「智光大学Q&A」ブロック保留攻撃とは何ですか？

@The Secret That Cannot Be Told からの質問:

ブロック保留攻撃とは何ですか? また、なぜマイナーの利益を損なうことなくマイニングプールに損失をもたらすと言われているのですか?

智光大学編集者@OWENからの回答:

ブロック保留攻撃には 2 つの種類があります。 1つは「二重支払い」を狙った攻撃で、ビットコインのチェーン取引の最初の受信者であるハル・フィニー氏によって提案されたものである。そのため、この攻撃は「フィニー攻撃」とも呼ばれます。

2 番目のタイプのブロック保留攻撃は、マイナーが正当なブロックを見つけ、それを一般に公開せずに非公開で保留する攻撃です。 @言えない秘密とは、このような質問を指します。ここで、このタイプのブロック減算攻撃について紹介します。

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ブロック保留攻撃

ブロック保留攻撃について話すには、まずマイニング プールの概念から始める必要があります。智光大学「ビットコインのマイニングとマイニングプールとは何か？」で紹介されました：

マイニング プールはプロジェクト マネージャーに相当し、マイニング プールに接続されたコンピューティング パワーはプロジェクト マネージャーの作業計画に従うプロジェクト チーム メンバーです。このプロジェクトは、ビットコイン システムの要件を満たすソリューションをできるだけ早く見つけるためにマイニングを行っています。プロジェクトチームメンバー全員は、プロジェクトマネージャーの取り決めに従って作業タスクを進め、作業結果を提出します。プロジェクト マネージャーは、「より多くの作業、より多くの報酬」の原則に基づき、タスク完了の具体的な状況に応じてプロジェクト メンバーに報酬を与えます。

ブロック保留攻撃の問題は、作業結果の提出にあります。

単独のマイナーにとって、ビットコイン システムの要件を満たすソリューションを見つけることは、極めて可能性の低いイベントです。マイナーの作業負荷をより適切に測定するために、マイニングプールはマイナーが作業結果（シェア）を提出するための合理的なしきい値を設定します。

マイニングのプロセスは、256 枚のコインを投げるゲームに似ています。システムでは、新しいブロックをマイニングするには、最初のコインから始めて少なくとも 20 枚の連続したコインが表向きになっている必要があると規定されているとします。この難易度は一人の鉱夫にとっては難しすぎます。マイナーの作業負荷をより適切に測定するために、マイニング プールでは、マイナーが最初のコインから始めて少なくとも 10 枚の連続したコインを表向きに保持している限り、それがマイナーの有効な作業証明としてカウントされることが規定されています。

ブロック保留攻撃とは、悪意のあるマイナーが、マイニング プールの要件を満たしているが、ビットコイン システムの要件を満たしていない結果を見つけた場合です。マイナーは通常通り、マイニングプールに作業証明を提出します。マイナーがビットコインシステムの要件を満たす結果を取得すると、つまりブロックが実際にマイニングされると、マイナーはその結果を非公開で保持し、マイニングプールに送信しません。これにより、マイニングプールは対応する報酬を失います。

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ブロック推論攻撃の危険性

ブロック保留攻撃はマイニングプールにとって非常に有害です。 3回目の半減期後、1つのブロックが差し押さえられ、6.25 BTC（パッケージングマイナー手数料を無視）の損失が発生しました。これは現在の価格で約40万円に相当します。マイニングプールはブロック減算攻撃に苦しみ続けており、マイニングプールの運値は長期間低いままで、大きな損失を被っています。深刻な場合には、マイニングプールの崩壊につながる可能性もあります。

ブロック保留攻撃を開始しても、悪意のあるマイナーにはほとんど影響がないと言われているのはなぜですか?これはマイニングプールの決済方法から始まります。現在主流の決済方法はFPPSとPPS+です。マイニング プールは、マイナーが提出した作業証明、つまり理論上の出力に基づいてマイナーに支払います。

マイニングプールに対して「ブロック保留攻撃」を仕掛けようとする悪意のあるマイナーは、間違いなくこの決済方法を選択するでしょう。悪意のあるマイナーの場合、マイニング プールの要件を満たす作業証明 (Share) を送信する頻度と、ビットコイン システムの要件を満たす作業証明を送信する頻度の比率はまったく異なります。大まかに見積もると、前者は後者の数十万倍になります。言い換えれば、マイナーはブロック保留攻撃に遭遇する前に、マイニングプールに作業証明を何十万回も送信する必要があります。 100,000 倍の実効作業負荷は99,999,990倍となり、マイナーの収入に及ぼす影響はごくわずかです。この行為の頻度は非常に低いものの、そのたびに数十万元の損失が発生し、マイニングプールに特に大きな損害を与えます。

▲マイナーによるブロック減算攻撃の頻度の図

そこで疑問なのは、マイナーがなぜブロック保留攻撃を仕掛けるのかということです。これは、他人に害を与え、自分には利益をもたらさない行為です。その答えは、マイニングプール間の熾烈な競争です。マイニングプールは非常に競争の激しい分野です。競争相手を倒すために、一部のマイニングプールは、他のマイニングプールの計算能力を「隠蔽」し、ブロック保留攻撃を開始して、相手に経済的損失をもたらし、競争相手の力を弱めようとします。

▲神宇はかつてWeiboでこの悪質な競争を公然と批判した

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ブロック保留攻撃を防ぐことはできますか?

ビットコインの基盤となるプロトコルのため、現時点では、技術的なレベルでは、マイニング プールにはブロック保留攻撃を防ぐ効果的な手段がありません。マイニング プールは、異常な運の値を検出した後にのみ、単一のユーザーのブロック生成ステータスを確認できます。一部のユーザーのブロック データが平均レベルよりも大幅に低いことが判明した場合、明らかに疑わしいこれらのマイナーはマイニング プールから削除されます。もちろん、このアプローチでは、ブロック保留攻撃を開始していない悪意のあるマイナーが間違ったマイナーとして判断される可能性があります。しかし、損失を抑えるために、マイニングプールは疑わしいマイナーをマイニングプールから追い出すことしかできず、これも最後の手段です。

マイニング プールは、利益分配モデルを変更することで、マイナーによるブロック保留攻撃を防ぐことができます。マイニングプールは配布モデルをPPSからPPLNSに変更しました。 PPLNS 配布モデルでは、マイニング プールとマイナーの関係は、企業とそのパートナーの関係に相当します。パートナーと会社は運命共同体であり、その利益と損失は会社と同期します。

この場合、マイニングプールの主流の配布モデルは PPLNS ではなく PPS になるのでしょうか?スペースの制限により、ここではこれについて詳しく説明しません。後で分析する機会を探します。

この記事の執筆にご協力いただいた Li Shisheng 氏と Lightning 氏に感謝します。