💙 💃🏻 🎼 उच्च खनन: PoW ब्लॉकचेन को "51% हमले" से बचाने के लिए नवीनतम विकल्प 👨🏽‍🚒 👨🏾‍⚖️ 🙋🏽

Litecoin Cash fork के डेवलपर्स ने तकनीकी दस्तावेज ' The Hive: Agent- based Mining in Litecoin Cash ' का एक उदाहरण प्रस्तुत किया, जिसमें उन्होंने "51% हमले" से प्रूफ-ऑफ-वर्क एल्गोरिथम पर आधारित क्रिप्टोक्यूरेंसी ब्लॉकचैन की रक्षा करने के उनके प्रस्ताव का वर्णन किया। उनका समाधान "काम कर रहे मधुमक्खियों" (HiveMine) का उपयोग करते हुए ASIC उपकरणों (SHA-256) और लोकतांत्रिक आभासी खनन का उपयोग करके खनन को जोड़ता है। ब्लॉकचेन के सक्षम कार्यान्वयन के मामले में, एलसीसी आधुनिक ब्लॉकचेन परियोजनाओं (बिटकॉइन से एथेरियम तक) की सबसे बड़ी समस्याओं में से एक को हल करेगा: हमले का खतरा जब कुल नेटवर्क शक्ति का आधे से अधिक हमलावर के हाथों में केंद्रित होता है।

51% अटैक की समस्या

जो लोग क्रिप्टोक्यूरेंसी बाजार की निगरानी करते हैं, वे अपेक्षाकृत छोटे पीओडब्ल्यू प्रोजेक्ट्स (प्रूफ-ऑफ-वर्क - "किए गए काम का प्रमाण") पर 51% हमलों के हालिया प्रकोप को नोट करने में विफल हो सकते हैं, जब हमलावर लेन-देन को फिर से लिखते हैं और एक्सचेंजों के माध्यम से जितनी जल्दी हो सके धन हस्तांतरित करते हैं। इस मामले में "सापेक्ष" का अर्थ है कि एक बड़े ब्लॉकचेन (बिटकॉइन या एथेरम, उदाहरण के लिए) की क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा का समर्थन करने वाले उपकरणों का एक छोटा सा हिस्सा, क्रमशः .h एल्गोरिथ्म (बिटकॉइन कैश या बिटकॉइन गोल्ड, क्रमशः) पर काम करने वाले एक छोटे ब्लॉकचैन की सहमति को तोड़ने के लिए पर्याप्त होगा। ।

एन्क्रिप्शन के आधार के रूप में SHA-256 एल्गोरिथ्म (LCC या BCH) लेने वाली क्रिप्टोकरेंसी के मामले में, जोखिम इस तथ्य से जटिल है कि दुनिया में सबसे बड़ा और सबसे सुरक्षित क्रिप्टोक्यूरेंसी - Bitcoin (BTC) - एक ही एल्गोरिदम पर काम करता है।

इस लेख में, हम 51% हमलों के खिलाफ सुरक्षा के गणितीय मॉडल पर ध्यान केंद्रित करेंगे और ब्लॉकचिन की क्रिप्टोग्राफी में उपयोग किए जाने वाले मुख्य संबंधित शब्दों और अवधारणाओं को सतही रूप से उजागर करेंगे।

उच्च खनन का परिचय

क्लासिक पीओडब्ल्यू ब्लॉकचेन सुरक्षा योजना में, खनिक एक बड़ी संख्या में संभावित हैश की गणना करके प्रतिस्पर्धा करते हैं जो कि नेटवर्क सर्वसम्मति द्वारा निर्दिष्ट जटिलता स्थितियों को पूरा करता है। यदि जटिलता शून्य है और किसी भी हैश को नेटवर्क द्वारा मान्य के रूप में स्वीकार किया जाता है, तो प्रूफ-ऑफ-वर्क काम नहीं करेगा और कोई भी नेटवर्क नोड आसानी से ब्लॉक कर सकता है।

पहली नज़र में, यह बुरा नहीं है: ऊर्जा के मामले में खनन लोकतांत्रिक और कम लागत वाला हो जाएगा। लेकिन व्यवहार में, हर कोई सस्ते ब्लॉकों को माइन करेगा और उन्हें नेटवर्क में धकेल देगा, जिसका मतलब है कि ब्लॉकों की श्रृंखला को जारी रखने के लिए कई उम्मीदवार होंगे। चूँकि खननकर्ता अब यह नहीं समझ पाएंगे कि किस ब्लॉक पर ब्लॉकचेन की निरंतरता का निर्माण करना है, कई अनाथ चेन दिखाई देंगे। अराजकता होगी, जिसे खनन की जटिलता को समायोजित करने के लिए अपर्याप्त एल्गोरिथ्म के साथ पीओडब्ल्यू-सिक्कों द्वारा देखा गया था।

यदि जटिलता शून्य है और ब्लॉक का उत्पादन किसी भी कीमत पर नहीं होगा, तो कोई भी यह निर्धारित करने में सक्षम नहीं होगा कि कौन सी उम्मीदवार श्रृंखला अधिक मूल्य की है, जिसका अर्थ है कि कोई प्राथमिकता नहीं होगी। खनिक भी बिना कुछ खोए विभिन्न श्रृंखलाओं पर काम कर सकेंगे।

यह विचार प्रयोग केवल यह दर्शाता है कि प्रूफ-ऑफ-वर्क-वर्क एल्गोरिदम, प्रूफ-ऑफ-स्टेक या आम तौर पर प्रूफ-ऑफ-माइनिंग का अधिकार खनन, खनन या फोर्जिंग के अधिकार का निर्धारण करने के लिए नेटवर्क प्रदान करना है, जो अन्य प्रतिभागी सहमत होंगे । इसके अलावा, सभी ब्लॉक चाहने वालों के लिए एक और महत्वपूर्ण शर्त यह है कि एक साथ कई चेन पर काम न किया जाए। प्रूफ-ऑफ-स्टेक सिस्टम में, इस तरह के दृष्टिकोण को एक हिस्सेदारी के आंशिक या पूर्ण अभाव से दंडित किया जाता है।

उच्च खनन ब्लॉक संघर्ष का एक वैकल्पिक रूप है जब उपयोगकर्ता की ओर से काम करने वाले एजेंट द्वारा ब्लॉक का उत्पादन करने का अधिकार सुरक्षित होता है। ये एजेंट - "कामकाजी मधुमक्खियां" - ब्लॉकचेन पर ही हैं। वे पूरी तरह से विकेंद्रीकृत होते हैं और तब बनाए जाते हैं जब उपयोगकर्ता एजेंट बनाने के लिए एक विशेष लेनदेन करता है।

निर्माण के बाद, काम करने वाली मधुमक्खियां खनन (रिग) के लिए आभासी उपकरणों के रूप में कार्य करना शुरू कर देती हैं, और उनके मालिक "मधुमक्खी पालक" बन जाते हैं। जब श्रमिक मधुमक्खियों को सफलतापूर्वक ब्लॉक मिलता है, तो ब्लॉक के लिए पारिश्रमिक (ब्लॉक में संलग्न कमीशन सहित) का भुगतान मधुमक्खीपाल को किया जाता है। कार्यशील मधुमक्खियों को बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है और ब्लॉकों के उत्पादन के लिए विशेष उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, उनका जीवनकाल सीमित है और मधुमक्खी का निर्माण एक निश्चित मूल्य के साथ एक सट्टा क्रिया है; यह एक ही समय में कई श्रृंखलाओं पर काम करने के प्रयासों को रोकता है। एक व्यक्ति मधुमक्खी की सफलता पूरी तरह से पूरे नेटवर्क में रहने वाली मधुमक्खियों की आबादी पर निर्भर करती है। कुछ मधुमक्खियों को कभी भी एक ब्लॉक नहीं मिलेगा, जबकि अन्य लोग पूरी तरह से भाग्यशाली होंगे (एकल खनन के समान)।

अंजीर। 1: एक मधुमक्खी निर्माण लेन-देन (BCT) और खदान ब्लॉक के माध्यम से एक कार्यशील मधुमक्खी को अपने जीवनकाल में जोड़ा जाता है

एजेंटों का निर्माण (मधुमक्खियों का काम करना)

एक कामकाजी मधुमक्खी बनाने के लिए, उपयोगकर्ता लेनदेन को एक विशेष "मृत" पते पर भेजता है, उदाहरण के लिए: CReateLitecoinCashWorkerBeeXYs19YQ । ध्यान दें कि मधुमक्खी बनाने के लिए हर कोई एक ही पते का उपयोग करता है। यह पता मौजूदा और सही है, लेकिन किसी के पास इसकी निजी कुंजी नहीं है; वैनिटीजन उपयोगिता यह निर्धारित करती है कि 24 * 2 गीगाहर्ट्ज़ कोर का उपयोग करके एक निजी कुंजी की खोज में लगभग 1.7 * 10 ^ 31 साल (सफलता के 50 प्रतिशत संभावना के साथ) लगेगा।

मधुमक्खी पैदा करने वाले लेनदेन में कम से कम दो आउटपुट होने चाहिए। पहला मधुमक्खी बनाने के लिए एक निश्चित शुल्क निर्धारित करता है, जिसे एक दुर्गम पते पर भेजा जाता है। यद्यपि एक मधुमक्खी बनाने की कीमत गतिशील रूप से निर्धारित की जाएगी, यह माना जाता है कि यह ब्लॉक इनाम का एक प्रतिशत होगा। इस गणना में न्यूनतम लागत शामिल है, ताकि जब तक सभी सिक्के खनन न हो जाएं, तब तक लेनदेन शुल्क प्राप्त करने के लिए उच्च खनन का उपयोग करना समझ में आता है।

दूसरे निष्कर्ष में शून्य लागत है, लेकिन आधार पते को निर्दिष्ट करता है, जो भविष्य में मधुमक्खी द्वारा प्राप्त ब्लॉक के लिए कोई भी इनाम प्राप्त करेगा। आप इसे "मधुमक्खी का भविष्य का पता" कह सकते हैं। यदि वांछित है, तो उपयोगकर्ता स्वयं इसे स्पष्ट कर सकता है; डिफ़ॉल्ट रूप से, उसके बटुए में हर बार एक नया पता तैयार किया जाएगा।

एक उदाहरण:

 "vout": [ { // Bee creation fee "addr": "CReateLitecoinCashWorkerBeeXYs19YQ" "value": 1.0000000 }, { // Address to receive block rewards for any blocks this bee mines "addr": "CTrdm8YDfjmFJwFnKbvNZ9NYznhMqrNgFR" "value": 0.0000000 }, { // Change address for change from creation fee "addr": "Cd6CRuWCu6p4NLR6XG7BKyC8hzvEoYuKbn" "value": 123.5274346 } ]

मधुमक्खियों के निर्माण के समय से 576 ब्लॉक ब्लॉकचेन पर दिखाई देने के बाद मधुमक्खियाँ परिपक्व हो जाती हैं और ब्लॉक बनाने में सक्षम हो जाती हैं। यह 24 घंटे में Litecoin Cash blockchain में जोड़े गए नए ब्लॉकों की अपेक्षित संख्या है। मधुमक्खियों के परिपक्व होने के बाद, 4032 ब्लॉक (लगभग 1 सप्ताह) होते हैं और ब्लॉकों की तलाश होती है, फिर वे मर जाते हैं।

मधुमक्खी एक क्यू वॉलेट में बनाई गई है। कुछ इस तरह दिखता है:

अंजीर। 2: कार्यशील मधुमक्खियों के साथ एलसीसी बटुए का लेआउट

काम पर मधुमक्खियों: ब्लॉक खोज

उदाहरण के लिए, मान लें कि ब्लॉकचेन की ऊँचाई = 1000 है, और नेटवर्क को यह निर्धारित करना चाहिए कि ब्लॉक 1001 को खोजने के लिए किस मधुमक्खी को सौंपा गया है। ऐलिस के मधुमक्खीपालक के पास अब 4 मधुमक्खियाँ हैं (576 और 4608 ब्लॉकों के बीच निर्मित)।

जब ब्लॉक 1000 प्रकट होता है, तो एलिस का बटुआ दो मूल्यों की गणना करता है।

पहला एक निर्धारक मूल्य है जो अप्रत्याशित लेकिन आसानी से पुष्टि योग्य है। ब्लाक हैश को अलग-अलग (हार्ड-कोडेड) गहराईयों के बीच, 0, और 500000 ब्लॉक में जोड़कर करना आसान है, यह सुनिश्चित करते हुए कि हमारा यादृच्छिक मूल्य ब्लॉकचेन में अच्छी तरह से निहित है:

 string deterministicRandString = blocks[blockHeight].hash + blocks[blockHeight-13].hash + blocks[blockHeight-173].hash + blocks[blockHeight-1363].hash + blocks[blockHeight-27363].hash + blocks[blockHeight-496393].hash;

इसके बाद, उसका बटुआ मधुमक्खी के लक्ष्य हैश, beeTargetHash की गणना करता है। यह मान बहुत अधिक गतिशील रेंज के साथ घातीय मूविंग एवरेज द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो beeTargetHash सेट beeTargetHash ताकि मधुमक्खियों की किसी भी आबादी के लिए खनन प्रक्रिया के दौरान प्राप्त ब्लॉकों की आवृत्ति निर्धारित हो। दूसरी तरफ, अधिक PoW ब्लॉकों को पिछले उच्च खदान ब्लॉक, उच्च (सरल) beeTargetHash बाद से खनन किया गया है। एल्गोरिथ्म को निम्नानुसार परिभाषित किया गया है; सिमुलेशन के दौरान maxTarget , emaWindowsSize और emaDesiredSpacing के मूल्यों को निर्धारित किया जाएगा।

 beeHashTarget = previousBeeHashTarget (default to highest (easiest) target maxTarget) numPowBlocks = number of pow blocks since the previous hive mined block; emaInterval = emaWindowSize / emaDesiredSpacing; beeHashTarget *= (interval - 1) * emaDesiredSpacing + numPowBlocks + numPowBlocks; beeHashTarget /= (interval + 1) * emaDesiredSpacing;

दोनों deterministicRandString beeHashTarget और beeHashTarget गणना नेटवर्क पर किसी भी नोड द्वारा की जा सकती है।

एलिस का बटुआ अब उसके प्रत्येक जीवित मधुमक्खियों को एक निर्धारक यादृच्छिक श्रृंखला से गुजरता है, जो मधुमक्खियों के बीसीटी लेनदेन को मिलाता है और एक नए मधुमक्खी - एक मधुमक्खी के छत्ते को प्राप्त करने के लिए उन्हें हैशिंग करता है। इसलिए, प्रत्येक मधुमक्खी प्रति ब्लॉक एक हैश उत्पन्न करती है। यह हैश उसी समय अवधि में PoW खनन रिग द्वारा उत्पन्न सबसे अच्छे हैश के समान है।

 hash beeHash = sha256(deterministicRandString + bee.creationTransaction.ID);

क्योंकि एलिस का बटुआ मधुमक्खियों को ट्रैक करता है, जिनमें से प्रत्येक मधुमक्खी की गणना beeHash , यह beeHash गए सबसे अच्छे (सबसे कम) हैश का रिकॉर्ड रखता है। यदि, परिणामस्वरूप, ऐलिस के बटुए द्वारा खोजा गया सबसे अच्छा हैश हालत beeHash < beeTargetHash संतुष्ट करता है beeHash < beeTargetHash , ऐलिस को एक ब्लॉक जोड़ने का अधिकार मिलता है।

मान लीजिए कि एलिस के पास एक जीवित मधुमक्खी है, जिसका हैश लक्ष्य से कम है, और एक सफल मधुमक्खी का बीसीटी लेनदेन पहचानकर्ता निम्नानुसार है:

 0f6953f0a0816483c71ae3df45650a997e678588a315d72e9ae06e6a3f1c1841.

यह जानकर कि एलिस के वॉलेट में ब्लॉक पर हस्ताक्षर करने का अधिकार है, नेटवर्क दो आउटपुट वाले विशेष लेनदेन के साथ ब्लॉक का उत्पादन करता है:

 "vout": [ { // Zero-value output identifies the bee and proves it's really minting for Alice "value": 0, "n": 0, "scriptPubKey": { "asm": "OP_RETURN OP_BEE 0f6953f0a0816483c71ae3df45650a997e678588a315d72e9ae06e6a3f1c1841 IH3Emz49KJeRbw0q4R48pD6GWPQtvHCxLeQOxxH+yv14Tn5KzUFIXBe9Td8EHudejzebMYt/XpusENzNkGM/a4I=" } }, { // Block reward (subsidy + fees) - must pay to bee's correct coinbase address "value": 250.0001125, "n": 1, "scriptPubKey": { "addresses": [ "CTrdm8YDfjmFJwFnKbvNZ9NYznhMqrNgFR" ] } }

vout[0] एक शून्य-मूल्य आउटपुट है जिसे खर्च नहीं किया जा सकता है। इसका उपयोग उस मधुमक्खी की पहचान करने के लिए किया जाता है जिसे ब्लॉक मिला है, और यह साबित करने के लिए कि वह एलिस के लिए मिली है।

vout[1] आउटपुट है जो ऐलिस को एक ब्लॉक इनाम देता है।

ब्लॉक की पुष्टि

ऐलिस ब्लॉक प्राप्त करने वाले बॉब के बटुए को अब यह सुनिश्चित करना चाहिए कि वह आम सहमति को संतुष्ट करता है। सबसे पहले, वह सुनिश्चित करता है कि लेनदेन में दो इनपुट शामिल हैं, जिनमें से पहला शून्य है, और यह स्क्रिप्ट OP_RETURN OP_BEE शुरू होती है। वह फिर से ऐलिस मधुमक्खी लेनदेन आईडी प्राप्त करता है:

 0f6953f0a0816483c71ae3df45650a997e678588a315d72e9ae06e6a3f1c1841.

पाचन: चूंकि मधुमक्खी बनाने का लेन-देन एक दुर्गम पते पर स्थानांतरित किया जाता है, इसलिए इसमें अनपेक्षित लेनदेन (UTXO) का आउटपुट रहता है। नतीजतन, बॉब के वॉलेट को txindex कमांड लाइन विकल्प (जो सत्यापन में देरी और डिस्क उपयोग में वृद्धि के कारण सभी लेनदेन को पूरी तरह से अनुक्रमित करता है) को ऐलिस के BCT आउटपुट को आसानी से जांचने में सक्षम करने की आवश्यकता नहीं है। यूटीएक्सओ के उपयोग के कारण, क्यूटी वॉलेट को उच्च खनन का समर्थन करने के लिए किसी डेटाबेस या संशोधनों की आवश्यकता नहीं है। मधुमक्खियों का टैब भी गतिशील रूप से एकीकृत होता है।

उच्च खदान ब्लॉक को मान्य करके, बॉब का बटुआ आरपीसी (दूरस्थ प्रक्रिया कॉल) के बराबर लागू होता है:

 gettxout 0f6953f0a0816483c71ae3df45650a997e678588a315d72e9ae06e6a3f1c1841 0

यह उसे पहला बीटीसी आउटपुट देता है, vout [0] , और यह सुनिश्चित करता है कि 1) लेनदेन की गहराई मधुमक्खी के जीवन काल की सीमा में निहित है; 2) एक मधुमक्खी के निर्माण के लिए एक कमीशन का भुगतान किया गया था; 3) इसे सही डेड एंड एड्रेस पर भेजा गया था।

यदि सत्यापन पास हो जाता है, तो बॉब का बटुआ उत्पादन करेगा:

 gettxout 0f6953f0a0816483c71ae3df45650a997e678588a315d72e9ae06e6a3f1c1841 1

इस प्रकार BCT का दूसरा आउटपुट प्राप्त करना, vout [1] , यह पुष्टि करता है कि १) मान शून्य है; 2) पता ब्लॉक में सिक्कों के हस्तांतरण को प्राप्त करने के लिए पता के समान है (उदाहरण में CTrdm8YDfjmFJwFnKbvNZ9NYznhMqrNgFR )।

निम्नलिखित जांच वाउट के अंतिम भाग से संदेश हस्ताक्षर की पुष्टि करती है vout [0] । संदेश में सिक्का हस्तांतरण प्राप्त करने के लिए पते द्वारा हस्ताक्षरित वर्तमान ब्लॉक संख्या होनी चाहिए, इसलिए बॉब का बटुआ उत्पादन होता है:

 verifymessage CTrdm8YDfjmFJwFnKbvNZ9NYznhMqrNgFR "IH3Emz49KJeRbw0q4R48pD6GWPQtvHCxLeQOxxH+yv14Tn5KzUFIXBe9Td8EHudejzebMYt/XpusENzNkGM/a 4I=" "1001"

अंत में, बॉब वर्तमान ब्लॉक के लिए deterministicRandString beeHashTarget और beeHashTarget गणना deterministicRandString , फिर ऐलिस के beeHash की गणना करता है और इसे beeHashTarget विरुद्ध beeHashTarget । यदि सभी चेक पास हो जाते हैं, तो ब्लॉक को वैध और सत्यापित माना जाता है। ब्लॉक सत्यापन प्रक्रिया त्वरित है और इसे ऐतिहासिक ब्लॉकों के महंगे सत्यापन की आवश्यकता नहीं है।

हाय-माइनिंग और पीओडब्ल्यू माइनिंग बाँधना

यह माना जाता है कि नेटवर्क सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए उच्च खनन एकमात्र तरीका नहीं है। लिटॉइन कैश डेवलपर्स न केवल खनन समुदाय को बचाना चाहते हैं, बल्कि इसके साथ किसी भी तरह से हस्तक्षेप नहीं करना चाहते हैं। उच्च खनन को एक ब्लॉकचेन पर PoW खनन के साथ जोड़ा जाना चाहिए।

वर्तमान में, सर्किट के संचालन की गणना निम्नानुसार की जाती है:

यही है, सर्किट का संचालन सर्किट के प्रत्येक ब्लॉक में जटिलता के कार्य के रूप में जमा होता है। डेवलपर्स इस परिभाषा को इस प्रकार बदलते हुए प्रस्तावित करते हैं:

इस प्रकार, प्रत्येक हाइव-माइन-ब्लॉक को पिछले पीओडब्ल्यू-ब्लॉक में संपन्न कार्य की मात्रा के आधार पर पुरस्कृत किया जाएगा, और निरंतर k को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है।

निष्कर्ष: हमले के खिलाफ 51% के रूप में उच्च खनन

लिटकोइन कैश के मुख्य डेवलपर जेन 'टेनर' क्रेग के अनुसार, हाइवमाइन का विचार न केवल 51% हमले के खिलाफ विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करना है, बल्कि खनन को लोकतंत्रीकरण और विकेंद्रीकृत करना भी है। PoS ब्लॉकचेन के विपरीत, जब "अमीर अमीर हो जाते हैं", अपने हिस्से को जमा करते हुए, HiveMine को अभी भी मधुमक्खी बनाने की लागत की आवश्यकता होती है जो भुगतान नहीं कर सकती है। एजेंट-आधारित खनन टीम के तीन मुख्य कार्यों को संतुष्ट करता है: 51% हमले को काफी जटिल करता है, SHA-256 एल्गोरिथ्म का उपयोग करके खनिकों के लिए खनन और स्वतंत्रता का लोकतंत्रीकरण करता है, जो एक ही बिटकॉइन नेटवर्क की उच्च सुरक्षा सुनिश्चित करता है। एक सफल हमले के लिए, एक हमलावर को नेटवर्क की शक्ति का 51% हिस्सा लेने की आवश्यकता होगी, साथ ही नेटवर्क में मधुमक्खी की आबादी का 51% हिस्सा होगा, और मधुमक्खियों को बनाने की प्रक्रिया को देखते हुए, यह तुरंत स्पष्ट हो जाएगा।

क्रेग के अनुसार, लिटिकोइन कैश नेटवर्क में HiveMine मॉडल का परीक्षण और कार्यान्वयन करने के बाद, जो समान Bitcoin नकद के समान SHA-256 हैश दर के साथ प्रदान नहीं किया जाता है, यह बिटकोइन कैश या Bitcoin नेटवर्क की तुलना में अधिक तेज़ और अधिक विश्वसनीय होगा। ।

संदर्भ:
1. ' द हाइव: एजेंट आधारित खनन लिटकेइन कैश में ', इयान क्रेग, सेबस्टियन क्लार्क, मिशैल WYSZYŃSKI और फेडरिको डे गोंज़लेज़-सोलर। (2018)

उच्च खनन: PoW ब्लॉकचेन को "51% हमले" से बचाने के लिए नवीनतम विकल्प