O que é Mineração Egoísta?

A mineração egoísta é um método de mineração de ativos criptográficos em que um grupo de mineiros (ou um único usuário) colabora para maximizar sua receita e obter controle sobre uma blockchain. O processo envolve esconder os novos blocos criados da blockchain pública e revelá-los em um momento específico para obter uma vantagem sobre outros mineiros. Essa estratégia é facilitada pela forma como as blockchains de Prova de Trabalho (PoW) validam transações usando nós, ou mineiros, que resolvem quebra-cabeças criptográficos complexos.

Os mineiros individuais frequentemente juntam-se a pools de mineração para agregar o seu poder computacional e partilhar recompensas, uma vez que o elevado consumo de energia e custos das blockchains PoW tornam difícil a competição para mineiros individuais. As recompensas de mineração são distribuídas com base na contribuição de cada nó na pool.

Em alguns casos, dois blocos podem ser criados simultaneamente, o que poderia fazer com que a blockchain bifurcasse em duas cadeias separadas. Os mineiros egoístas exploram essa vulnerabilidade ao reter a transmissão do bloco minerado para outros nós. Como resultado, os nós honestos continuam a adicionar novos blocos à cadeia, sem saber do bloco retido. Enquanto isso, os mineiros egoístas continuam a minerar em sua cadeia privada, que cresce mais.

Uma vez que os mineradores egoístas tenham obtido uma vantagem suficiente, eles liberam o bloco retido para a blockchain pública. Isso faz com que a blockchain reconheça a cadeia dos mineradores egoístas como a válida, invalidando o trabalho dos nós honestos e recompensando os mineradores egoístas. Isso incentiva outros mineradores a se juntarem ao pool de mineração egoísta, aumentando seu tamanho e potencialmente seu controle sobre a blockchain.

Se o pool de mineração egoísta acumular a maioria da taxa de hash da rede (51% ou mais), ele pode manipular o processamento de transações e minar a natureza descentralizada do blockchain. No entanto, este resultado é improvável, pois os mineiros estão cientes de que qualquer atividade fraudulenta detectada poderia levar a uma queda significativa no preço da criptomoeda. Como resultado, a maioria dos mineiros prefere operar honestamente em vez de se juntar a pools de mineração potencialmente fraudulentos, mesmo que ofereçam recompensas elevadas.

Pelo que é conhecida a Mineração Egoísta?

A mineração egoísta é uma estratégia controversa conhecida pelo seu potencial para minar a estabilidade e justiça das operações de mineração de criptomoedas. Ao explorar as regras inerentes de uma rede blockchain, os mineiros que utilizam esta abordagem podem maximizar os seus lucros à custa dos outros. A mineração egoísta envolve:

• Com retenção de blocos descobertos
• Obrigando outros mineiros a desperdiçar recursos em cadeias abandonadas
• Concentrar o poder de hash dentro de uma única entidade ou pool

Esta consolidação aumenta o risco de um ataque de 51%, o que poderia resultar em censura e gastos duplos dentro da rede. Embora grandes redes como o Bitcoin ainda não tenham sido significativamente afetadas pela mineração egoísta, a ameaça contínua à natureza descentralizada das criptomoedas levanta preocupações válidas sobre a sua segurança e estabilidade a longo prazo.

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

Diagrama de Transição de Estado na Mineração Egoísta

O diagrama de transição de estado é uma ferramenta crucial para entender o comportamento da rede Bitcoin sob um ataque de mineração egoísta. O diagrama, como ilustrado na Figura 2, diferencia seis estados principais: 0 (estado original ou inicial), 0' (ramificações duplas), 1 (vantagem de um bloco), 2 (vantagem de dois blocos), 3 (vantagem de três blocos) e 4 (sucesso do ataque).

No estado inicial (0), todos os mineiros mineram em uma única cadeia principal sem nenhum ramo. Quando o minerador malicioso descobre um bloco e o mantém em segredo, o sistema transita do estado 0 para o estado 1, com uma taxa de transição de λ01. Se um mineiro honesto encontrar o bloco primeiro, o sistema permanece no estado 0, com uma taxa de µ00.

No estado 1, se o minerador malicioso conseguir minerar com sucesso o próximo bloco em seu ramo privado, o sistema transita para o estado 2, com uma taxa de λ12. Se um minerador honesto encontrar o próximo bloco antes do minerador malicioso, o sistema transita para o estado 0', com uma taxa de µ10'.

No estado 0’ (onde a cadeia tem dois ramos de comprimento igual), o sistema transita para o estado 1 quando o minerador egoísta encontra o novo bloco primeiro, com uma taxa de λ0’1. Se o minerador honesto descobrir o novo bloco primeiro, o sistema transita de volta para o estado inicial 0, com uma taxa de µ0’0.

No estado 2, o minerador malicioso pode encontrar o próximo bloco primeiro, com uma taxa de λ23, fazendo com que o sistema faça a transição para o estado 3. Se o minerador honesto descobrir o próximo bloco, o sistema volta à transição para o estado 1, com uma taxa de µ21.

No estado 3, quando o mineiro honesto consegue minerar o próximo bloco com uma taxa de λ34, o sistema transita para o estado 4. No estado 4, o mineiro egoísta transmite seu ramo privado, que se torna o ramo principal, completando assim o ataque de mineração egoísta.

O diagrama de transição de estados, com base na abordagem de cadeia de Markov de tempo contínuo (CTMC), ajuda a derivar as probabilidades de estado e a analisar a fiabilidade da rede Bitcoin. Esta compreensão permite aos investigadores investiGate.io os efeitos das várias taxas de transição de estado na estabilidade geral e segurança da rede.

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

Indicadores de Atividade Egoísta

Detetar atividade de mineração egoísta pode ser desafiador, uma vez que envolve identificar mudanças sutis na rede. Duas assinaturas de rede primárias podem ajudar a revelar a mineração egoísta:

• Blocos abandonados (órfãos): Um aumento nos blocos órfãos pode sinalizar a presença de mineração egoísta. Os miners egoístas visam superar o trabalho da pool honesta, o que resulta numa série de blocos descartados. Ao monitorar a taxa de blocos abandonados ao longo do tempo, é possível detetar se a mineração egoísta está a aumentar. No entanto, este método enfrenta limitações, uma vez que os blocos abandonados são podados na rede Bitcoin, tornando difícil uma contagem precisa.
• Temporização de blocos sucessivos: O intervalo entre dois blocos pode fornecer pistas sobre a mineração egoísta. Blocos em sucessão próxima são relativamente raros em protocolos honestos, mas são mais comuns quando um minerador egoísta libera rapidamente blocos retidos para superar os mineradores honestos. Analisar os carimbos de data/hora em blocos sucessivos pode ajudar a identificar desvios dos intervalos esperados, sugerindo a presença de mineração egoísta. No entanto, este método é estatístico e pode levar tempo para detectar quaisquer irregularidades.

Contramedidas

À medida que a consciencialização sobre a mineração egoísta aumenta, qualquer mineiro que tente esta estratégia provavelmente o fará de forma encoberta para evitar reações negativas. Para se manter à frente de potenciais atacantes, considere as seguintes contramedidas:

• Camuflagem de propriedade de bloco: Os mineiros egoístas podem usar diferentes Bitcoin e endereços IP, misturar seus pagamentos e fingir ser múltiplas pools concorrentes. Identificar a colusão torna-se difícil quando a propriedade do bloco está oculta, razão pela qual confiar na propriedade do bloco como indicador não é ideal.
• Concentrando-se no tempo de bloco: A análise do tempo de bloco detecta apenas um subconjunto dos comportamentos do minerador egoísta. Um minerador egoísta pode evitar comportamentos específicos para permanecer indetectável, sacrificando algum lucro no processo.
• Examinar blocos abandonados: A prática atual da rede Bitcoin de podar e descartar blocos abandonados ajuda os mineradores egoístas ao destruir evidências de suas atividades. Modificar o protocolo para propagar todos os blocos resolvidos ajudaria a mitigar esse problema e facilitaria a detecção de mineração egoísta.

Embora seja possível detetar a mineração egoísta, continua a ser uma tarefa difícil. Atualmente, não há evidências definitivas que sugiram que a mineração egoísta esteja a ocorrer na rede Bitcoin. No entanto, a vigilância contínua e o desenvolvimento de técnicas sofisticadas de deteção são essenciais para manter a segurança e estabilidade da rede.

História da Mineração Egoísta

O conceito de mineração egoísta foi teorizado pela primeira vez já em 2010 e ganhou atenção significativa em 2013, quando os pesquisadores Ittay Eyal e Emin Gün Sirer publicaram seu artigo, 'A maioria não é suficiente: a mineração de Bitcoin é vulnerável'. Os pesquisadores de Cornell destacaram o potencial de um ataque econômico por mineradores com uma taxa de hash minoritária, que poderia resultar em uma parcela desproporcional de recompensas de bloco e taxas de transação. Seu artigo enfatizou que a mineração egoísta poderia se tornar mais eficiente do que a mineração honesta quando um minerador ou pool de mineração controla mais de 25% da taxa de hash de uma rede sob certas condições. Essa revelação despertou preocupações sobre os potenciais efeitos de longo prazo da mineração egoísta nas redes de criptomoedas.

Caso de Uso e Características da Mineração Egoísta

A mineração egoísta é uma estratégia exploratória empregada por certos mineiros ou grupos de mineração para maximizar seus lucros, manipulando as regras do protocolo blockchain. Esta tática mina a natureza descentralizada das redes de criptomoedas e pode ter efeitos adversos na sua segurança e estabilidade globais. As principais características da mineração egoísta incluem o seguinte:

Com retenção de blocos

Mineradores egoístas mantêm intencionalmente os blocos recém-descobertos em segredo, em vez de os transmitirem para toda a rede. Ao fazer isso, criam uma cadeia oculta de blocos que podem eventualmente lançar na blockchain pública quando for vantajoso para eles. \

Desperdício forçado de recursos

À medida que os mineiros honestos continuam a trabalhar na blockchain pública, permanecem inconscientes da cadeia privada criada pelos mineiros egoístas. Quando os mineiros egoístas revelam a sua cadeia privada mais longa, o trabalho dos mineiros honestos nos blocos descartados torna-se desperdiçado, levando a uma perda significativa de recursos, como eletricidade e poder computacional.

Potencial de colusão

A estratégia de mineração egoísta pode atrair outros mineiros a juntar-se ao grupo de mineração egoísta em busca de recompensas mais altas. À medida que mais mineiros se juntam, o poder de hash do grupo aumenta, potencialmente atingindo um ponto em que controlam mais de 51% da taxa de hash da rede. Este aumento de poder de hash pode levar a um ataque de 51%, minando a integridade da blockchain e permitindo que os atacantes realizem gastos duplos ou aprovem seletivamente transações.

Vulnerabilidades de rede

A mineração egoísta expõe vulnerabilidades nos mecanismos de consenso das blockchains de Prova de Trabalho (PoW). Ao explorar essas fraquezas, os mineradores egoístas podem perturbar a distribuição equitativa das recompensas de mineração e erodir a confiança dos usuários na rede de criptomoedas. \

Implicações econômicas

Esta estratégia de mineração egoísta pode ter consequências econômicas de longo alcance. Por exemplo, pode levar a um desequilíbrio na distribuição de recompensas de mineração e taxas de transação, desencorajando novos mineradores de se juntarem à rede e potencialmente centralizando o poder de mineração. Além disso, a mineração egoísta pode impactar negativamente o valor da criptomoeda associada, já que o mercado pode perder confiança na segurança e estabilidade da rede.

É a Mineração Egoísta um Bom Investimento?

Embora a mineração egoísta possa parecer uma estratégia atraente para mineiros que procuram maximizar seus lucros, é essencial considerar os riscos e as implicações a longo prazo associadas a esta abordagem. Aqui estão alguns fatores a ter em mente ao avaliar se a mineração egoísta é um bom investimento:

• Capital preso: Os mineiros com uma parte significativa da taxa de hash frequentemente têm uma quantidade considerável de capital investido nas suas operações de mineração. Isso inclui o custo de compra e manutenção de equipamentos de mineração, que representa a maior parte das despesas de capital. Participar numa mineração egoísta poderia pôr em risco este investimento se a credibilidade da blockchain for comprometida.
• Impacto no valor da criptomoeda: A mineração egoísta pode influenciar significativamente o preço da criptomoeda associada. Ao minar a credibilidade da blockchain, os mineiros egoístas correm o risco de desvalorizar a sua fonte de rendimento, uma vez que o mercado pode perder confiança na segurança e estabilidade da rede.
• Risco de colusão: Para montar um ataque de mineração egoísta bem-sucedido, os mineiros podem precisar envolver outros mineiros ou pools, o que acarreta riscos significativos. O processo de formação de uma coligação pode ser complicado, e há sempre a possibilidade de o esquema ser exposto, levando a potenciais consequências legais ou danos à reputação dos participantes.
• Retenção de bloco curta: Alguns pools de mineração podem utilizar períodos de retenção de bloco curtos, especialmente quando os blocos são encontrados rapidamente em relação à taxa de produção de blocos almejada. Embora isso possa fornecer uma leve vantagem, aumentando as chances de encontrar dois blocos consecutivos seguidos, também eleva o risco de detecção e as potenciais consequências negativas associadas à mineração egoísta.
• Estratégias de mineração alternativas: Existem estratégias de mineração mais complexas e intrincadas, como a Mineração Persistente, que combina mineração egoísta com um Ataque Eclipse. Essas estratégias avançadas podem oferecer um potencial aumentado de lucro, mas também vêm com riscos elevados e potenciais repercussões negativas para a rede e os mineiros envolvidos.

Em conclusão, embora a mineração egoísta possa oferecer ganhos potenciais a curto prazo, os riscos a longo prazo e as implicações negativas para o ecossistema da blockchain tornam-na uma estratégia de investimento questionável. É essencial para os mineiros ponderarem cuidadosamente os benefícios potenciais em relação aos riscos e considerarem o impacto das suas ações na comunidade de criptomoedas em geral. Participar em práticas de mineração honestas não só preserva a integridade da blockchain, mas também ajuda a garantir a sustentabilidade e o crescimento a longo prazo do mercado de criptomoedas.

Compreender e Mitigar os Riscos da Mineração Egoísta

A rede Bitcoin é suscetível a ataques de mineração egoísta, nos quais os mineiros maliciosos retêm blocos descobertos e mineram em suas cadeias privadas. A pesquisa existente foca principalmente na criptografia, design de protocolo, detecção de riscos e estimativa de danos. No entanto, analisar a mineração egoísta de uma perspectiva de confiabilidade é crucial para uma defesa eficaz contra tais ataques.

Este artigo contribui para o corpo existente de conhecimento ao desenvolver um modelo analítico de confiabilidade com base no CTMC para avaliar a vulnerabilidade da rede Bitcoin a ataques de mineração egoísta. A análise revela várias descobertas-chave:

• A confiabilidade da rede Bitcoin diminui quando o atacante egoísta tem mais poder de computação.
• O sistema tende a falhar mais rapidamente à medida que a taxa de acionamento do ataque aumenta.
• A confiabilidade da rede melhora quando os mineradores honestos têm melhores capacidades de recuperação.

Embora essas descobertas possam parecer intuitivas, os resultados quantitativos e comparações fornecem insights valiosos para o desenvolvimento de algoritmos e protocolos resilientes para aprimorar a robustez dos modelos de rede de criptomoeda baseados em blockchain atuais. Essas melhorias podem fortalecer as capacidades de autodefesa da rede contra vários ataques maliciosos.

Investigações futuras poderiam explorar a extensão da análise de confiabilidade para tempos de transição de estado não exponenciais, empregando métodos como modelos semi-Markov e abordagens analíticas baseadas em múltiplas integrais. Esses avanços ajudarão a fortalecer ainda mais a segurança e confiabilidade das redes blockchain face às ameaças em evolução.

Conclusão

Em resumo, a mineração egoísta é uma prática controversa e potencialmente prejudicial que pode minar os princípios fundamentais da descentralização, segurança e equidade nas redes de criptomoedas. Ao aproveitar as regras do protocolo, os mineradores egoístas podem manipular o sistema para ganho pessoal, muitas vezes em detrimento dos mineradores honestos e da saúde geral da blockchain.