针对矿池与合作攻击的工作量证明协议安全性分析

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比特币,承载对中心化节点的不信任,在金融危机中诞生。贯彻比特币思想的一众加密货币(不包含瑞波币等),核心意愿是一方面以共同维护账本代替中心对支付数据不可见的存储与处理,另一方面将铸币权依去中心化程度不同分散到不同数量的参与者。工作量证明(Po W)作为占据主导的一种共识协议,设计愿景能够实现较高程度的去中心化,但由于参与者获得稳定收益的诉求,自发组成矿池,导致了算力的中心化;不诚实参与者对协议的多种攻击模式也被提出。对原始协议的稳定性与安全性做出了挑战。不同于以往研究,本文工作首先聚焦矿池管理者不诚实的情况。本文对矿工的决策提出一个基于情况计算期望收益,进而做出决策的量化模型。管理者选择合适的收益分配函数,激励矿工发现区块后采取诚实行为;进一步的,管理者对自己发现以及矿工提交的区块计算各种行为的期望收益。本文通过理论分析并证明了矿池管理者利用身份和网络连接优势可采用攻击。实验结果表明管理者确实在很多情况下可以获得超额收益,某些情形下矿池内矿工也能获利。与单独攻击比较,降低算力门槛并提高了超额收益。进一步,考虑双方乃至多方在不互信情况下通过互相威胁等方式达成合作,减少算力的浪费,提升攻击效果。
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