O que é Mineração Egoísta?

A mineração egoísta é um método de mineração de ativos criptográficos no qual um grupo de mineradores (ou um único usuário) colabora para maximizar sua receita e obter controle sobre uma blockchain. O processo envolve esconder os blocos recém-criados da blockchain pública e revelá-los em um momento específico para obter uma vantagem sobre outros mineradores. Essa estratégia é facilitada pela forma como as blockchains de Prova de Trabalho (PoW) validam transações usando nós ou mineradores que resolvem quebra-cabeças criptográficos complexos.

Mineradores individuais frequentemente se juntam a pools de mineração para agregar seu poder computacional e compartilhar recompensas, uma vez que o alto consumo de energia e os custos das blockchains de PoW tornam difícil para os mineradores solitários competir. As recompensas de mineração são distribuídas com base na contribuição de cada nó na pool.

Em alguns casos, dois blocos podem ser criados simultaneamente, o que poderia fazer com que a blockchain se bifurcasse em duas cadeias separadas. Mineradores egoístas exploram essa vulnerabilidade ao reter a transmissão do bloco minerado para outros nós. Consequentemente, nós honestos continuam a adicionar novos blocos à cadeia, sem saber do bloco retido. Enquanto isso, os mineradores egoístas continuam a minerar em sua cadeia privada, que cresce mais.

Uma vez que os mineradores egoístas tenham obtido uma vantagem suficiente, eles liberam seu bloco retido para a blockchain pública. Isso faz com que a blockchain reconheça a cadeia dos mineradores egoístas como a válida, invalidando o trabalho dos nós honestos e premiando os mineradores egoístas. Isso incentiva outros mineradores a se juntarem ao grupo de mineração egoísta, aumentando seu tamanho e potencialmente seu controle sobre a blockchain.

Se o pool de mineração egoísta acumular a maioria da taxa de hash da rede (51% ou mais), ele pode manipular o processamento de transações e minar a natureza descentralizada do blockchain. No entanto, esse resultado é improvável, pois os mineradores estão cientes de que qualquer atividade fraudulenta detectada pode levar a uma queda significativa no preço da criptomoeda. Como resultado, a maioria dos mineradores prefere operar honestamente em vez de ingressar em pools de mineração de alto retorno, potencialmente fraudulentos.

Pelo que é conhecida a Mineração Egoísta?

A mineração egoísta é uma estratégia controversa conhecida por seu potencial de minar a estabilidade e a justiça das operações de mineração de criptomoedas. Ao explorar as regras inerentes de uma rede blockchain, os mineradores que empregam essa abordagem podem maximizar seus lucros às custas dos outros. A mineração egoísta envolve:

• Com retenção de blocos descobertos
• Obrigar outros mineradores a desperdiçar recursos em cadeias abandonadas
• Concentrando o poder de hash dentro de uma única entidade ou pool

Esta consolidação aumenta o risco de um ataque de 51%, o que poderia resultar em censura e gastos duplos dentro da rede. Embora grandes redes como o Bitcoin ainda não tenham sido significativamente afetadas pela mineração egoísta, sua ameaça contínua à natureza descentralizada das criptomoedas levanta preocupações válidas sobre sua segurança e estabilidade a longo prazo.

origem: https://digitalcommons.odu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1314&context=ece_fac_pubs

Diagrama de Transição de Estado na Mineração Egoísta

O diagrama de transição de estado é uma ferramenta crucial para entender o comportamento da rede Bitcoin sob um ataque de mineração egoísta. O diagrama, conforme ilustrado na Figura 2, diferencia seis estados principais: 0 (estado original ou inicial), 0’ (ramificações duplas), 1 (liderança de um bloco), 2 (liderança de dois blocos), 3 (liderança de três blocos) e 4 (sucesso do ataque).

No estado inicial (0), todos os mineradores mineram em uma única cadeia principal sem ramificações. Quando o minerador malicioso descobre um bloco e o mantém em segredo, o sistema passa do estado 0 para o estado 1, com uma taxa de transição de λ01. Se um minerador honesto encontrar o bloco primeiro, o sistema permanece no estado 0, com uma taxa de µ00.

No estado 1, se o minerador malicioso conseguir minerar com sucesso o próximo bloco em seu ramo privado, o sistema transita para o estado 2, com uma taxa de λ12. Se um minerador honesto encontrar o próximo bloco antes do minerador malicioso, o sistema transita para o estado 0', com uma taxa de µ10'.

No estado 0’ (onde a cadeia tem dois ramos de comprimento igual), o sistema transita para o estado 1 quando o minerador egoísta encontra o novo bloco primeiro, com uma taxa de λ0’1. Se o minerador honesto descobrir o novo bloco primeiro, o sistema transita de volta para o estado inicial 0, com uma taxa de µ0’0.

No estado 2, o minerador malicioso pode encontrar o próximo bloco primeiro, com uma taxa de λ23, fazendo com que o sistema faça a transição para o estado 3. Se o minerador honesto descobrir o próximo bloco, o sistema volta para o estado 1, com uma taxa de µ21.

No estado 3, quando o minerador honesto consegue minerar o próximo bloco com uma taxa de λ34, o sistema transita para o estado 4. No estado 4, o minerador egoísta transmite seu ramo privado, que se torna o ramo principal, completando assim o ataque de mineração egoísta.

O diagrama de transição de estado, baseado na abordagem da cadeia de Markov de tempo contínuo (CTMC), auxilia na obtenção de probabilidades de estado e na análise da confiabilidade da rede Bitcoin. Essa compreensão permite que os pesquisadores investiguem os efeitos de várias taxas de transição de estado na estabilidade geral e segurança da rede Gate.io.

fonte: https://digitalcommons.odu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1314&context=ece_fac_pubs

Indicadores de Atividade Egoísta

Detectar atividade de mineração egoísta pode ser desafiador, pois envolve a identificação de mudanças sutis na rede. Dois sinais de rede primários podem ajudar a revelar a mineração egoísta:

• Blocos abandonados (órfãos): Um aumento nos blocos órfãos pode sinalizar a presença de mineração egoísta. Os mineradores egoístas visam superar o trabalho da pool honesta, o que resulta em uma série de blocos descartados. Ao monitorar a taxa de blocos abandonados ao longo do tempo, é possível detectar se a mineração egoísta está aumentando. No entanto, esse método enfrenta limitações, pois os blocos abandonados são podados na rede do Bitcoin, tornando difícil uma contagem precisa.
• Tempo de blocos sucessivos: O intervalo entre dois blocos pode fornecer pistas sobre mineração egoísta. Blocos em sucessão próxima são relativamente raros em protocolos honestos, mas são mais comuns quando um minerador egoísta libera rapidamente blocos retidos para ultrapassar os mineradores honestos. Analisar os carimbos de data/hora em blocos sucessivos pode ajudar a identificar desvios dos intervalos esperados, sugerindo a presença de mineração egoísta. No entanto, este método é estatístico e pode levar tempo para detectar quaisquer irregularidades.

Contramedidas

À medida que a conscientização sobre a mineração egoísta aumenta, qualquer minerador que tente essa estratégia provavelmente o fará de forma encoberta para evitar reações negativas. Para se antecipar a possíveis ataques, considere as seguintes contramedidas:

• Camuflagem de propriedade de bloco: Os mineradores egoístas podem usar Bitcoin e endereços IP diferentes, misturar seus pagamentos e fingir serem várias pools concorrentes. Identificar a colusão se torna difícil quando a propriedade do bloco está oculta, por isso confiar na propriedade do bloco como indicador não é o ideal.
• Concentrando-se no tempo de bloco: A análise do tempo de bloco detecta apenas um subconjunto dos comportamentos de mineradores egoístas. Um minerador egoísta pode evitar comportamentos específicos para permanecer indetectado, sacrificando parte do lucro no processo.
• Examinando blocos abandonados: A prática atual da rede Bitcoin de podar e descartar blocos abandonados ajuda os miners egoístas ao destruir evidências de suas atividades. Modificar o protocolo para propagar todos os blocos resolvidos ajudaria a mitigar esse problema e facilitaria a detecção de mineração egoísta.

Embora detectar a mineração egoísta seja possível, ainda é uma tarefa difícil. Atualmente, não há evidências definitivas que sugiram que a mineração egoísta esteja ocorrendo dentro da rede Bitcoin. No entanto, a vigilância contínua e o desenvolvimento de técnicas sofisticadas de detecção são essenciais para manter a segurança e estabilidade da rede.

História da Mineração Egoísta

O conceito de mineração egoísta foi teorizado pela primeira vez já em 2010 e ganhou significativa atenção em 2013 quando os pesquisadores Ittay Eyal e Emin Gün Sirer publicaram seu artigo, “A Maioria não é Suficiente: A Mineração de Bitcoin é Vulnerável.” Os pesquisadores da Cornell destacaram o potencial de um ataque econômico por mineradores com uma taxa de hash minoritária que poderia resultar em uma parcela desproporcional de recompensas de bloco e taxas de transação. Seu artigo enfatizou que a mineração egoísta poderia se tornar mais eficiente do que a mineração honesta quando um minerador ou pool de mineração controla mais de 25% da taxa de hash de uma rede sob certas condições. Essa revelação suscitou preocupações sobre os potenciais efeitos de longo prazo da mineração egoísta nas redes de criptomoedas.

Casos de Uso e Recursos da Mineração Egoísta

A mineração egoísta é uma estratégia exploratória empregada por certos mineiros ou pools de mineração para maximizar seus lucros manipulando as regras do protocolo blockchain. Essa tática mina a natureza descentralizada das redes de criptomoedas e pode ter efeitos adversos em sua segurança e estabilidade geral. As principais características da mineração egoísta incluem o seguinte:

Com retenção de blocos

Mineradores egoístas mantêm intencionalmente os blocos recém-descobertos em privado em vez de transmiti-los para toda a rede. Ao fazer isso, eles criam uma cadeia oculta de blocos que eventualmente podem liberar para o blockchain público quando for vantajoso para eles. \

Desperdício forçado de recursos

À medida que os mineradores honestos continuam a trabalhar na blockchain pública, eles permanecem inconscientes da cadeia privada criada pelos mineradores egoístas. Quando os mineradores egoístas revelam sua cadeia privada mais longa, o trabalho dos mineradores honestos nos blocos descartados se torna desperdiçado, levando a uma perda significativa de recursos, como eletricidade e poder computacional.

Potencial de colusão

A estratégia de mineração egoísta pode atrair outros mineradores para se juntarem à pool de mineração egoísta em busca de recompensas maiores. À medida que mais mineradores se juntam, o poder de hash da pool aumenta, potencialmente atingindo um ponto em que controlam mais de 51% da taxa de hash da rede. Esse aumento de poder de hash pode levar a um ataque de 51%, minando a integridade da blockchain e permitindo que os atacantes realizem gastos duplos ou aprovem seletivamente transações.

Vulnerabilidades de rede

A mineração egoísta expõe vulnerabilidades nos mecanismos de consenso das blockchains de Prova de Trabalho (PoW). Ao explorar essas fraquezas, os mineradores egoístas podem perturbar a distribuição equitativa das recompensas de mineração e erodir a confiança dos usuários na rede de criptomoedas.

Implicações econômicas

Essa estratégia de mineração egoísta pode ter consequências econômicas de longo alcance. Por exemplo, pode levar a um desequilíbrio na distribuição das recompensas de mineração e taxas de transação, desencorajando novos mineradores a se juntarem à rede e potencialmente centralizando o poder de mineração. Além disso, a mineração egoísta pode impactar negativamente o valor da criptomoeda associada, pois o mercado pode perder confiança na segurança e estabilidade da rede.

O Selfish Mining é um Bom Investimento?

Embora a mineração egoísta possa parecer uma estratégia atraente para os mineradores que buscam maximizar seus lucros, é essencial considerar os riscos e as implicações de longo prazo associadas a essa abordagem. Aqui estão alguns fatores a ter em mente ao avaliar se a mineração egoísta é um bom investimento:

• Capital amarrado: Os mineradores com uma parcela significativa da taxa de hash frequentemente têm uma quantidade considerável de capital investido em suas operações de mineração. Isso inclui o custo de compra e manutenção de equipamentos de mineração, que representa a maior parte dos gastos de capital. Participar de mineração egoísta poderia colocar em risco esse investimento se a credibilidade da blockchain for comprometida.
• Impacto no valor da criptomoeda: A mineração egoísta pode influenciar significativamente o preço da criptomoeda associada. Ao minar a credibilidade da blockchain, os mineradores egoístas correm o risco de desvalorizar sua fonte de renda, pois o mercado pode perder confiança na segurança e estabilidade da rede.
• Risco de colusão: Para montar um ataque bem-sucedido de mineração egoísta, os mineradores podem precisar envolver outros mineradores ou pools, o que traz riscos significativos. O processo de formação de uma coalizão pode ser complicado, e sempre há a possibilidade de o esquema ser exposto, levando a possíveis consequências legais ou danos à reputação dos participantes.
• Retenção de bloco curto: Alguns pools de mineração podem utilizar períodos de retenção de bloco curto, especialmente quando os blocos são encontrados rapidamente em relação à taxa de produção de bloco almejada. Embora isso possa fornecer uma ligeira vantagem ao aumentar as chances de encontrar dois blocos consecutivos seguidos, também aumenta o risco de detecção e as potenciais consequências negativas associadas à mineração egoísta.
• Estratégias alternativas de mineração: Existem estratégias de mineração mais complexas e intrincadas, como a Mineração Persistente, que combina mineração egoísta com um Ataque Eclipse. Essas estratégias avançadas podem oferecer um potencial aumentado de lucro, mas também vêm com riscos elevados e possíveis repercussões negativas para a rede e os mineiros envolvidos.

Em conclusão, embora a mineração egoísta possa oferecer ganhos potenciais a curto prazo, os riscos de longo prazo e as implicações negativas para o ecossistema blockchain a tornam uma estratégia de investimento questionável. É essencial que os mineradores ponderem cuidadosamente os benefícios potenciais em relação aos riscos e considerem o impacto de suas ações na comunidade de criptomoedas em geral. Participar de práticas honestas de mineração não apenas preserva a integridade do blockchain, mas também ajuda a garantir a sustentabilidade e o crescimento a longo prazo do mercado de criptomoedas.

Compreensão e Mitigação dos Riscos de Mineração Egoísta

A rede Bitcoin é suscetível a ataques de mineração egoísta, nos quais os mineradores mal-intencionados retêm blocos descobertos e mineram em suas cadeias privadas. A pesquisa existente se concentra principalmente em criptografia, design de protocolo, detecção de riscos e estimativa de danos. No entanto, analisar a mineração egoísta sob a perspectiva de confiabilidade é crucial para uma defesa eficaz contra tais ataques.

Este artigo contribui para o corpo existente de conhecimento ao desenvolver um modelo analítico de confiabilidade com base no CTMC para avaliar a vulnerabilidade da rede Bitcoin a ataques de mineração egoísta. A análise revela várias descobertas-chave:

• A confiabilidade da rede Bitcoin diminui quando o atacante egoísta tem mais poder de computação.
• O sistema tende a falhar mais rapidamente à medida que a taxa de acionamento do ataque aumenta.
• A confiabilidade da rede melhora quando os mineradores honestos têm melhores capacidades de recuperação.

Embora essas descobertas possam parecer intuitivas, os resultados quantitativos e comparações fornecem insights valiosos para o desenvolvimento de algoritmos e protocolos resilientes para aprimorar a robustez dos modelos de rede de criptomoeda baseada em blockchain. Essas melhorias podem fortalecer as capacidades de autodefesa da rede contra vários ataques maliciosos.

Pesquisas futuras poderiam explorar a extensão da análise de confiabilidade para tempos de transição de estado não exponenciais, empregando métodos como modelos semi-Markov e abordagens analíticas baseadas em multi-integrais. Esses avanços ajudarão a fortalecer ainda mais a segurança e a confiabilidade das redes blockchain diante de ameaças em constante evolução.

Conclusão

Em resumo, a mineração egoísta é uma prática controversa e potencialmente prejudicial que pode minar os princípios fundamentais de descentralização, segurança e justiça em redes de criptomoedas. Ao aproveitar as regras do protocolo, os mineradores egoístas podem manipular o sistema para benefício pessoal, muitas vezes em prejuízo dos mineradores honestos e da saúde geral da blockchain.