अब यह सिर्फ तकनीकी शोषण के बारे में नहीं है, बल्कि वित्तीय प्रोत्साहन बनाने के बारे में है जो उसी प्रोत्साहन संरचना को भ्रष्ट कर देता है जो प्रूफ ऑफ वर्क को काम करने योग्य बनाती है।

तर्क श्रृंखला: यह हमला एक स्पष्ट आर्थिक तर्क का पालन करता है: स्वार्थी माइनिंग या पीएडब्ल्यू जैसे पारंपरिक हमले केवल माइनिंग पावर के तकनीकी हेरफेर पर निर्भर करते हैं। बीएम-पीएडब्ल्यू एक रिश्वत परत पेश करता है जो एक कैदी की दुविधा का परिदृश्य बनाता है—व्यक्तिगत माइनर आर्थिक रूप से तर्कसंगत होते हैं कि रिश्वत स्वीकार करें भले ही इससे सामूहिक प्रणाली को नुकसान हो। यह अन्य विकेंद्रीकृत प्रणालियों में देखी गई सामान्य संपत्ति की त्रासदी की समस्या को दर्शाता है, जैसे कि डीफाई में फ्लैश लोन हमले तकनीकी कमजोरियों के बजाय आर्थिक प्रोत्साहनों का फायदा उठाते हैं।

मजबूत और कमजोर पक्ष: बीएम-पीएडब्ल्यू की चतुराई इसकी पहचान में निहित है कि ब्लॉकचेन सुरक्षा सिर्फ क्रिप्टोग्राफिक नहीं है—यह गेम थ्योरेटिकल है। लेखक सही ढंग से पहचानते हैं कि माइनरों की आर्थिक तर्कसंगतता को हथियार बनाया जा सकता है। हालाँकि, पेपर की प्रमुख कमजोरी वास्तविक दुनिया के कार्यान्वयन चुनौतियों की इसकी सीमित खोज है। जैसा कि एथेरियम फाउंडेशन के माइनर एक्स्ट्रेक्टेबल वैल्यू (एमईवी) पर शोध में उल्लेख किया गया है, अधिकांश परिष्कृत हमलों को व्यावहारिक तैनाती की बाधाओं का सामना करना पड़ता है जिसमें माइनर समन्वय लागत और पता लगाने के जोखिम शामिल हैं। यह धारणा कि रिश्वत को बड़े पैमाने पर कुशलतापूर्वक लागू किया जा सकता है, अधिक जांच का पात्र है।

कार्रवाई के लिए अंतर्दृष्टि: ब्लॉकचेन डेवलपर्स के लिए, यह शोध शुद्ध क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा से आगे बढ़ने की एक तत्काल आवश्यकता का संकेत देता है। परियोजनाओं को आर्थिक सुरक्षा परतों को शामिल करना चाहिए और यह मान लेना चाहिए कि तर्कसंगत आर्थिक अभिनेता किसी भी लाभदायक विचलन का फायदा उठाएंगे। प्रस्तावित प्रतिकार उपाय एक शुरुआत हैं, लेकिन जैसा कि विटालिक ब्यूटिरिन ने एथेरियम के रोडमैप के संबंध में तर्क दिया है, दीर्घकालिक समाधानों के लिए मौलिक प्रोटोकॉल परिवर्तनों की आवश्यकता हो सकती है जो प्रूफ-ऑफ-स्टेक या अधिक परिष्कृत सहमति डिजाइनों जैसे तंत्रों के माध्यम से ऐसे हमलों को आर्थिक रूप से अव्यवहार्य बना देते हैं।

बिटकॉइन व्हाइटपेपर और आयल के स्वार्थी माइनिंग पेपर जैसे बाद के शोध में दर्ज पारंपरिक हमलों की तुलना में, बीएम-पीएडब्ल्यू हमले की परिष्कृति में परिपक्वता का प्रतिनिधित्व करता है—तकनीकी एक्सप्लॉइट्स से लेकर आर्थिक हेरफेर तक। यह विकास उसी के समानांतर है जो हमने पारंपरिक साइबर सुरक्षा में देखा है, जहाँ हमले तकनीकी कमजोरियों से लेकर सोशल इंजीनियरिंग और अब आर्थिक हेरफेर तक विकसित हुए हैं।

8 तकनीकी विवरण

बीएम-पीएडब्ल्यू हमला परिष्कृत गणितीय मॉडलिंग पर निर्भर करता है। इष्टतम रिश्वत गणना कई कारकों को ध्यान में रखती है:

$BM^* = \arg\max_{BM} \left[ R \cdot \frac{\alpha + \gamma(BM) \cdot \beta}{\alpha + \beta + \gamma(BM) \cdot \beta} - BM \right]$

जहाँ $\gamma(BM)$ रिश्वत राशि के एक फ़ंक्शन के रूप में अनुपालन दर का प्रतिनिधित्व करता है, जिसे आमतौर पर एक सिग्मॉइड फ़ंक्शन के रूप में मॉडल किया जाता है।

9 कोड कार्यान्वयन

हालाँकि पेपर विशिष्ट कोड प्रदान नहीं करता है, बीएम-पीएडब्ल्यू एल्गोरिदम को इस प्रकार समझा जा सकता है:

बीएम-पीएडब्ल्यू एल्गोरिदम:
1. वर्तमान माइनिंग पावर वितरण की गणना करें
2. संभावित लक्षित पूलों की पहचान करें
3. इष्टतम रिश्वत राशि BM* की गणना करें
4. यदि BM* < अपेक्षित लाभ वृद्धि:
5.    रिश्वत अभियान शुरू करें
6.    माइनिंग पावर आवंटन समायोजित करें
7.    अनुपालन की निगरानी करें और रणनीति समायोजित करें
8. अन्यथा: पारंपरिक पीएडब्ल्यू जारी रखें

10 भविष्य के अनुप्रयोग

बीएम-पीएडब्ल्यू अवधारणा के क्रिप्टोकरेंसी माइनिंग से परे निहितार्थ हैं:

• डीफाई सुरक्षा: समान रिश्वत हमले विकेंद्रीकृत एक्सचेंजों या लेंडिंग प्रोटोकॉल को लक्षित कर सकते हैं
• सहमति विकास: अगली पीढ़ी के ब्लॉकचेन में अधिक मजबूत सहमति तंत्र की आवश्यकता पर प्रकाश डालता है
• विनियामक विचार: प्रभावित कर सकता है कि प्रतिभूति कानून ब्लॉकचेन प्रोत्साहन संरचनाओं पर कैसे लागू होते हैं
• क्रॉस-चेन सुरक्षा: इस दृष्टिकोण को विभिन्न ब्लॉकचेन के बीच ब्रिज प्रोटोकॉल पर हमला करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है

11 संदर्भ

1. नाकामोतो, एस. (2008). बिटकॉइन: ए पीयर-टू-पीयर इलेक्ट्रॉनिक कैश सिस्टम
2. आयल, आई., और सिरर, ई. जी. (2014). मेजॉरिटी इज नॉट इनफ: बिटकॉइन माइनिंग इज वल्नरेबल
3. लू, एल., एट अल. (2015). ए सिक्योर शार्डिंग प्रोटोकॉल फॉर ओपन ब्लॉकचेन्स
4. ब्यूटिरिन, वी. (2021). व्हाई प्रूफ ऑफ स्टेक
5. बिटकॉइन हैश रेट स्टैटिस्टिक्स. ब्लॉकचेन.कॉम
6. एथेरियम फाउंडेशन. (2023). माइनर एक्स्ट्रेक्टेबल वैल्यू रिसर्च