Vad är självisk gruvdrift på en blockchain?

Decentralisering är avgörande i de flesta projekt och nätverk i blockkedjan. Bitcoin delegerar transaktionsvalidering till noder med beräkningskraft istället för att förlita sig på en central myndighet. På en proof of work (PoW) blockchain som Bitcoin kallas processen mining. Deltagare validerar kryptotransaktioner och får belöningar.

Säkerheten på PoW-blockkedjan beror på antagandet att noderna kommer att förbli ärliga och dela nya block i kedjan. Men det är omöjligt att garantera ärligheten för varje nod. Vissa kanske misslyckas med att publicera nyupptäckta block för att vinna fler belöningar i en process som kallas självisk gruvdrift.

Vad är självisk gruvdrift?

Självisk gruvdrift innebär att en gruvarbetare eller grupp av gruvarbetare bedrägligt håller tillbaka nya block på blockkedjan för att monopolisera belöningarna för att validera block. Mining hänvisar till att validera transaktioner på Bitcoin-nätverket i utbyte mot blockbelöningen och transaktionsavgifterna, vilket är hur Bitcoin mining fungerar.

Självisk gruvdrift uppstår när en gruvarbetare håller informationen om ett nyupptäckt block hemligt för att samla fler block än den offentliga kedjan och få de flesta av blockbelöningarna.

Själviska gruvarbetare kan, om de lyckas med sin attack, ändra blockkedjans bana. Deras primära syfte är att underminera den offentliga kedjan genom att skapa fler block, tillräckligt för att dominera huvudkedjan och monopolisera blockbelöningarna. När de väl kan ersätta huvudkedjan med sin privata kedja är blocken och transaktionerna inom blocken i kedjan helt annorlunda än vad som normalt borde ha registrerats.

Hur fungerar självisk gruvdrift?

För att förstå självisk gruvdrift är det avgörande att förstå hur blockchain mining fungerar. När du skickar krypto från en plånbok till en annan, grupperas transaktionen med andra för att bilda ett block krypterat med ett 64-siffrigt hexadecimalt tal som kallas en hash. Gruvarbetare tävlar om att lösa med beräkningskraft för att gissa hashen. Den framgångsrika gruvarbetaren får rätten att validera transaktionerna i det blocket, lägga till det i den offentliga kedjan och ta emot belöningen.

En självisk gruvarbetare kommer att tävla med andra gruvarbetare för att gissa hashen och få rätten att lägga till blocket i blockkedjan. Men istället för att lägga till (publicera) det nya blocket, gömmer en självisk gruvarbetare det blocket och fortsätter att bryta block ovanpå det. Blocken som utvinns själviskt avslöjas bara för att få maximal belöning på blocken.

Gruvprocessen sker samtidigt – inte samtidigt. På ett stort nätverk som Bitcoin bearbetas tusentals transaktioner. För att spara tid grupperas transaktionerna i block. Gruvarbetare tävlar om att vara snabbast för att lösa hashen för ett block, så de får vara de som lägger till det i kedjan.

Men när en självisk gruvarbetare bryter och döljer ett block, gömmer han det inte under en skäppa. Istället misslyckas gruvarbetaren med att lägga till det i den distribuerade huvudboken och skapa vad som kallas en "oavsiktlig gaffel." En oavsiktlig gaffel är bara en serie block som löper bredvid men inte en del av blockchain. Även om det i fallet med självisk gruvdrift är verkligen inte en slump.

Medan de andra kryptogruvarbetarna kontinuerligt arbetar på den offentliga delen av blockkedjan, är själviska gruvarbetare bygga på sin gaffel, med avsikt att samla fler block än den offentliga kedjan, varefter de publicera det.

Vid det här laget kan en av tre saker hända; om den offentliga kedjan är längre än den själviska gruvarbetarens gaffel, förlorar de, och de (ärliga) gruvarbetarna i den offentliga kedjan vinner sina belöningar. Om den offentliga kedjan är kortare vinner de, och den oavsiktliga gaffeln antas som den giltiga kedjan. Detta beror på att ett bevis på arbete blockchain bygger på antagandet att den längsta kedjan är den giltiga kedjan. Den "egoistiska" gaffeln blir sedan en del av huvudkedjan, och dubbla block på huvudkedjan kasseras, vilket gör att gruvarbetare som bidrog till den kedjan förlorar sina belöningar.

PoW-blockkedjan kräver mycket beräkningskraft för att validera transaktioner, så en grupp gruvarbetare bär ofta ut en gruvaktivitet som kallas en pool, som kombinerar deras beräkningskraft för att öka deras chanser att vinna belöningar. En självisk gruvarbetare måste hålla mellan fem till tio procent av hashhastigheten på nätverket.

Är självisk gruvdrift farligt?

En effekt av en självisk gruvattack är centraliseringen av nätverket. Noder på PoW-blockkedjor måste anta den längsta kedjan som giltig version av blockkedjan. Eftersom ärliga noder riskerar att förlora sina belöningar om den själviska kedjan visar sig vara längre vid publicering, är det mer sannolikt att de ansluter sig till poolen av själviska gruvarbetare. Så småningom växer den själviska poolen till att bli majoriteten i blockkedjan och eliminerar decentraliseringen på nätverket.

Gruvcentralisering på Bitcoin-nätverket kan också leda till försening av transaktioner. När en självisk pool blir majoriteten i ett nätverk, kan den diktera vilka transaktioner som läggs till i den offentliga kedjan. Själviska gruvarbetare är mer benägna att prioritera block med högre belöningar. Detta urval av transaktioner kommer att leda till en hög med transaktioner och göra nätverket ineffektivt.

Dessutom skapar självisk gruvdrift genom att införa centralisering i blockkedjan den perfekta miljön för illvilliga aktörer. Frågor som dubbla utgifter kan också utföras eftersom uppgiften att validera transaktioner ligger i kraften hos oärliga noder.

Strategier för att bekämpa självisk gruvdrift

Flera strategier har föreslagits för att bekämpa självisk gruvdrift på Bitcoin-nätverket, och varje strategi har olika tillvägagångssätt. Medan vissa föreslår att man gör ändringar i nätverket, inkluderar andra strategier att ge noder incitament att förbli ärlig.

Den första lösningen som föreslås är en randomiseringsteknik. Detta är känt som en bakåtkompatibel förändring. Det kräver att gruvarbetare som snubblar över mer än en gaffel på blockkedjan väljer vilken gaffel de ska fortsätta arbeta på slumpmässigt. Förutom att slumpmässigt välja block måste gruvarbetare publicera information om alla upptäckta block och gafflar. Eftersom självisk gruvdrift är beroende av en privat kedja och avsiktlig kontinuerlig gruvdrift i den kedjan, undergräver införandet av en slumpmässig urvalsprocess aktiviteten.

En separat strategi innebär att varje block märks med en tidsstämpel. Tidsstämpeln kommer att innehålla information om när varje block bröts, så när ett block bryts privat och läggs sedan till i huvudkedjan med sin inaktuella tidsstämpel, den kan enkelt plockas isär från resten och kasseras.

Självisk gruvdrift minskar Bitcoins värde

Oavsett deras lukrativa dragningskraft kan själviska gruvdriftsattacker påverka blockchain-nätverket negativt. De kan leda till centralisering och transaktionsförseningar, vilket skapar den perfekta miljön för illvilliga aktörer.

Flera strategier har föreslagits för att bekämpa självisk gruvdrift, inklusive att göra ändringar i protokollet och uppmuntra noder att förbli ärliga. I slutändan, för att gruvarbetare ska vara lönsamma, ligger det i deras bästa intresse att agera ärligt och behålla kryptovalutans värdeförslag.