Teilselbstsuchtiges Mining für mehr Gewinne

Belangrijkste concepten

Durch das Freigeben von Teilen eines neu abgebauten Blocks können Angreifer andere rationale Miner dazu bringen, auf ihren privaten Zweig zu wechseln, was ihre Gewinne erhöht.

Samenvatting

Der Artikel beschreibt einen neuen Mining-Angriff namens "Partial Selfish Mining" (PSM), bei dem Angreifer nicht den gesamten neu abgebauten Block sofort veröffentlichen, sondern stattdessen nur Teile davon preisgeben. Dadurch können sie rationale Miner dazu bringen, auf ihren privaten Zweig zu wechseln, was ihre Gewinne erhöht.
Der Ablauf ist wie folgt:

Der Angreifer behält den neu abgebauten Block zunächst für sich.
Stattdessen veröffentlicht der Angreifer nur Teile des Blocks, wobei einige Informationen (z.B. Nonce, Teile der Coinbase-Transaktion) verborgen bleiben.
Rationale Miner können auf Basis dieser Teilinformationen trotzdem auf dem privaten Zweig des Angreifers weiterarbeiten.
Wenn der Angreifer oder die angelockten Miner auf dem privaten Zweig einen neuen Block finden, veröffentlicht der Angreifer seinen kompletten privaten Zweig.

Durch dieses Vorgehen kann der Angreifer mehr Miner auf seinen privaten Zweig locken als beim klassischen Selfish Mining. Theoretische Analysen und Simulationen zeigen, dass der Angreifer unter bestimmten Bedingungen höhere Gewinne erzielen kann als mit ehrlichem Mining oder Selfish Mining.
Um rationale Miner zu überzeugen, auf den privaten Zweig zu wechseln, schlägt der Artikel zwei Mechanismen vor:

Ein Zero-Knowledge-Beweis, mit dem der Angreifer den Besitz des kompletten Blocks beweisen kann.
Ein Smart Contract, der den Angreifer dazu verpflichtet, den kompletten Block fristgerecht zu veröffentlichen, um seine Kaution nicht zu verlieren.

Darüber hinaus wird eine erweiterte Version des Angriffs, Advanced PSM (A-PSM), vorgestellt, bei der der Angreifer die Blockhöhe des öffentlichen Zweigs kennt. Damit kann er seine Gewinne weiter steigern.

Statistieken

Der Angreifer mit 20% Rechenleistung kann mit PSM 1,25% mehr Gewinne erzielen als ehrliches Mining und 9,79% mehr als Selfish Mining, wenn 50% der Miner rational sind.
Mit A-PSM kann der Angreifer mit 10% Rechenleistung bei 30% rationalen Minern bis zu 23,6% mehr Gewinne als ehrliches Mining und 13,1% mehr als Selfish Mining erzielen.

Citaten

"Durch das Freigeben von Teilen eines neu abgebauten Blocks können Angreifer andere rationale Miner dazu bringen, auf ihren privaten Zweig zu wechseln, was ihre Gewinne erhöht."
"A-PSM assures an attacker of revenue no less than selfish mining. It can even outperform honest mining when the overall mining power is no more than 50% in the attacker's private branch (including attracted miners)."

Belangrijkste Inzichten Gedestilleerd Uit

Partial Selfish Mining for More Profits

by Jiaping Yu,S... om arxiv.org 04-09-2024

https://arxiv.org/pdf/2207.13478.pdf

Diepere vragen

Wie könnte man das vorgeschlagene Teilselbstsuchtiges Mining-Konzept auf andere Blockchain-Systeme außer Bitcoin übertragen?

Um das vorgeschlagene Konzept des Teilselbstsuchtigen Minings auf andere Blockchain-Systeme außer Bitcoin zu übertragen, müssten einige Anpassungen vorgenommen werden. Zunächst müsste die spezifische Implementierung und Struktur des jeweiligen Blockchain-Netzwerks berücksichtigt werden. Es wäre wichtig, die Parameter und Annahmen des Modells an die jeweilige Blockchain anzupassen, einschließlich der Mining-Power-Verteilung, des Blockbelohnungssystems und der Netzwerkbedingungen.
Darüber hinaus müssten Mechanismen zur Überprüfung der Blockbesitzes implementiert werden, um sicherzustellen, dass die Miner tatsächlich im Besitz der abgebauten Blöcke sind. Dies könnte durch die Verwendung von Zero-Knowledge-Proofs oder anderen kryptografischen Techniken erreicht werden.
Die Anreize für Miner könnten je nach den spezifischen Eigenschaften des Blockchain-Systems angepasst werden. Dies könnte die Einführung von Smart Contracts, Kollateralen oder anderen Belohnungsmechanismen umfassen, um sicherzustellen, dass Miner weiterhin ehrliches Mining betreiben, selbst wenn Teilselbstsuchtiges Mining möglich ist.

Welche Auswirkungen hätte die Einführung von Teilselbstsuchtiges Mining auf die Dezentralisierung und Sicherheit von Blockchain-Netzwerken?

Die Einführung von Teilselbstsuchtigem Mining könnte potenziell negative Auswirkungen auf die Dezentralisierung und Sicherheit von Blockchain-Netzwerken haben. Durch die Anziehung von rationalen Minern auf die private Branch des Angreifers könnte die Mining-Power ungleichmäßig verteilt werden, was zu einer Zentralisierung der Kontrolle über das Netzwerk führen könnte.
Darüber hinaus könnte Teilselbstsuchtiges Mining die Integrität des Blockchain-Netzwerks gefährden, da es die Möglichkeit von Denial-of-Service-Angriffen durch den Angreifer eröffnet. Wenn der Angreifer die Veröffentlichung der vollständigen Blöcke verweigert, könnten die Miner, die auf der privaten Branch des Angreifers arbeiten, ihre Mining-Ressourcen verschwenden und die Stabilität des Netzwerks gefährden.
Insgesamt könnte die Einführung von Teilselbstsuchtigem Mining zu einer Verringerung der Dezentralisierung und Sicherheit von Blockchain-Netzwerken führen, wenn nicht angemessene Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um die Integrität des Netzwerks zu gewährleisten.

Wie könnte man die Anreize für Miner so gestalten, dass sie sich weiterhin an ehrliches Mining halten, auch wenn Teilselbstsuchtiges Mining möglich ist?

Um sicherzustellen, dass Miner sich weiterhin an ehrliches Mining halten, selbst wenn Teilselbstsuchtiges Mining möglich ist, könnten verschiedene Anreize und Mechanismen implementiert werden. Einige mögliche Ansätze könnten sein:

Belohnungssysteme: Implementierung von Belohnungsmechanismen, die Miner dazu ermutigen, ehrliches Mining zu betreiben, indem sie zusätzliche Anreize für das Mining auf der öffentlichen Branch bieten.

Bestrafungsmechanismen: Einführung von Bestrafungsmechanismen für Miner, die sich an Angriffen wie Teilselbstsuchtigem Mining beteiligen. Dies könnte die Verwirkung von Kollateralen oder anderen Vermögenswerten umfassen.

Transparenz und Überprüfbarkeit: Schaffung von Mechanismen zur Überprüfung der Blockbesitzes und Veröffentlichung von Beweisen für die Integrität des Minings, um das Vertrauen der Miner in die Integrität des Netzwerks zu stärken.

Community-Governance: Einbindung der Miner in die Governance des Blockchain-Netzwerks, um sicherzustellen, dass ihre Interessen und Bedenken berücksichtigt werden und um gemeinsam Richtlinien und Maßnahmen zur Sicherung der Dezentralisierung und Sicherheit des Netzwerks zu entwickeln.

Durch die Implementierung dieser Anreize und Mechanismen könnten Miner weiterhin motiviert werden, ehrliches Mining zu betreiben und die Integrität des Blockchain-Netzwerks zu gewährleisten, selbst in einer Umgebung, in der Teilselbstsuchtiges Mining möglich ist.