Selfish Mining Attack: Eine detaillierte Erklärung

Was ist Selfish Mining?

Das Zurückhalten oder absichtliche Verzögern der Veröffentlichung neuer Blöcke, um sich einen Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Minern zu verschaffen, wird als Selfish Mining bezeichnet. Das übliche Verfahren für einen Miner, um einen neuen Block zu seiner Kopie der Blockchain hinzuzufügen, besteht darin, ihn im Netzwerk zu übertragen.

Es kann einfach als der Zustand definiert werden, in dem ein einzelner Miner oder eine Gruppe von Minern mehr als die Hälfte der gesamten Hash-Rate kontrolliert, was ihnen ermöglicht, die Blockchain zu ihren Gunsten zu beeinflussen. Mit Selfish Mining kann der Miner entscheiden, den Block geheim zu halten und darauf weiter zu minen, um die Kette zu verlängern. Infolgedessen kann die Arbeit anderer Miner an kürzeren Ketten für ungültig erklärt werden, und diese längere Kette kann im Netzwerk verbreitet werden.

Miner führen Selfish Mining durch, um ihr Einkommen zu maximieren. Dabei behalten sie neu gefundene Blöcke vor dem Rest des Netzwerks zurück und enthüllen sie erst, wenn ein anderer Miner das Rätsel für den nächsten Block gelöst hat. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Selfish Miner den nächsten Block schürfen, indem sie ihnen einen Vorsprung bei der Lösung des nächsten Blocks verschaffen.

Wie funktioniert Selfish Mining?

Die neu generierten Blöcke werden von Minern versteckt und auf privaten Ketten oder geheimen Netzwerken zugänglich gemacht. Dieses Vorgehen reduziert Netzwerk-Latenzprobleme, beschleunigt den Prozess des Findens eines neuen Blocks und senkt die gesamten Betriebskosten. Anfänglich ist eine verzweigte Blockchain kürzer als eine öffentliche Blockchain. Die Knoten des Netzwerks sind in verschiedene Blöcke organisiert. Möglichst können zwei gleichzeitig erstellt werden. Die Blockchain verzweigt sich, wenn zwei Ketten gleichzeitig veröffentlicht und durch den letzten Block verknüpft werden.

Bei dieser Methode wird eine private Kette gebildet, die neue Blöcke sowohl erstellt als auch versteckt. Solange die Blockhöhe der privaten Blockchain die der öffentlichen Blockchain nicht überschreitet, wird das gesamte Verfahren wiederholt. Die neu gebildeten Blöcke werden anschließend von den egoistischen Minern zur öffentlichen Blockchain hinzugefügt. Die “ehrliche” öffentliche Blockchain verschmilzt effektiv mit der verzweigten Kette. Die neu übernommenen Blöcke und die Kryptowährung werden den Minern zugesprochen, die erfolgreich die neue Blockchain auf der öffentlichen Kette minen.

Jeder Miner beginnt in Zustand 0, dem Anfangszustand. In Zustand 1 extrahiert ein egoistischer Miner einen frischen Block und verbirgt ihn. Zustand 2 zeigt, dass während der egoistische Miner einen Block verbirgt, der ehrliche Miner erklärt, dass er einen neuen Block abgebaut hat. Der egoistische Miner zeigt dann sofort seinen verborgenen Block. Der Zustand würde sich in der Zwischenzeit zu Zustand 3 vereinen. In diesem Szenario würden einige Miner Blöcke von egoistischen Minern erhalten und diese Blöcke als Grundlage für den Abbau des nachfolgenden Blocks verwenden. Solange er erfolgreich auf den von egoistischen Minern gefundenen Blöcken abbaut, kann er einen Gewinn erzielen, unabhängig davon, ob es sich um einen ehrlichen oder egoistischen Mining-Block handelt.

Wie stellt Selfish Mining eine Bedrohung für Krypto-Miner dar?

Die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Integrität von Blockchain-Netzwerken werden durch die großen und schwerwiegenden Auswirkungen von Selfish Mining auf Kryptowährungs-Miner und den Bergbausektor beeinträchtigt.

Einige Gefahren für die Branche sind unten aufgeführt:

• Sicherheitsrisiko

Die Sicherheit des Netzwerks ist das Hauptziel, das Selfish Mining beeinträchtigt. Der Konsensmechanismus der Blockchain kann von einem Miner oder einer Gruppe von Minern manipuliert werden, die mehr als 50% der Rechenleistung des Netzwerks besitzen. Dies kann zur Ausgabe fehlerhafter Blöcke führen, die den Betrieb des Netzwerks beeinträchtigen. Solche Manipulationen können zu Double-Spending-Angriffen führen, bei denen ein Benutzer dieselben Bitcoins zweimal ausgibt. Benutzer können dadurch erhebliche finanzielle Verluste erleiden, und der Ruf der Blockchain kann zerstört werden. Darüber hinaus wird die Sicherheit des Netzwerks geschwächt, wodurch es anfällig für böswillige Aktivitäten und Hackerangriffe wird.

• Dezentralisierung

Die Dezentralisierung des Blockchain-Netzwerks wird auch durch Selfish Mining beeinträchtigt. Eine einzelne Entität kann den Entscheidungsprozess eines Netzwerks beeinflussen, wenn sie mehr als 50% seiner Verarbeitungsleistung besitzt. Die Philosophie der Blockchain-Technologie, die auf Dezentralisierung und Transparenz beruht, steht dieser Machtkonzentration entgegen. Darüber hinaus behindert Selfish Mining kleine Miner daran, sich am Netzwerk zu beteiligen, was die Machtzentralisierung erhöht.

• Netzwerküberlastung

Eine übermäßige Anzahl von Transaktionen im Netzwerk kann zu Überlastungen führen, was ein weiteres Problem ist, das Selfish Mining verursachen kann. Eine schlechte Benutzererfahrung kann aus dieser Überlastung resultieren, die zu Verzögerungen bei der Transaktionsverarbeitung und höheren Transaktionsgebühren führen kann.

• Reputationsschaden

Der Ruf der Blockchain könnte durch die Auswirkungen der „Selfish Mining“-Industrie geschädigt werden. Wenn Nutzer das Vertrauen in die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Netzwerks verlieren, könnten sie sich für andere Optionen entscheiden, was zu einem Verlust von Marktanteilen und einem Rückgang des Netzwerkwerts führen könnte.

• Verlust von Transaktionsgebühren

Im Blockchain-Netzwerk kann Selfish Mining zum Verlust von Transaktionsgebühren führen. Dies liegt an der Möglichkeit, dass Selfish Miner die Entdeckung neuer Blöcke behindern, was zu einer Verzögerung bei der Bestätigung von Transaktionen führen kann. Dies kann zu einem Rückstau von ausstehenden Transaktionen führen, was die Transaktionsgebühren, die Miner erhalten, senken würde.

• Erweiterte Bestätigungszeiten

Transaktionen im Blockchain-Netzwerk können als Ergebnis von Selfish Mining länger dauern, bis sie bestätigt werden. Dies liegt an der Möglichkeit, dass Selfish Miner die Entdeckung neuer Blöcke behindern, was zu einer Verzögerung bei der Transaktionsbestätigung führen kann. Benutzer des Netzwerks können verärgert sein, wenn dies zu einer Verzögerung bei der Transaktionsbestätigung führt.

Wie wirkt sich der Selfish Mining-Angriff auf die Sicherheit von Bitcoinaus?

• Die gesamte Hash-Leistung des Netzwerks wird zunehmend in den Händen einer kleinen Anzahl dominanter Einzelpersonen konzentriert, da gierige Miner frisch produzierte Blöcke horten. Das Bitcoin-Netzwerk könnte infolgedessen dieser Hash-Leistungskonzentration zentralisierter werden, was seine Dezentralisierung und Freiheit von Kontrollinstanzen schwächt.
• Ein%-51-Angriff könnte von einem einzelnen Miner oder einer Gruppe von Minern gestartet werden, die mehr als 50% der Hash-Macht des Netzwerks besitzen. Dies würde ihnen ermöglichen, Bitcoins doppelt auszugeben und die Sicherheit des gesamten Netzwerks zu gefährden. Selbstsüchtige Miner können potenziell die Kontrolle über das Netzwerk erlangen und ihre relative Hash-Macht erhöhen, indem sie neu generierte Blöcke zurückhalten, was die Sicherheit des gesamten Netzwerks bedroht.
• Egoistische Miner können die Transaktionskosten für den Rest des Netzwerks erhöhen, indem sie neu geschürfte Blöcke zurückhalten, was zu einem Rückgang der Akzeptanz und Nutzung von Bitcoinführen könnte. Der Wert und die Finanzen des Netzwerks können als Folge dieses Rückgangs der Akzeptanz beeinträchtigt werden.
• Wenn ein Miner sich egoistisch verhält, benachrichtigt er das Netzwerk nicht über die Blöcke, die er bereits geschürft hat, was dazu führt, dass andere Miner Rechenressourcen darauf verwenden, bereits geschürfte Blöcke zu schürfen. Infolgedessen hat der egoistische Miner einen Vorteil gegenüber anderen Minern und kann schließlich einen großen Teil der Mining-Belohnungen sammeln und somit mehr Kontrolle über das Netzwerk erlangen.

Wie verhindern wir Selfish-Mining-Angriffe?

Selfish Mining hält Blöcke von der Blockchain zurück, was deren Integrität gefährdet und möglicherweise zu einer Zentralisierung führt. Es können mehrere Maßnahmen ergriffen werden, und einige davon wurden bereits umgesetzt, um die negativen Auswirkungen von Selfish Mining auf das Netzwerk zu verringern. Betrachten wir die vorgeschlagenen Verbesserungen und Heilmittel zur Bekämpfung von Selfish Mining.

1. Netzwerkerweiterungen

Die Erhöhung des Widerstands des Netzwerks gegen Selfish Mining ist eine der besten Strategien, um dem entgegenzuwirken. Am besten ist es, das Blockchain-Protokoll zu ändern, um Selfish Mining zu bekämpfen. Beispielsweise nutzen Miner häufiger das Ghost-Protokoll für den Ethereum-Token. Selfish Mining wird vom Protokoll strengstens verboten, das Miner, die ihre Blöcke früher validieren, mit größeren Belohnungen auszahlt.

2. Einschränkung von egoistischen Minern

Die Einschränkung von selfish miners ist eine zusätzliche Maßnahme zur Bekämpfung des Problems. Das Finden der selfish miners und deren Hinzufügen zu einer Blacklist wird dabei helfen. Obwohl diese Strategie ihre Anwendbarkeit hat, ist sie nicht unfehlbar. Um einer Entdeckung zu entgehen, können Miner ihre Identitäten wechseln oder zu verschiedenen Pools wechseln.

3. Ehrliches Bergbaumanagement fördern

Einige Vorschläge befürworten die Belohnung von ehrlichem Mining als Mittel zur Bekämpfung von Selfish Mining. Eine Möglichkeit, Selfish Mining zu verhindern, ist die Verhängung von Strafen gegen Miner, die sich an solchem Verhalten beteiligen.

4. Zusammenarbeit unter Bergleuten

Die Förderung der Zusammenarbeit unter Minern kann helfen, egoistisches Mining zu bekämpfen. Bevor die Miner ihre Blöcke an das Netzwerk freigeben, können sie sich beispielsweise entscheiden, diese zu teilen. Dies trägt dazu bei, dass die längste Kette konsistent ausgewählt wird.

5. Reduzierung der Mining-Belohnung

Eine weitere nützliche Strategie zur Bekämpfung von Selfish Mining ist die Änderung der Mining-Belohnung. Beispielsweise könnten Miner weniger geneigt sein, sich am Selfish Mining zu beteiligen, wenn die Belohnung für das Entdecken eines Blocks verringert wird. Ebenso könnte die Erhöhung der Belohnung für die erste Veröffentlichung eines Blocks das Mining, das von Gier motiviert ist, entmutigen.

6. Verwendung eines anderen Konsensalgorithmus

Als alternatives Konsensverfahren stützt sich Proof-of-Stake (PoS) auf Validatoren anstelle von Minern, um neue Blöcke zu erzeugen. Validatoren haben einen geringeren Anreiz, sich am Selfish Mining zu beteiligen, da sie mehr zu verlieren haben, da ihre Entscheidung auf ihrem Anteil am Netzwerk basiert. PoS birgt jedoch eigene Herausforderungen, darunter die Möglichkeit der Zentralisierung und die anfängliche Token-Verteilung.

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