Yang Kaya Semakin Kaya dalam Perlombongan Bitcoin: Analisis Isu Keadilan Akibat Pemecahan Rantai Blok

Isi Kandungan

• 1. Pengenalan
• 2. Latar Belakang dan Kerja Berkaitan
  • 2.1 Asas Perlombongan Bitcoin
  • 2.2 Pemecahan Rantai Blok dan Keadilan
• 3. Kerangka Teoretikal
  • 3.1 Model Matematik
  • 3.2 Analisis TRGR
• 4. Keputusan Eksperimen
• 5. Pelaksanaan Teknikal
• 6. Aplikasi dan Hala Tuju Masa Depan
• 7. Rujukan

1. Pengenalan

Bitcoin mewakili sistem mata wang terdesentralisasi di mana keadilan perlombongan adalah penting untuk mencegah penumpuan kuasa pengiraan. Kajian ini menyiasat fenomena "Yang Kaya Semakin Kaya" (TRGR) dalam perlombongan Bitcoin, menunjukkan bagaimana pemecahan rantai blok yang tidak disengajakan mewujudkan kelebihan sistematik untuk pelombong yang lebih besar.

2. Latar Belakang dan Kerja Berkaitan

2.1 Asas Perlombongan Bitcoin

Perlombongan Bitcoin melibatkan penyelesaian teka-teki kriptografi untuk mengesahkan transaksi dan mengamankan rangkaian. Pelombong bersaing untuk mencari blok yang sah, dengan ganjaran diedarkan kepada pelombong yang berjaya. Protokol mengandaikan kawalan majoriti yang jujur terhadap kadar hash untuk keselamatan.

2.2 Pemecahan Rantai Blok dan Keadilan

Pemecahan rantai blok berlaku apabila berbilang blok dilombong serentak sebelum penyebaran rangkaian selesai. Penyelidikan terdahulu oleh Gervais et al. (2016) mengenal pasti isu keadilan berkaitan pemecahan tetapi kurang ketepatan analitikal.

3. Kerangka Teoretikal

3.1 Model Matematik

Kadar keuntungan perlombongan $\rho_i$ untuk pelombong $i$ dengan perkadaran kadar hash $h_i$ dimodelkan sebagai: $\rho_i = h_i + \alpha \cdot h_i^2$ di mana $\alpha$ mewakili pekali kelebihan akibat pemecahan. Ini menunjukkan kelebihan kuadratik untuk pelombong yang lebih besar.

3.2 Analisis TRGR

Di bawah kelewatan penyebaran blok tetap, kami membuktikan keuntungan perlombongan meningkat secara super-linear dengan perkadaran kadar hash: $E[R_i] \propto h_i \cdot (1 + \beta \cdot h_i)$ di mana $\beta$ bergantung pada parameter kependaman rangkaian.

4. Keputusan Eksperimen

Keputusan simulasi menunjukkan pelombong dengan 30% kadar hash mencapai 38% ganjaran sebenar di bawah keadaan rangkaian tipikal. Percanggahan ini meningkat dengan peningkatan kependaman rangkaian dan saiz blok.

5. Pelaksanaan Teknikal

Kod pseudo Python untuk simulasi pemecahan:

def simulate_mining_round(miners, network_delay):
    blocks = []
    for miner in miners:
        if random() < miner.hashrate:
            block = mine_block(miner)
            blocks.append((block, miner.id))
    
    # Resolve forks based on propagation
    winning_block = resolve_forks(blocks, network_delay)
    return winning_block

6. Aplikasi dan Hala Tuju Masa Depan

Hala tuju penyelidikan masa depan termasuk membangunkan mekanisme konsensus tahan pemecahan, algoritma saiz blok adaptif, dan protokol perlombongan sedar kependaman. Aplikasi meluas kepada kriptomata wang Bukti Kerja lain yang menghadapi cabaran penyahpusatan yang serupa.

7. Rujukan

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
2. Gervais, A., et al. (2016). On the Security and Performance of Proof of Work Blockchains.
3. Sapirshtein, A., et al. (2016). Optimal Selfish Mining Strategies in Bitcoin.
4. Sankar, L. S., et al. (2017). Towards a Theory of Blockchain Forking.

Analisis Asal

Penyelidikan ini memberikan bukti yang meyakinkan tentang bias struktur dalam pengagihan ganjaran perlombongan Bitcoin, menunjukkan bagaimana fenomena "Yang Kaya Semakin Kaya" muncul dari ciri-ciri protokol asas dan bukannya pasaran luaran. Kerangka matematik yang ditubuhkan oleh Sakurai dan Shudo membina kerja terdahulu oleh Gervais et al. mengenai keselamatan rantai blok tetapi memperkenalkan inovasi penting dalam pemodelan dinamika penyelesaian pemecahan. Sama seperti bagaimana CycleGAN (Zhu et al., 2017) merevolusikan terjemahan imej-ke-imej dengan memformalkan konsistensi kitaran, kerja ini memformalkan konsistensi pemecahan dalam rangkaian rantai blok.

Hubungan linear antara perkadaran kadar hash dan kadar keuntungan perlombongan ($\rho_i \propto h_i$) di bawah keadaan terideal mendedahkan tekanan penyatuan semula jadi yang bercanggah dengan etos terdesentralisasi Bitcoin. Penemuan ini selari dengan kebimbangan yang dibangkitkan oleh pasukan pembangunan Bitcoin Core mengenai kemampanan jangka panjang konsensus Bukti Kerja. Metodologi penyelidikan, yang disahkan terhadap data empirikal dari penjelajah rantai blok seperti Blockchain.com, mewakili kemajuan penting berbanding pendekatan analitikal terdahulu yang mengalami ralat anggaran >100%.

Dari perspektif teknikal, metodologi "pusingan" berasaskan selang masa menangani batasan kritikal dalam analisis pemecahan terdahulu. Pendekatan ini berkongsi persamaan konseptual dengan analisis berasaskan pusingan dalam literatur sistem teragih, terutamanya kerja Dwork, Lynch, dan Stockmeyer mengenai konsensus dalam model separa segerak. Analisis keteguhan di bawah kelewatan penyebaran berubah memberikan pandangan praktikal untuk pengoptimuman parameter rangkaian, berpotensi memaklumkan penambahbaikan protokol dalam Bitcoin dan kriptomata wang serupa.

Implikasi melampaui minat akademik kepada dinamika kolam perlombongan dunia sebenar dan pertimbangan kawal selia. Seperti yang dinyatakan dalam Laporan Kestabilan Kewangan Global IMF 2021, penumpuan perlombongan menimbulkan risiko sistemik kepada ekosistem kriptomata wang. Penyelidikan ini memberikan asas matematik untuk kebimbangan ini dan mencadangkan hala tuju untuk pengubahsuaian protokol untuk meningkatkan penyahpusatan, serupa dengan peralihan Ethereum yang berterusan kepada Bukti Kepentingan.