Qu'est-ce que le Mining égoïste?

Le minage égoïste est une méthode d'extraction d'actifs cryptographiques dans laquelle un groupe de mineurs (ou un seul utilisateur) collabore pour maximiser leurs revenus et prendre le contrôle d'une blockchain. Le processus consiste à cacher les blocs nouvellement créés de la blockchain publique et à les révéler à un moment spécifique pour prendre un avantage sur les autres mineurs. Cette stratégie est facilitée par la façon dont les blockchains de preuve de travail (PoW) valident les transactions en utilisant des nœuds ou des mineurs qui résolvent des énigmes cryptographiques complexes.

Les mineurs individuels rejoignent souvent des pools de Mining pour agréger leur puissance de calcul et partager les récompenses, car la forte consommation d'énergie et les coûts des blockchains de PoW rendent difficile la compétition pour les mineurs solo. Les récompenses de Mining sont distribuées en fonction de la contribution de chaque nœud dans le pool.

Dans certains cas, deux blocs peuvent être créés simultanément, ce qui pourrait entraîner une bifurcation de la blockchain en deux chaînes distinctes. Les mineurs égoïstes exploitent cette vulnérabilité en ne diffusant pas leur bloc miné à d'autres nœuds. Par conséquent, les nœuds honnêtes continuent d'ajouter de nouveaux blocs à la chaîne, sans se rendre compte du bloc retenu. Pendant ce temps, les mineurs égoïstes continuent de miner sur leur chaîne privée, qui devient de plus en plus longue.

Une fois que les mineurs égoïstes ont acquis un avantage suffisant, ils publient leur bloc retenu sur la blockchain publique. Cela amène la blockchain à reconnaître la chaîne des mineurs égoïstes comme étant la valide, invalidant ainsi le travail des nœuds honnêtes et attribuant les récompenses minières aux mineurs égoïstes. Cela encourage d'autres mineurs à rejoindre le pool de minage égoïste, augmentant ainsi sa taille et potentiellement son contrôle sur la blockchain.

Si le pool de minage égoïste accumule la majorité du taux de hash du réseau (51% ou plus), il peut manipuler le traitement des transactions et saper la nature décentralisée de la blockchain. Cependant, ce scénario est peu probable, car les mineurs savent que toute activité frauduleuse détectée pourrait entraîner une baisse significative du prix de la cryptomonnaie. En conséquence, la plupart des mineurs préfèrent opérer de manière honnête plutôt que de rejoindre des pools de minage potentiellement frauduleux à haut rendement.

Pourquoi Selfish Mining est-il connu ?

Le minage égoïste est une stratégie controversée connue pour son potentiel à saper la stabilité et l’équité des opérations de minage de crypto-monnaies. En exploitant les règles inhérentes à un réseau blockchain, les mineurs qui utilisent cette approche peuvent maximiser leurs profits aux dépens des autres. L’exploitation minière égoïste implique :

• Blocage des blocs découverts
• Contraindre d’autres mineurs à gaspiller des ressources sur des chaînes abandonnées
• Concentrer la puissance de hachage au sein d'une seule entité ou d'un pool

Cette consolidation accroît le risque d'une attaque à 51%, qui pourrait entraîner une censure et des dépenses doubles au sein du réseau. Bien que des réseaux majeurs comme Bitcoin n'aient pas encore été significativement affectés par le minage égoïste, sa menace persistante pour la nature décentralisée des cryptomonnaies soulève des préoccupations légitimes quant à leur sécurité et leur stabilité à long terme.

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

Diagramme de transition d'état dans le minage égoïste

Le diagramme de transition d'état est un outil crucial pour comprendre le comportement du réseau Bitcoin lors d'une attaque de minage égoïste. Le diagramme, tel qu'illustré dans la Figure 2, différencie six états principaux : 0 (état original ou initial), 0’ (double branches), 1 (avance d'un bloc), 2 (avance de deux blocs), 3 (avance de trois blocs) et 4 (succès de l'attaque).

Dans l'état initial (0), tous les mineurs minent sur une seule chaîne principale sans branches. Lorsqu'un mineur malveillant découvre un bloc et le garde secret, le système passe de l'état 0 à l'état 1, avec un taux de transition de λ01. Si un mineur honnête trouve le bloc en premier, le système reste à l'état 0, avec un taux de µ00.

Dans l'état 1, si le mineur malveillant parvient à miner avec succès le bloc suivant sur sa branche privée, le système passe à l'état 2, avec un taux de λ12. Si un mineur honnête trouve le bloc suivant avant le mineur malveillant, le système passe à l'état 0', avec un taux de µ10'.

Dans l'état 0’ (où la chaîne a deux branches de longueur égale), le système passe à l'état 1 lorsque le mineur égoïste trouve le nouveau bloc en premier, avec un taux de λ0’1. Si le mineur honnête découvre le nouveau bloc en premier, le système retourne à l'état initial 0, avec un taux de µ0’0.

Dans l'état 2, le mineur malveillant peut trouver le prochain bloc en premier, avec un taux de λ23, ce qui fait passer le système à l'état 3. Si le mineur honnête découvre le prochain bloc, le système revient à l'état 1, avec un taux de µ21.

À l'étape 3, lorsque le mineur honnête extrait avec succès le bloc suivant avec un taux de λ34, le système passe à l'étape 4. À l'étape 4, le mineur égoïste diffuse sa branche privée, qui devient la branche principale, complétant ainsi l'attaque de minage égoïste.

Le diagramme de transition d'état, basé sur l'approche de la chaîne de Markov en temps continu (CTMC), aide à dériver les probabilités d'état et à analyser la fiabilité du réseau Bitcoin. Cette compréhension permet aux chercheurs d'investiguer les effets des différents taux de transition d'état sur la stabilité globale et la sécurité du réseau Gate.io.

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

Indicateurs d'activité égoïste

Détecter l'activité de minage égoïste peut être difficile, car cela implique d'identifier des changements subtils dans le réseau. Deux signatures réseau principales peuvent aider à révéler le minage égoïste :

• Blocs abandonnés (orphelins) : Une augmentation des blocs orphelins pourrait indiquer la présence de mining égoïste. Les mineurs égoïstes cherchent à surpasser le travail du pool honnête, ce qui entraîne une série de blocs rejetés. En surveillant le taux de blocs abandonnés au fil du temps, on peut détecter si le mining égoïste est en hausse. Cependant, cette approche présente des limites car les blocs abandonnés sont élagués dans le réseau Bitcoin, ce qui rend difficile un décompte précis.
• Chronologie des blocs successifs : L'intervalle entre deux blocs peut fournir des indices sur le minage égoïste. Les blocs se succédant rapidement sont relativement rares dans les protocoles honnêtes mais sont plus courants lorsque qu'un mineur égoïste libère rapidement des blocs retenus pour devancer les mineurs honnêtes. L'analyse des horodatages sur les blocs successifs peut aider à identifier les écarts par rapport aux intervalles attendus, suggérant la présence de minage égoïste. Cependant, cette méthode est statistique et peut prendre du temps pour détecter d'éventuelles irrégularités.

Contre-mesures

À mesure que la sensibilisation à l'exploitation minière égoïste augmente, tout mineur tentant cette stratégie le ferait probablement de manière secrète pour éviter les représailles. Pour rester en avance sur d'éventuels attaquants, envisagez les contre-mesures suivantes :

• Camouflage de la propriété des blocs : les mineurs égoïstes peuvent utiliser des adresses Bitcoin et IP différentes, mélanger leurs paiements et prétendre être de multiples pools concurrents. Il devient difficile d'identifier la collusion lorsque la propriété des blocs est dissimulée, c'est pourquoi il n'est pas idéal de se fier à la propriété des blocs comme indicateur.
• Se concentrant sur la synchronisation des blocs : L'analyse de la synchronisation des blocs ne détecte qu'un sous-ensemble des comportements des mineurs égoïstes. Un mineur égoïste pourrait éviter certains comportements pour rester non détecté, sacrifiant ainsi une partie de son profit dans le processus.
• Examiner les blocs abandonnés : La pratique actuelle du réseau Bitcoin de tailler et de jeter les blocs abandonnés aide les mineurs égoïstes en détruisant les preuves de leurs activités. Modifier le protocole pour propager tous les blocs résolus aiderait à atténuer ce problème et rendrait plus facile de détecter le minage égoïste.

Bien que la détection du Mining égoïste soit possible, elle reste une tâche difficile. Actuellement, il n'existe pas de preuve définitive suggérant que le Mining égoïste a lieu au sein du réseau Bitcoin. Néanmoins, une vigilance continue et le développement de techniques de détection sophistiquées sont essentiels pour maintenir la sécurité et la stabilité du réseau.

Histoire du minage égoïste

Le concept de Mining égoïste a été théorisé pour la première fois dès 2010 et a suscité une attention significative en 2013 lorsque les chercheurs Ittay Eyal et Emin Gün Sirer ont publié leur article, 'La majorité ne suffit pas : le Mining Bitcoin est vulnérable.' Les chercheurs de Cornell ont mis en lumière le potentiel d'une attaque économique par des mineurs ayant un taux de hachage minoritaire, ce qui pourrait entraîner une part disproportionnée des récompenses de bloc et des frais de transaction. Leur article a souligné que le Mining égoïste pourrait devenir plus efficace que le Mining honnête lorsqu'un mineur ou un pool de Mining contrôle plus de 25% du taux de hachage d'un réseau dans certaines conditions. Cette révélation a suscité des inquiétudes quant aux effets à long terme du Mining égoïste sur les réseaux de cryptomonnaie.

Cas d'utilisation et fonctionnalités du Mining Selfish

Le minage égoïste est une stratégie d'exploitation utilisée par certains mineurs ou pools de minage pour maximiser leurs profits en manipulant les règles du protocole blockchain. Cette tactique mine la nature décentralisée des réseaux de cryptomonnaie et peut avoir des effets néfastes sur leur sécurité et leur stabilité globales. Les principales caractéristiques du minage égoïste comprennent les éléments suivants :

Blocage de blocs

Les mineurs égoïstes gardent délibérément les nouveaux blocs découverts privés au lieu de les diffuser à l'ensemble du réseau. Ce faisant, ils créent une chaîne cachée de blocs qu'ils peuvent éventuellement publier sur la blockchain publique lorsqu'il est avantageux pour eux.

Gaspillage forcé de ressources

Alors que les mineurs honnêtes continuent de travailler sur la blockchain publique, ils restent inconscients de la chaîne privée créée par les mineurs égoïstes. Lorsque les mineurs égoïstes révèlent leur chaîne privée plus longue, le travail des mineurs honnêtes sur les blocs rejetés devient inutile, entraînant une perte significative de ressources, telles que l'électricité et la puissance de calcul.

Potentiel de collusion

La stratégie de minage égoïste peut inciter d’autres mineurs à rejoindre le pool de minage égoïste à la recherche de récompenses plus élevées. Au fur et à mesure que de plus en plus de mineurs s’inscrivent, la puissance de hachage du pool augmente, atteignant potentiellement un point où ils contrôlent plus de 51 % du taux de hachage du réseau. Cette puissance de hachage accrue peut conduire à une attaque de 51 %, sapant l’intégrité de la blockchain et permettant aux attaquants d’effectuer des doubles dépenses ou d’approuver sélectivement des transactions. \

Vulnérabilités du réseau

Le minage égoïste expose les vulnérabilités des mécanismes de consensus des blockchains de preuve de travail (PoW). En exploitant ces faiblesses, les mineurs égoïstes peuvent perturber la distribution équitable des récompenses minières et miner la confiance des utilisateurs dans le réseau de cryptomonnaie. \

Implications économiques

Cette stratégie d'exploitation minière égoïste peut avoir des conséquences économiques considérables. Par exemple, elle peut entraîner un déséquilibre dans la distribution des récompenses minières et des frais de transaction, décourageant ainsi les nouveaux mineurs de rejoindre le réseau et potentiellement centraliser le pouvoir minier. De plus, l'exploitation minière égoïste peut avoir un impact négatif sur la valeur de la cryptomonnaie associée, car le marché pourrait perdre confiance dans la sécurité et la stabilité du réseau.

Est-ce que le Mining égoïste est un bon investissement?

Bien que le minage égoïste puisse sembler être une stratégie attrayante pour les mineurs cherchant à maximiser leurs profits, il est essentiel de considérer les risques et les implications à long terme associés à cette approche. Voici quelques facteurs à garder à l'esprit lors de l'évaluation de la rentabilité du minage égoïste :

• Capital bloqué : Les mineurs qui détiennent une part importante du hashrate ont souvent un montant considérable de capital investi dans leurs opérations de minage. Cela inclut le coût d'achat et de maintenance de l'équipement de minage, qui représente la plus grande part des dépenses en capital. S'engager dans un minage égoïste pourrait compromettre cet investissement si la crédibilité de la blockchain est mise en péril.
• Impact sur la valeur des cryptomonnaies : Le minage égoïste peut influencer significativement le prix de la cryptomonnaie associée. En sapant la crédibilité de la blockchain, les mineurs égoïstes risquent de dévaluer leur source de revenus, car le marché pourrait perdre confiance dans la sécurité et la stabilité du réseau.
• Risque de collusion : Pour mener à bien une attaque de minage égoïste, les mineurs peuvent avoir besoin de faire intervenir d'autres mineurs ou pools, ce qui comporte des risques importants. Le processus de formation d'une coalition peut être compliqué, et il y a toujours une chance que le stratagème soit exposé, entraînant des conséquences légales potentielles ou des dommages à la réputation des participants.
• Blocage court de bloc : Certains pools de minage peuvent utiliser des périodes de blocage court, en particulier lorsque les blocs sont trouvés rapidement par rapport au taux de production de bloc ciblé. Bien que cela puisse offrir un léger avantage en augmentant les chances de trouver deux blocs consécutifs d'affilée, cela augmente également le risque de détection et les conséquences négatives potentielles associées au minage égoïste.
• Stratégies alternatives de minage : Il existe des stratégies de minage plus complexes et complexes, telles que le Mining Stubborn, qui combine le minage égoïste avec une attaque Eclipse. Ces stratégies avancées peuvent offrir un potentiel de profit accru, mais elles comportent également des risques accrus et des répercussions négatives potentielles pour le réseau et les mineurs impliqués.

En conclusion, bien que le minage égoïste puisse offrir des gains potentiels à court terme, les risques à long terme et les implications négatives pour l'écosystème de la blockchain en font une stratégie d'investissement discutable. Il est essentiel pour les mineurs de peser soigneusement les avantages potentiels par rapport aux risques et de prendre en compte l'impact de leurs actions sur la communauté cryptographique dans son ensemble. S'engager dans des pratiques de minage honnêtes non seulement préserve l'intégrité de la blockchain, mais contribue également à assurer la durabilité et la croissance à long terme du marché des cryptomonnaies.

Comprendre et atténuer les risques de minage égoïste

Le réseau Bitcoin est susceptible aux attaques de minage égoïste, dans lesquelles les mineurs malveillants retiennent les blocs découverts et minent sur leurs chaînes privées. Les recherches existantes se concentrent principalement sur la cryptographie, la conception de protocoles, la détection des risques et l'estimation des dommages. Cependant, analyser le minage égoïste d'un point de vue de la fiabilité est crucial pour une défense efficace contre de telles attaques.

Cet article contribue au corpus existant de connaissances en développant un modèle de fiabilité analytique basé sur le CTMC pour évaluer la vulnérabilité du réseau Bitcoin aux attaques de minage égoïste. L'analyse révèle plusieurs conclusions clés :

• La fiabilité du réseau Bitcoin diminue lorsque l'attaquant égoïste dispose de plus de puissance de calcul.
• Le système a tendance à échouer plus rapidement à mesure que le taux de déclenchement des attaques augmente.
• L'efficacité du réseau s'améliore lorsque les mineurs honnêtes ont de meilleures capacités de récupération.

Bien que ces conclusions puissent sembler intuitives, les résultats quantitatifs et les comparaisons fournissent des informations précieuses pour le développement d'algorithmes et de protocoles résilients afin d'améliorer la robustesse des modèles actuels de réseaux de cryptomonnaie basés sur la blockchain. Ces améliorations peuvent renforcer les capacités d'auto-défense du réseau contre diverses attaques malveillantes.

Les futures recherches pourraient explorer l'extension de l'analyse de la fiabilité aux temps de transition d'état non exponentiels en utilisant des méthodes telles que les modèles semi-Markov et les approches analytiques basées sur des multi-intégrales. Ces avancées contribueront à renforcer davantage la sécurité et la fiabilité des réseaux blockchain face à l'évolution des menaces.

Conclusion

En résumé, le minage égoïste est une pratique controversée et potentiellement nuisible qui peut saper les principes fondamentaux de la décentralisation, de la sécurité et de l'équité dans les réseaux de crypto-monnaie. En exploitant les règles du protocole, les mineurs égoïstes peuvent manipuler le système à des fins personnelles, souvent au détriment des mineurs honnêtes et de la santé globale de la blockchain.