İç ve Dış Saldırganlar Arasındaki Yayın Balığı Etkisi: Yarı-Dürüst Madencilik Stratejisi Analizi

İçindekiler

1. Giriş

Blok zinciri teknolojisi, merkezi olmayan sistemlerde devrim yaratmış olup, İş Kanıtı (PoW) mutabakat mekanizmaları kripto para piyasasına hakimdir. Ancak, bencil madencilik gibi madencilik saldırıları, saldırganların orantısız ödüller kazanmasına izin vererek blok zinciri güvenliğini tehdit etmektedir. Bu makale, iç ve dış saldırganlar arasındaki yayın balığı etkisini ortaya koyan ve rekabetçi madencilik ortamlarında yarı-dürüst stratejilerin nasıl faydalı olabileceğini gösteren yeni bir çoklu saldırgan modeli tanıtmaktadır.

2. Arka Plan ve İlgili Çalışmalar

2.1 İş Kanıtı Mutabakatı

İş Kanıtı, madencilerin işlemleri doğrulamak ve yeni bloklar oluşturmak için kriptografik bulmacaları çözmelerini gerektirir. Matematiksel temel, aşağıdaki koşulu sağlayan bir nonce $n$ bulmayı içerir:

$H(block\_header, n) < target$

burada $H$ kriptografik hash fonksiyonu ve $target$ madencilik zorluğunu belirler.

2.2 Madencilik Saldırılarına Genel Bakış

Eyal ve Sirer (2014) tarafından tanıtılan bencil madencilik, saldırganların keşfedilen blokları stratejik olarak gizlemesine olanak tanır. Hesaplama gücü $\alpha$ olan bir saldırgan için göreceli gelir (RR) şu şekilde modellenebilir:

$RR = \frac{\alpha(1-\alpha)^2(4\alpha+\gamma(1-2\alpha))-\alpha^3}{1-\alpha(1+(2-\alpha)\alpha)}$

3. Çoklu Saldırgan Madencilik Modeli

3.1 Sistem Mimarisi

Model, orijinal sistemden iki aşamalı çoklu saldırgan sistemine geçiş yapar. İç saldırganlar mevcut madencilik havuzları içinde çalışırken, dış saldırganlar sistem dışından katılır.

3.2 Saldırı Senaryoları

Gelir azalmasının üç ana nedeni:

• Saldırganlar arasında beklenmeyen rekabetler
• Blok yayılımındaki açık artırma senaryoları
• Etki faktörlerinin fazla tahmin edilmesi

4. Yayın Balığı Etkisi Analizi

4.1 İç ve Dış Saldırganlar

Yayın balığı etkisi, dış rekabetin dahil edilmesinin iç saldırganların davranışını ve gelirini nasıl değiştirdiğini açıklar. Bu fenomen, geleneksel pazarlarda yeni katılımcılar yerleşik oyuncuları altüst ettiğinde gözlemlenen rekabet dinamiklerini yansıtır.

4.2 Gelir Üzerindeki Etki

Deneysel sonuçlar önemli RR azalmaları göstermektedir:

• İç saldırgan: RR'de %31.9 düşüş
• Dış saldırgan: RR'de %44.6 fazla tahmin

5. Kısmi İnsiyatif Yayınlama Stratejisi

5.1 Algoritma Tasarımı

KİY, blok yayınlama zamanlamasını optimize eden yarı-dürüst bir stratejidir. Algoritma, dürüst madencilik ve stratejik gizleme arasında denge kurar:

function KısmiInsiyatifYayınlama(blok_zinciri, saldırgan_blokları):
    if len(saldırgan_blokları) >= 2:
        yayınlanacak_bloklar = optimal_altküme_seç(saldırgan_blokları)
        yayınla(yayınlanacak_bloklar)
        zinciri_güncelle(blok_zinciri, yayınlanacak_bloklar)
    else:
        madenciliğe_devam_et()
    return güncellenmiş_zincir

5.2 Uygulama Detayları

Strateji, ağ koşullarına ve rakip davranışlarına dayalı olarak optimal yayınlama eşiği $\theta$'yı hesaplamayı içerir:

$\theta = f(\alpha, \beta, ağ\_gecikmesi, rakip\_stratejisi)$

6. Deneysel Sonuçlar

6.1 Performans Metrikleri

Deneyler, değişen hesaplama gücü dağılımları altında göreceli geliri ölçtü. Temel bulgular şunları içerir:

• KİY, çoklu saldırgan senaryolarında saf bencil madencilikten daha iyi performans gösterir
• Gelir optimizasyonu belirli hesaplama gücü oranlarında gerçekleşir
• Ağ gecikmesi strateji etkinliğini önemli ölçüde etkiler

6.2 Karşılaştırmalı Analiz

Aşağıdaki diyagram, farklı stratejiler arasındaki gelir karşılaştırmasını göstermektedir:

7. Gelecek Uygulamalar

Araştırma, gelecek çalışmalar için birkaç yön açmaktadır:

• Hisse Kanıtı ve diğer mutabakat mekanizmalarına uygulama
• Uyarlanabilir saldırı tespiti için makine öğrenimi ile entegrasyon
• Birlikte çalışabilir blok zinciri ağlarındaki çapraz zincir güvenlik etkileri
• Çoklu saldırgan senaryoları için gerçek zamanlı izleme sistemleri

8. Referanslar

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: Eşler Arası Elektronik Nakit Sistemi
2. Eyal, I., & Sirer, E. G. (2014). Çoğunluk Yeterli Değildir: Bitcoin Madenciliği Savunmasızdır
3. Liu, H., Ruan, N., & Liu, J. K. (2023). İç ve Dış Saldırganlar Arasındaki Yayın Balığı Etkisi
4. Zhu, J., vd. (2017). Döngü-Tutarlı Çekişmeli Ağlar Kullanarak Eşleştirilmemiş Görüntüden Görüntüye Çeviri
5. Gervais, A., vd. (2016). İş Kanıtı Blok Zincirlerinin Güvenliği ve Performansı Üzerine