سلفیش ماینینگ (Selfish Mining) چیست؟

سلفیش ماینینگ (Selfish Mining) یک استراتژی فریبکارانه استخراج ارز دیجیتال است که در آن یک ماینر یا یک گروه یک هش را حل می کند، یک بلوک جدید را باز می کند و آن را از بلاک چین عمومی پنهان می کند. این عمل یک فورک ایجاد می کند که سپس برای پیشی گرفتن از بلاک چین عمومی استخراج می شود. اگر بلاک چین گروه سلفیش ماینینگ از بلاک چین صادق پیشی بگیرد، می تواند جدیدترین بلوک خود را به شبکه معرفی کند. شبکه برای شناسایی آخرین بلوک طراحی شده است، بنابراین فورک گروه بلاک چین اصلی را بازنویسی می کند. ماینرها می توانند به طور موثری با تغییر بلاک چین، ارز دیجیتال را از سایر کاربران بدزدند.

سلفیش ماینینگ چیست؟

بلاک چین های اثبات کار (PoW) نوعی از تکرار ماشین حالت (SMR) را پیاده سازی می کنند. برخلاف پروتکل‌های کلاسیک SMR، آنها باز هستند، یعنی هر کسی می‌تواند به سیستم بپیوندد و سیستم به شرکت‌کنندگانی که ماینر نامیده می‌شوند، تشویق می‌کند تا از پروتکل پیروی کنند. بنابراین، برخلاف پروتکل‌های کلاسیک SMR، استدلال در مورد امنیت بلاک چین نه تنها به محدود کردن تعداد شرکت‌کنندگان مخرب متکی است بلکه باید به طور اساسی پرسید که آیا ماینرها واقعاً انگیزه دارند تا از پروتکل تجویز شده پیروی کنند؟

برای مشخص کردن همه چیز، پروتکل بیت کوین ناکاموتو را در نظر می گیریم. برای تحلیل خود، سیستم را به عنوان یک بازی در میان ماینرها توصیف می کنیم.

بازی

بازیکنان ماینرهایی هستند که بلوک ها را تولید می کنند. بازی به صورت راندی پیش می رود، جایی که در هر دور یک ماینر یک بلوک تولید می کند و هر ماینری می تواند بلوک هایی را که تولید کرده است منتشر کند. انتشار با پخش همزمان انجام می شود، بنابراین همه ماینرها پیام های منتشر شده در دور قبلی را دریافت می کنند.

البته این به ظاهر یک ساده‌ است، به‌عنوان مثال، تغییرات آهسته در کل قدرت استخراج در سیستم و فورک‌ هایی که به‌طور تصادفی اتفاق می‌افتند را نادیده می‌گیرد که نادر هستند اما همچنان رخ می‌دهند. 

پروتکل تجویز شده برای هر ماینر این است که در مورد فورکی که دو شاخه دارای طول یکسانی هستند، طولانی ترین زنجیره یا همان چیزی را که در ابتدا شنیده است، گسترش دهد.

هر بازیکن در بازی تلاش می کند تا درآمد خود را به حداکثر برساند که این کارکرد مفید او است. به طور خاص، ما یک بازی افق نامحدود را در نظر می گیریم یعنی درآمد یک ماینر نسبت متوسط بلوک های او در زنجیره اصلی است زیرا طول بازی به بی نهایت می رود. این نشان‌دهنده پاداشی است که از نظر ارز دیجیتال به استخراج‌کنندگان برای هر بلوکی که تولید می‌کنند، اعطا می‌شود. توجه داشته باشید که بلوک هایی که به خارج از زنجیره اصلی ختم می شوند (بریده شده) در درآمد ماینر حساب نمی شوند.

الگوریتم سلفیش ماینینگ

سلفیش ماینینگ (SM) یک الگوریتم استخراج استراتژیک است که نشان می دهد که پروتکل تجویز شده تعادلی برای استخراج کنندگان اقلیت به طور کلی نیست. بیایید مکانیک های استخراج Selfish را ببینیم و سپس در مورد اینکه چه زمانی و چرا کار می کند بحث کنیم.

در ابتدا، ماینر سلفیش سعی می کند طولانی ترین زنجیره را همانطور که قرار است گسترش دهد. با این حال، هنگامی که او یک بلوک را ایجاد کرد، به جای انتشار، آن را مخفی نگه می دارد و سپس سعی می کند آن را بیشتر گسترش دهد و یک شاخه مخفی تشکیل دهد.

در همین حال، سایر ماینرها زنجیره عمومی را گسترش می دهند که در نهایت طولانی تر می شود (با احتمال 1) زیرا آنها اکثریت هستند. ماینر سلفیش به گسترش شاخه مخفی خود ادامه می دهد تا زمانی که زنجیره عمومی یک قدم عقب تر باشد. سپس زنجیر مخفی خود را منتشر می کند.

از آنجایی که زنجیره مخفی طولانی‌ تر است، طرف‌های دیگر آن را زنجیره اصلی می‌دانند، بنابراین اکنون همه از بلوک‌های ماینر سلفیش پیروی می‌کنند. بنابراین، بلوک‌های تولید شده توسط ماینرهای دیگر بریده می‌شوند، نادیده گرفته می‌شوند و هیچ پاداشی به سازندگان آنها نمی‌دهند.

اما یک هشدار به این استراتژی وجود دارد، زمانی که ماینر سلفیش برای اولین بار زنجیره مخفی خود را تشکیل می دهد، ریسک می کند. اگر او اولین بلوک مخفی را ایجاد کند و سپس ماینر دیگری یک بلوک ایجاد کند، نمی تواند بلوک مخفی خود را منتشر کند و طولانی ترین زنجیره را داشته باشد. در عوض، مسابقه ای بین دو شاخه از طول یک خواهد بود.

ماینر سلفیش سعی می کند شعبه خود را گسترش دهد و برای سادگی، فرض کنیم همه ماینرهای دیگر سعی می کنند شاخه دیگر را گسترش دهند. اگر او برنده شود، بلوک خود را که طولانی‌ترین زنجیره است، منتشر می‌کند و حمله در انتهای طولانی‌ترین زنجیره دوباره شروع می‌شود. اگر ماینرهای دیگر برنده شوند، ماینر سلفیش در مضیقه قرار می گیرد (شاخه کوتاه تر). در این صورت او از تلاش برای حمله دست می کشد و دوباره شروع می کند. او هیچ درآمدی از بلوک مخفی قبلی کات شده خود به دست نمی آورد.

سلفیش ماینینگ چگونه کار می کند؟

«ماینینگ» فرآیندی است که در آن گره‌ ها در شبکه بلاک چین تراکنش‌ها را تأیید می‌کنند. ماینرها در ازای تلاش محاسباتی خود، توکن های تازه ضرب شده به دست می آورند. با سلفیش ماینینگ، کارتل بلوک های تازه ایجاد شده را از زنجیره اصلی پنهان می کند و در زمان بعدی آنها را آشکار می کند.

سلفیش ماینینگ برای اولین بار توسط محققین کرنل Emin Gün Sirer و Ittay Eyal در مقاله ای در سال 2013 شناسایی شد. آنها ثابت کردند که می‌توان با پنهان کردن بلوک‌های تازه تولید شده از بلاک چین اصلی و ایجاد فورک بلاک چین، بیت‌کوین‌های بیشتری به دست آورد. از نظر تئوری، ماینرها می توانند آن را در زمان مناسب به شبکه معرفی کنند و بلاک چین را تغییر دهند

بیت‌کوین و سایر شبکه‌های ارزهای دیجیتال که از مکانیزم اجماع اثبات کار استفاده می‌کنند، به استخراج‌کنندگانی متکی هستند که نرم‌افزار استخراج آنها راه‌ حلی برای شماره هش رمزگذاری‌شده به‌ طور تصادفی ایجاد می‌کند. وقتی هش حل شد، یک بلوک جدید روی بلاک چین باز می شود و ماینری که آن را حل کرده است، کارمزد تراکنش و پاداش دریافت می کند.

ارزهای دیجیتال به طور مداوم در حال تغییر هستند. از آنجایی که دیجیتال، جدید و دارای ارزش است، همیشه تهدیدات جدیدی از سوی طرف هایی با نیات نادرست وجود خواهد داشت.

Sirer و Eyal در مقاله خود در سال 2013 نشان دادند که ماینرها می توانند سهم درآمد کلی خود را با پنهان کردن بلوک های جدید و در دسترس قرار دادن آنها برای سیستم های داخل شبکه خصوصی خود افزایش دهند.

این عمل روند کشف را تسریع می‌کند و مشکلات زیرساختی مرتبط با استخراج، مانند تأخیر شبکه و هزینه‌های برق را برطرف می‌کند.

در ابتدا، بلاک چین فورک شده کوتاه تر از بلاک چین عمومی خواهد بود. زنجیره خصوصی بلوک های جدیدی را در استخر خود استخراج می کند و بلوک های تازه تولید شده را پنهان می کند. فرآیند استخراج تا زمانی تکرار می شود که بلاک چین خصوصی به ارتفاع بلوکی بیشتر از بلاک چین عمومی برسد.

سپس ماینرهای سلفیش ماینینگ به صورت استراتژیک برای معرفی بلوک های جدید خود به بلاک چین اصلی زمان می گذارند به طوری که بلاک چین عمومی به زنجیره تازه معرفی شده بپیوندد. شبکه عمومی بلاک چین جدید را استخراج می کند و ماینرهای سلفیش ماینینگ برای بلوک های تازه پذیرفته شده خود پاداش های ارز دیجیتال و هزینه تراکنش ها را دریافت می کنند.

Sirer و Eyal منابع هدر رفته برای هر دو زنجیره را تجزیه و تحلیل کردند. آنها فرض کردند که ماینرهای سلفیش ماینینگ نسبت به ماینرها در بلاک چین عمومی دارای مزیت رقابتی هستند زیرا پاداش آنها پس از محاسبه منابع تلف شده نسبتاً بیشتر است.

آیا سلفیش ماینینگ یک تهدید است؟

Sirer و Eyal شواهد قانع‌کننده‌ای برای تغییر یک بلاک چین با ایجاد یک فورک و پیشی گرفتن از ماینرهای صادق ارائه کردند. آنها همچنین بیان می کنند که ماینرهای منطقی با مشاهده سود گروه به گروه ملحق می شوند زیرا جذب پاداش های افزایش یافته می شوند.

با این حال، سایر محققان در مورد انگیزه ها، عملی بودن و تهدیدات ناشی از استخراج کنندگان و گروه های Selfish Mining اختلاف نظر دارند.

همچنین این نظریه وجود دارد که استخراج سلفیش ماینینگ تنها در صورتی سودآور خواهد بود که دشواری استخراج کاهش یابد.

در سال 2017، کریگ رایت نشان داد که استخراج‌کنندگان سلفیش ماینینگ بلوک‌های بیشتری را ایجاد نمی‌کنند و در نتیجه پاداش‌های بیشتری از آنچه که قبلاً در صورت داشتن ماینرهای صادق بودند کسب نمی‌کنند.

در سال 2018، جیک گوبر این نظریه را مطرح کرد که اگر استخراج سلفیش ماینینگ سود بیشتری نسبت به استخراج صادقانه داشت، بسیاری از ماینرها این کار را انجام می‌دادند. جیک نشان داد که در حالی که Selfish Mining سود بیشتری نسبت به استخراج صادقانه دارد، چندین ماینر یا گروه های سلفیش ماینینگ در یک شبکه باعث ایجاد مسابقه بین فورک ها و کاهش سودآوری می شوند.

جالب توجه است که Zhaojie Wang و همکاران در تحقیقات خود مشاهده کردند که تا پایان سال 2021، هیچ مورد شناخته شده ای از حمله Selfish Mining در دنیای واقعی وجود نداشت.

استدلال های هر دو طرف نشان می دهد که اگرچه حملات سلفیش ماینینگ ممکن است اتفاق بیفتد اما ممکن است کاملاً آکادمیک باشند. احتمال دیگر این است که یک حمله Selfish Mining در گذشته رخ داده است و مشاهده نشده است.

با این حال، آنچه محتمل‌تر است این است که اکثر استخراج‌کنندگان ارزهای دیجیتال نیت صادقانه‌ای دارند و مدل‌سازی ریاضی برای پیشبرد توسعه فناوری بلاک چین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

حمله سلفیش ماینینگ چیست؟

حمله سلفیش ماینینگ، تغییر عمدی یک بلاک چین برای افزایش پاداش به یک ماینر یا گروهی از ماینرها است.

آیا بیت کوین به ماینرها وابسته است؟

شبکه بیت کوین از ماینرها برای اعتبارسنجی اطلاعات بلوک و تراکنش استفاده می کند. بدون ماینرها، تأیید و اعتبارسنجی نمی‌تواند اتفاق بیفتد و شبکه کار نخواهد کرد.

سلفیش ماینینگ بیت کوین چیست؟

اصطلاح مورد قبول جامعه برای ماینینگ به تنهایی، استخراج انفرادی است. برای استخراج انفرادی، از یک (ASIC) یا یکی از دستگاه‌هایتان که قادر به استخراج ارز دیجیتال است، برای ماینینگ استفاده می‌کنید. متأسفانه، قدرت محاسباتی مورد نیاز برای استخراج بیت کوین به خوبی خارج از محدوده یک ماینر انفرادی است، مگر اینکه آن ماینر دارای یک عملیات استخراج بیت کوین بزرگ باشد.