Uchunguzi wa Kina wa Uchimbaji Madini ya Kibinafsi katika Blockchain: Mienendo ya Mchanganyiko ya Mito na Faida

2.1 Core Insight: The Fragility of the 25% Myth

Kile kinachoshikisha zaidi ni kuvunjwa kwa kanuni ya usalama ya kufariji. Jumuiya ya blockchain imeshikilia "kizingiti cha 25%" kutoka kwa Eyal na Sirer kama mstari mwekundu thabiti. Karatasi hii inaonyesha mstari huo una matundu. Wakati mashirika mengi yanashiriki katika uchimbaji wa kujihini—hali halisi katika mazingira ya uchimbaji yaliyojikita ya leo—kizuizi halisi cha kuingia kwa shambulio hili inashusha kwa kiasi kikubwa (hadi 21.48% katika hali ya ulinganifu). Hii sio tu ugunduzi wa nyongeza; ni mabadiliko ya dhana. Inapendekeza kuwa usalama wa minyororo kuu ya PoW una hatari zaidi kuliko inavyodhaniwa kwa upana. Uwepo wa vikundi vikubwa vya uchimbaji madini visivyo wazi hufanya dhana ya adui mmoja kuwa ya ujinga. Kama ilivyoelezwa katika IEEE Security & Privacy Katika mijadala ya jamii, nyuso za mashambulizi mara nyingi hupanuka wakati wa kuhama kutoka kwa mifano bora ya vyama vingi hadi ile ya kweli.

2.2 Logical Flow: From Single-Actor to Multi-Actor Game Theory

Maendeleo ya kimantiki ya waandishi yana msingi na ni muhimu. Wanaanza kwa kutambua mfano uliokubalika wa dimbwi moja, kisha kutambua kikwazo chake muhimu kwa usahihi: hauzingati mwingiliano wa kimkakati kati ya wahusika wabaya. Uhamisho wao wa kuiga dimbwi mbili za ubinafsi (zisizojua asili ya kila mmoja) kama mchezo wa Markov ni uchaguzi sahihi wa kimetodolojia. Nafasi ya hali inawakilisha kwa ustadi urefu wa minyororo ya umma na ya kibinafsi, na mpito unaiga ugunduzi wa nasibu wa vitalu. Njia hii inaakisi maendeleo katika utafiti wa ML ya adui, kama vile kuhama kutoka kwa mifano ya mshambuliaji mmoja katika CycleGAN Mafunzo kwa mazingira magumu zaidi, yenye wapinzani wengi. Utoaji wa viwango vya umbo lililofungwa kutokana na mfano huu mgumu ni mafanikio ya kiteknolojia yanayostahili kuzingatiwa, ikitoa kipimo halisi cha tathmini ya hatari.

2.3 Strengths & Flaws: A Model's Merit and Blind Spots

Nguvu: Nguvu kuu ya karatasi ni uundaji rasmi wa muundo wa tishio unaoendana na ukweli zaidi. Ujumuishaji wa uchambuzi wa muda mfupi unastahiki sana. Uchambuzi mwingi unalenga faida ya hali thabiti, lakini wachimbaji wanafanya kazi katika mipaka ya wakati maalum. Kuonyesha kwamba uchimbaji wa ubinafsi hauna faida mwanzoni na unahitaji kusubiri marekebisho ya ugumu huongeza safu muhimu ya hatari ya vitendo, na kufanya mabwawa ya uchimbaji kuwa "makini" zaidi. Ukali wa hisabati unastahiki sifa.

Flaws & Blind Spots: Ingawa modeli hiyo ni ya kisasa, bado inategemea mifumo rahisi muhimu. Dhana kwamba vikundi vya kibinafsi "haviwajui" ni moja kubwa. Kwa kweli, vikundi vikubwa vina uangalifu mkubwa; mienendo isiyo ya kawaida ya mnyororo ingeonyesha haraka uwepo wa wachimbaji wengine wenye nia ya kibinafsi, na kusababisha mchezo tata zaidi na unaobadilika. Modeli pia inapuuza uwezekano wa ulimwengu halisi wa collusion, ambayo ingebadilisha kabisa mienendo na kupunguza zaidi viwango vya kuingilia. Zaidi ya hayo, haizingatii kikamilifu ucheleweshaji wa usambazaji wa mtandao na athari ya "pengo la uchimbaji", ambavyo vinajulikana kuathiri matokeo ya uchimbaji wa ubinafsi, kama ilivyojadiliwa katika utafiti unaofuata wa karatasi ya asili ya Eyal na Sirer.

2.4 Ufahamu Unaoweza Kutekelezwa: Kwa Wachimbaji, Vikundi vya Uchimbaji, na Wabunifu wa Itifaki

• For Mining Pools & Monitor: Utafiti huu ni wito wa dharura kwa ufuatiliaji ulioimarishwa. Timu za usalama lazima zitafute mienendo isiyo ya kawaida inayoonyesha nyingi wachimbaji walio na ubinafsi unaoshindana, sio mmoja tu. Kizingiti cha faida ni cha chini kuliko unavyofikiri.
• Kwa Wabunifu wa Itifaki (Ethereum, Bitcoin Cash, n.k.): Uharaka wa mpito baada ya PoS au marekebisho thabiti ya PoW (kama vile GHOST au sheria nyingine za uteuzi wa mnyororo) imeongezeka. Ulinzi ulioundwa kwa adui mmoja huenda usitoshe.
• For Investors & Analysts: Mkusanyiko wa hashrate katika mabwawa machache sio tu suala la kutokuwa na kituo kimoja; ni kizidishaji cha hatari ya usalama moja kwa moja. Tathmini minyororo sio tu kwa kipimo cha 51%, lakini kwa uwezo wa msimamo wao wa makubaliano dhidi ya uchimbaji wa madini ya kibinafsi wa washirika wengi.
• Kwa Vyuo Vikuu: Hatua inayofuata ni kuiga mifuko ya ubinafsi yenye ufahamu na inayoweza kushirikiana. Utafiti unapaswa pia kuunganisha hii na mashambulizi mengine yanayojulikana (k.m., Mashambulizi ya Rushwa) kwa tathmini kamili ya vitisho.

3.1 Mfano wa Mabadiliko ya Hali

Hali ya mfumo inafafanuliwa kwa uongozi wa minyororo ya kibinafsi ya mabwawa ya ubinafsi juu ya mnyororo wa umma. Wacha $L_1$ na $L_2$ ziwe wakilishi wa uongozi wa bwawa la ubinafsi 1 na 2, mtawalia. Mnyororo wa umma daima ndio mnyororo mrefu zaidi uliochapishwa unaojulikana kwa wachimbaji waaminifu. Mabadiliko hutokea kulingana na matukio ya nasibu ya ugunduzi wa vitalu:

• Bwawa la waaminifu linapata kizuizi: Mnyororo wa umma unaendelea, unaweza kupunguza uongozi wa jamaa wa selfish pool.
• Selfish pool S1 (au S2) inapata block: Inaongeza kwenye mnyororo wake wa kibinafsi, na kuongeza uongozi wake $L_1$ (au $L_2$).
• Uamuzi wa kuchapisha: Bwawa lenye ubinafsi linaweza kuchapisha sehemu ya mnyororo wake wa siri ili kushinda mnyororo wa umma wakati una faida ya kimkakati, kurekebisha uongozi wake na kusababisha uundaji upya wa mnyororo.

Mnyororo wa Markov unashughulikia hali zote zinazowezekana $(L_1, L_2)$ na uwezekano wa kusogea kati yao, ulioamuliwa na Hashrates jamaa $\alpha_1$, $\alpha_2$ (kwa S1 na S2) na $\beta = 1 - \alpha_1 - \alpha_2$ (kwa bwawa la uaminifu).

3.2 Key Mathematical Formulations

Uchambuzi unatatua usambazaji thabiti $\pi_{(L_1, L_2)}$ wa mnyororo wa Markov. Kipimo muhimu, mapato yanayohusiana $R_i$ kwa bwawa la ubinafsi $i$, inatokana na usambazaji huu. Inawakilisha sehemu ya vitalu vyote hatimaye vilivyojumuishwa katika mnyororo wa kisheria ambavyo vilichimbwa na bwawa $i$.

Hali ya Faida: Selfish mining is profitable for pool $i$ if its mapato yanayohusiana exceeds its proportional Hashrate: $$R_i(\alpha_1, \alpha_2) > \alpha_i$$ The paper derives the minimum $\alpha_i$ (or $\alpha$ in symmetric case) that satisfies this inequality.

Matokeo ya Kesi ya Ulinganifu: Wakati $\alpha_1 = \alpha_2 = \alpha$, kizingiti $\alpha^*$ hupatikana kwa kutatua: 21.48%.

4.1 Viwango vya Kizingiti cha Faida

Karatasi inawasilisha matokeo muhimu mawili ya nambari:

Ufafanuzi: Kiasi cha 21.48% ni cha chini kuliko kizingiti cha kawaida cha ~25%. Hata hivyo, ikiwa dimbwi moja la ubinafsi ni kubwa zaidi, ndogo selfish pool inahitaji Hashrate ya juu zaidi ili kushindana kwa faida, kwani sasa inapambana na mtandao mzima wa waaminifu na adui mkubwa wa selfish. Hii inaleta athari ya "selfish mining oligarchy" ambapo kuwa mhalifu mkuu ni faida.

4.2 Transient Analysis & Profitable Delay

Karatasi inasisitiza kuwa faida haipatikani mara moja. Kwa sababu uchimbaji wa ubinafsi unahusisha kuzuia vitalu, hapo mwanzo unapunguza kiwango cha malipo ya muda mfupi wa dimbwi ikilinganishwa na uchimbaji wa uaminifu. Faida huanza kuonekana tu baada ya mtandao wa Bitcoin kufanya marekebisho ya ugumu marekebisho ya ugumu (kila vitalu 2016), ambayo hupunguza ugumu wa fumbo kwa sababu kiwango kinachoonekana cha kutolewa kwa vitalu (kilichopunguzwa kwa kuzuia) ni cha chini.

Ugunduzi Muhimu: Idadi ya vipindi vya kurekebisha ugumu ("epochs") $D$ ambavyo mgodi binafsi anapaswa kungoja ili aweze kufaidi huongezeka kadri Hashrate yake $\alpha$ inavyopungua. Rasmi, $D(\alpha)$ ni utendakazi unaopungua. Kwa dimbwi lililo juu kidoko ya kizingiti (mfano, 22%), kungoja kunaweza kuwa ni epochs kadhaa, zinazowakilisha majuma au miezi, wakati ambao mtaji umefungwa na hatari ya mkakati ni kubwa. Ucheleweshu huu hutenda kama kizuizi cha asili kwa madimbwi madogo yanayozingatia shambulio hilo.

Maelezo ya Chati (Dhana): Chati ya mstari ingeonyesha "Ucheleweshaji Unaofaa (Epochs)" kwenye mhimili wa Y dhidi ya "Hashrate ya Mgodi Binafsi (α)" kwenye mhimili wa X. Mkunjo huanza juu sana kwa α iliyo juu kidoko ya 0.2148, ukipungua kwa kasi na kukaribia sifuri kwa njia ya asymptoti kadri α inavyoongezeka kuelekea 0.5. Hii inaimarisha kuonekana kwamba wagodi binafsi wenye hashrate ya juu hupata malipo haraka.