ما هو التعدين الأناني؟

التعدين الأناني هو طريقة لتعدين الأصول الرقمية التي يتعاون فيها مجموعة من المنقبين (أو مستخدم واحد) لتحقيق أقصى إيرادات لهم والسيطرة على سلسلة الكتل. يتضمن العملية إخفاء الكتل الجديدة التي تم إنشاؤها من سلسلة الكتل العامة وكشفها في وقت محدد للحصول على ميزة على باقي المنقبين. تُيسر هذه الاستراتيجية بطريقة تحقق سلاسل الكتل القائمة على دليل العمل (PoW) المعاملات باستخدام العقد أو المنقبين الذين يقومون بحل الألغاز الكريبتوغرافية المعقدة.

ينضم المنقبون الأفراد في كثير من الأحيان إلى مجموعات تعدين لتجميع قوة حوسبتهم ومشاركة الجوائز، حيث يجعل الاستهلاك العالي للطاقة وتكاليف سلاسل كتل PoW من الصعب على منقبين منفردين من المنافسة. يتم توزيع جوائز التعدين استنادًا إلى إسهام كل عقدة في المجموعة.

في بعض الحالات، قد يتم إنشاء كتلتين بشكل متزامن، مما قد يؤدي إلى تشعب البلوكشين إلى سلسلتين منفصلتين. يستغل المنقبون الأنانيون هذه الضعفية عن طريق إمساك بث الكتلة التي تمت تنقيبها إلى العقد الأخرى. ونتيجة لذلك، يستمر العقد الصادقة في إضافة كتل جديدة إلى السلسلة، دون علمها بالكتلة الممسكة. في هذه الأثناء، يستمر المنقبون الأنانيون في التنقيب على سلسلتهم الخاصة، التي تنمو بشكل أطول.

بمجرد أن يكتسب المُعدين الأنانيون ميزة كافية، يُطلقون كتلتهم المُحتجزة إلى سلسلة الكتل العامة. يؤدي ذلك إلى تسلسل سلسلة الكتل العامة للتعرف على سلسلة المُعدين الأنانيين كصحيحة، ملغية عمل العُقد الصادقة ومنح مكافآت التعدين للمُعدين الأنانيين. وهذا يشجع المُعدين الآخرين على الانضمام إلى مجموعة التعدين الأنانية، مما يزيد حجمها وربما يزيد من سيطرتها على سلسلة الكتل.

إذا كان حمام التعدين الأناني يتراكم معظم قوة تجزئة الشبكة (51% أو أكثر) ، فيمكنه تلاعب في معالجة المعاملات وتقويض الطبيعة اللامركزية لسلسلة الكتل. ومع ذلك ، فإن هذه النتيجة غير محتملة ، حيث يدرك المنقبون أن أي نشاط احتيالي يتم اكتشافه يمكن أن يؤدي إلى انخفاض كبير في سعر العملة المشفرة. نتيجة لذلك ، يفضل معظم المنقبين العمل بصدق بدلاً من الانضمام إلى حمامات التعدين ذات المكافأة العالية والمحتملة للاحتيال.

ما هو التعدين الأناني المعروف عنه؟

التعدين الاناني هو استراتيجية مثيرة للجدل معروفة بإمكانيتها لتقويض استقرار وعدالة عمليات التعدين للعملات المشفرة. من خلال استغلال القواعد الجوهرية لشبكة البلوكشين، يمكن للمعدنين الذين يعتمدون على هذا النهج تحقيق أرباحهم القصوى على حساب الآخرين. التعدين الاناني يشمل:

• حجب الكتل المكتشفة
• إجبار المنقبين الآخرين على إضاعة الموارد في السلاسل المهجورة
• تجميع قوة التجزئة في كيان أو مجموعة واحدة

يزيد هذا التوحيد من مخاطر هجوم 51٪، الذي يمكن أن يؤدي إلى الرقابة والإنفاق المزدوج داخل الشبكة. بينما لم تتأثر شبكات رئيسية مثل بيتكوين بشكل كبير حتى الآن بالتعدين الأناني، فإن تهديده المستمر للطبيعة اللامركزية للعملات الرقمية يثير مخاوف مبررة بشأن أمانها واستقرارها على المدى الطويل.

المصدر: https://digitalcommons.odu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1314&context=ece_fac_pubs

مخطط الانتقال الحالة في التعدين الاناني

يعد الرسم التخطيطي لتحول الحالة أداة حاسمة لفهم سلوك شبكة بيتكوين تحت هجوم التعدين الأناني. يميز الرسم التخطيطي، كما هو موضح في الشكل 2، ست حالات رئيسية: 0 (الحالة الأصلية أو الابتدائية)، 0' (فروع مزدوجة)، 1 (قيادة كتلة واحدة)، 2 (قيادة كتلتين)، 3 (قيادة ثلاث كتل)، و 4 (نجاح الهجوم).

في الحالة الأولية (0)، يقوم جميع المُنقبين بالتعدين على سلسلة رئيسية واحدة بدون فروع. عندما يكتشف المُنقب الخبيث كتلة ويحتفظ بها سرًا، يتحول النظام من الحالة 0 إلى الحالة 1، بمعدل انتقال λ01. إذا وجد المُنقب الشريف الكتلة أولاً، يظل النظام في الحالة 0، بمعدل µ00.

في الحالة 1، إذا نجح المُعدّن الخبيث في التعدين بنجاح للكتلة التالية على فرعه الخاص، ينتقل النظام إلى الحالة 2، بمعدل λ12. إذا وجد مُعدّن شريف الكتلة التالية قبل المُعدّن الخبيث، ينتقل النظام إلى الحالة 0’، بمعدل µ10’.

في الحالة 0’ (حيث يحتوي السلسلة على فرعين بنفس الطول)، ينتقل النظام إلى الحالة 1 عندما يجد المُنقب الأناني الكتلة الجديدة أولاً، بمعدل λ0’1. إذا اكتشف المُنقب الصادق الكتلة الجديدة أولاً، يعود النظام إلى الحالة الابتدائية 0، بمعدل µ0’0.

في المرحلة 2، يمكن للمُعدّن الخبيث العثور على الكتلة التالية أولاً، بمعدل λ23، مما يتسبب في انتقال النظام إلى المرحلة 3. إذا اكتشف المُعدّن الشريف الكتلة التالية، يتم الانتقال العودة إلى المرحلة 1، بمعدل µ21.

في الحالة 3، عندما يقوم منقب العملات الصادق بنجاح بتعدين الكتلة التالية بمعدل λ34، يتم التحول إلى الحالة 4. في الحالة 4، يبث منقب العملات الاناني فرعه الخاص، الذي يصبح الفرع الرئيسي، وبالتالي يكتمل هجوم تعدين العملات الاناني.

يساعد الرسم البياني للانتقال الحالة، استنادًا إلى نهج سلسلة ماركوف المستمرة الزمن (CTMC)، في استخراج احتمالات الحالة وتحليل موثوقية شبكة البتكوين. تتيح هذه الفهم للباحثين استكشاف تأثيرات معدلات الانتقال بين الحالات المختلفة على استقرار وأمان الشبكة بشكل عام.

المصدر: https://digitalcommons.odu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1314&context=ece_fac_pubs

مؤشرات النشاط الأناني

يمكن أن يكون اكتشاف النشاط الذي يعتمد على التعدين الذاتي تحديًا، حيث يتضمن تحديد التغييرات الدقيقة في الشبكة. يمكن أن تساعد توقيعات الشبكة الأساسية الاثنان في الكشف عن التعدين الذاتي:

• الكتل المهجورة (اليتامى): قد يشير ارتفاع الكتل اليتامى إلى وجود التعدين الأناني. يهدف المنقبون الأنانيون إلى تفوق عمل مجموعة التعدين الصادقة، مما يؤدي إلى سلسلة من الكتل المرفوضة. يمكن للشخص، من خلال رصد معدل الكتل المهجورة مع مرور الوقت، اكتشاف ما إذا كان التعدين الأناني في ازدياد. ومع ذلك، تواجه هذه الطريقة قيودًا حيث يتم تقليم الكتل المهجورة في شبكة البيتكوين، مما يجعل العد الدقيق صعبًا.
• توقيت الكتل المتعاقبة: يمكن أن يقدم الفاصل الزمني بين كتلتين تلميحات حول التعدين الاناني. الكتل المتعاقبة بشكل وثيق نادرة نسبيًا في البروتوكولات الصادقة ولكنها أكثر شيوعًا عندما يطلق التعدين الاناني كتلًا محجوزة بسرعة ليتفوق على التعدين الصادق. يمكن أن تساعد تحليل الطوابع الزمنية على الكتل المتعاقبة في تحديد الانحرافات عن الفواصل المتوقعة، مما يشير إلى وجود التعدين الاناني. ومع ذلك، هذه الطريقة إحصائية وقد تستغرق وقتًا لاكتشاف أي انتظامات.

تدابير احترازية

مع زيادة الوعي حول التعدين الأناني، من المحتمل أن يقوم أي منقب عن العملات بهذه الاستراتيجية سرًا لتجنب الانتقادات. للبقاء في المقدمة أمام المهاجمين المحتملين، يرجى النظر في الإجراءات الوقائية التالية:

• تمويه ملكية الكتلة: قد يستخدم المُعدون الأنانيون عناوين بيتكوين وآي بي مختلفة، ويصفحون عن مدفوعاتهم، ويتظاهرون بأنهم عدة تجمعات تنافسية. يصبح تحديد التواطؤ أمرًا صعبًا عندما يتم إخفاء ملكية الكتلة، وهذا هو السبب في أن الاعتماد على ملكية الكتلة كمؤشر ليس مثاليًا.
• التركيز على توقيت الكتلة: تحليل توقيت الكتلة يكتشف فقط جزءًا من سلوكيات المُعدن الأناني. قد يتجنب المعدن الأناني بعض السلوكيات المحددة لكي يبقى غير مكتشف، مضحيًا ببعض الأرباح في العملية.
• فحص الكتل المهجورة: تساعد ممارسة شبكة بيتكوين الحالية لتقليم ورمي الكتل المهجورة منقبين أنانيين من خلال تدمير دليل أنشطتهم. تعديل البروتوكول لنشر جميع الكتل المحلولة سيساعد في التخفيف من هذه المشكلة وجعلها أسهل في اكتشاف تعدين الأنانيين.

على الرغم من أن اكتشاف التعدين الأناني ممكن، إلا أنه لا يزال مهمة صعبة. حاليا، لا توجد أدلة قطعية تشير إلى أن التعدين الأناني يحدث داخل شبكة البيتكوين. ومع ذلك، فإن اليقظة المستمرة وتطوير تقنيات الكشف المتطورة ضرورية للحفاظ على أمان واستقرار الشبكة.

تاريخ التعدين الاناني

تم وضع نظرية لمفهوم التعدين الأناني لأول مرة في وقت مبكر من عام 2010 واكتسب اهتماما كبيرا في عام 2013 عندما نشر الباحثان Ittay Eyal و Emin Gün Sirer ورقتهما البحثية ، "الأغلبية ليست كافية: تعدين البيتكوين ضعيف". سلط باحثو كورنيل الضوء على احتمال حدوث هجوم اقتصادي من قبل عمال المناجم الذين لديهم معدل تجزئة أقلية يمكن أن يؤدي إلى حصة غير متناسبة من مكافآت الكتلة ورسوم المعاملات. أكدت ورقتهم البحثية أن التعدين الأناني يمكن أن يصبح أكثر كفاءة من التعدين الصادق عندما يتحكم عامل منجم أو مجمع تعدين في أكثر من 25٪ من معدل تجزئة الشبكة في ظل ظروف معينة. أثار هذا الكشف مخاوف بشأن الآثار المحتملة طويلة المدى للتعدين الأناني على شبكات العملات المشفرة.

حالة الاستخدام وميزات التعدين الأناني

التعدين الأناني هو استراتيجية استغلالية يقوم بها بعض المنقبين أو حمامات التعدين لتحقيق أقصى ربح من خلال تلاعبهم بقواعد بروتوكول سلسلة الكتل. تقوم هذه الخطة بالنقض على الطبيعة اللامركزية لشبكات العملات المشفرة وقد تكون لها تأثيرات سلبية على أمانها واستقرارها العام. تشمل السمات الرئيسية للتعدين الأناني ما يلي:

حجب الكتل

يحتفظ المُعدّنون الأنانيون بكتل البيانات الجديدة التي يكتشفونها بشكل متعمد بدلاً من بثها إلى الشبكة بأكملها. وبهذه الطريقة، يقومون بإنشاء سلسلة مخفية من الكتل التي يمكنهم في نهاية المطاف إطلاقها إلى سلسلة الكتل العامة عندما يكون ذلك مفيدًا لهم.

إهدار قسري للموارد

بينما يواصل المُنقبون الصادقون العمل على سلسلة الكتل العامة، يظلون غير مدركين للسلسلة الخاصة التي أنشأها المُنقبون الأنانيون. عندما يكشف المُنقبون الأنانيون عن سلسلتهم الخاصة الأطول، يصبح عمل المُنقبين الصادقين على الكتل التي تم تجاهلها غير مجدية، مما يؤدي إلى خسارة كبيرة للموارد، مثل الكهرباء والطاقة الحسابية.

الإمكانية الكبيرة للتواطؤ

يمكن لاستراتيجية التعدين الأناني أن تغري المتعدينين الآخرين بالانضمام إلى مجموعة التعدين الأنانية من أجل مكافآت أعلى. مع انضمام المزيد من المتعدينين، يزيد قوة تجزئة المجموعة، مما قد يصل إلى نقطة يمكن أن يسيطروا فيها على أكثر من 51% من معدل تجزئة الشبكة. يمكن أن تؤدي هذه الزيادة في قوة التجزئة إلى هجوم بنسبة 51%، مما يضر بنزاهة البلوكشين ويسمح للمهاجمين بتنفيذ الإنفاق المزدوج أو الموافقة على المعاملات بشكل انتقائي.

ثغرات الشبكة

يكشف التعدين الأناني عن الثغرات في آليات التوافق لسلاسل كتل العمل بموجب دليل العمل (PoW). من خلال استغلال هذه الضعف، يمكن للمنقبين الأنانيين أن يعطلوا التوزيع العادل لمكافآت التعدين ويقوموا بتآكل ثقة المستخدمين في شبكة العملة المشفرة.

الآثار الاقتصادية

يمكن أن تكون هذه الاستراتيجية الانغماسية في التعدين لها عواقب اقتصادية بعيدة المدى. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي إلى عدم توازن في توزيع مكافآت التعدين ورسوم المعاملات، مما قد ي des تحفيز المعدينين الجدد عن الانضمام إلى الشبكة وتمركز قدرات التعدين بشكل محتمل. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤثر الانغماس في التعدين سلبًا على قيمة العملة المشفرة المرتبطة، حيث قد تفقد السوق الثقة في أمان واستقرار الشبكة.

هل التعدين الأناني استثمار جيد؟

على الرغم من أن التعدين الأناني قد يبدو كاستراتيجية جذابة للمُنقبين الذين يسعون لتحقيق أقصى ربح لهم، إلا أنه من الضروري أن نأخذ في الاعتبار المخاطر والآثار على المدى الطويل المرتبطة بهذا النهج. فيما يلي بعض العوامل التي يجب أن نضعها في اعتبارنا عند تقييم ما إذا كان التعدين الأناني استثمارًا جيدًا:

• رأس المال المربوط: يمتلك المُعدونون الذين يمتلكون حصة كبيرة من قوة الحاسبة مبلغًا كبيرًا من رأس المال مستثمرًا في عمليات التعدين الخاصة بهم. ويشمل ذلك تكلفة شراء وصيانة معدات التعدين، والتي تمثل الجزء الأكبر من الإنفاق الرأسمالي. يمكن أن يعرض الانخراط في التعدين الاناني هذا الاستثمار للخطر إذا تم تقويض مصداقية سلسلة الكتل.
• التأثير على قيمة العملة المشفرة: يمكن أن يؤثر التعدين الأناني بشكل كبير على سعر العملة المشفرة المرتبطة. من خلال تقويض مصداقية سلسلة الكتل، يخاطر المتعدينون الأنانيون بتخفيض قيمة مصدر دخلهم، حيث يمكن أن يفقد السوق الثقة في أمان واستقرار الشبكة.
• مخاطر التواطؤ: من أجل تنفيذ هجوم التعدين الأناني بنجاح، قد يحتاج المنقبون إلى إشراك منقبين آخرين أو مجموعات تعدين، وهو يأتي مع مخاطر كبيرة. يمكن أن يكون عملية تشكيل تحالف معقدة، وهناك دائما فرصة لكشف الخطة، مما يؤدي إلى عواقب قانونية محتملة أو إلى إتلاف سمعة المشاركين.
• حجب الكتلة القصير: قد تقوم بعض حمامات التعدين باستخدام فترات حجب الكتلة القصيرة، خاصة عند العثور على كتل بسرعة نسبياً مقارنة بمعدل إنتاج الكتل المستهدف. بينما يمكن أن يوفر ذلك ميزة طفيفة من خلال زيادة فرص العثور على كتلتين متتاليتين على التوالي، إلا أنه يزيد أيضًا من مخاطر الكشف والعواقب السلبية المحتملة المرتبطة بالتعدين الأناني.
• استراتيجيات التعدين البديلة: هناك مزيد من الاستراتيجيات التعدينية المعقدة والمعقدة، مثل التعدين العنيد، الذي يجمع بين التعدين الاناني وهجوم الكسوف. قد تقدم هذه الاستراتيجيات المتقدمة فرصًا متزايدة للربح ولكنها تأتي أيضًا مع مخاطر متزايدة وعواقب سلبية محتملة على الشبكة والمنقبين المعنيين.

في الختام، على الرغم من أن التعدين الأناني قد يوفر مكاسب محتملة على المدى القصير، إلا أن المخاطر على المدى الطويل والآثار السلبية على نظام البلوكشين تجعل منها استراتيجية استثمارية مشكوك فيها. من الضروري على العاملين في التعدين أن يزنوا بعناية الفوائد المحتملة مقابل المخاطر وينظروا في تأثير أفعالهم على مجتمع العملات المشفرة بشكل عام. المشاركة في ممارسات التعدين النزيهة لا تحافظ فقط على نزاهة البلوكشين ولكنها تساعد أيضًا في ضمان استدامة السوق ونمو العملات المشفرة على المدى الطويل.

فهم وتخفيف مخاطر التعدين الأناني

شبكة بيتكوين عرضة لهجمات التعدين الأناني، حيث يمتنع المنقبون الخبيثون عن استخراج الكتل المكتشفة ويقومون بالتنقيب على سلاسلهم الخاصة. تركز الأبحاث الحالية في المقام الأول على التشفير وتصميم البروتوكول واكتشاف المخاطر وتقدير الأضرار. ومع ذلك، فإن تحليل التعدين الأناني من منظور الاعتمادية أمر ضروري للدفاع الفعال ضد مثل هذه الهجمات.

يسهم هذا المقال في الجسم الحالي للمعرفة من خلال تطوير نموذج توثيقي تحليلي يعتمد على CTMC لتقييم ضعف شبكة بيتكوين في مواجهة هجمات التعدين الاناني. تكشف التحليل عن عدة نتائج رئيسية:

• تنخفض موثوقية شبكة بيتكوين عندما يكون للمهاجم الأناني قوة حاسوبية أكبر.
• يميل النظام إلى الفشل بشكل أسرع كلما زاد معدل تشغيل الهجوم.
• تحسن موثوقية الشبكة عندما يكون لدى منقبي العملات المشفرة الأمناء قدرات استعادة أفضل.

على الرغم من أن هذه النتائج قد تبدو واضحة، إلا أن النتائج الكمية والمقارنات توفر رؤى قيمة لتطوير خوارزميات وبروتوكولات قوية لتعزيز قوة نماذج الشبكة الحالية المعتمدة على تقنية سلسلة الكتل النقدية. يمكن أن تعزز هذه التحسينات قدرات الدفاع الذاتي للشبكة ضد مختلف الهجمات الضارة.

يمكن للأبحاث المستقبلية استكشاف توسيع تحليل الاعتمادية إلى أوقات الانتقال بين الحالات غير الأسيوية عن طريق استخدام أساليب مثل النماذج شبه ماركوف والنهج التحليلية مبنية على العديد من التكاملات. ستساعد هذه التطورات في تعزيز أمان واعتمادية شبكات البلوكشين أمام التهديدات المتطورة.

الاستنتاج

في الختام، التعدين الاناني هو ممارسة مثيرة للجدل وضارة بالإمكان أن تقوض المبادئ الأساسية للتمركز، الأمان، والعدالة في شبكات العملات المشفرة. من خلال استغلال قواعد البروتوكول، يمكن للمنقبون الانانيون التلاعب في النظام للحصول على مكاسب شخصية، غالبًا على حساب المنقبين الأمنيين والصادقين وصحة البلوكشين بشكل عام.