می‌توان به‌جرئت گفت که فناوری بلاکچین نیروی دگرگون‌کننده‌ای است که در سراسر صنایع و عرصه‌ها مؤثر ظاهر شده و نوید تمرکززدایی، امنیت و شفافیت را می‌دهد. با وجود همه‌ی نوآوری‌ها و مزایای فراوان آن، چالش‌ها و مخاطراتی مانند سلفیش ماینینگ (Selfish Mining) یا استخراج خودخواهانه پدیدار شده که نگرانی‌هایی را درباره‌ی یکپارچگی و عادلانه‌بودن شبکه‌های بلاکچین ایجاد کرده است.
در این مقاله می‌کوشیم تا مفهوم ماینینگ خودخواهانه، تهدیدات بالقوه‌ی آن، پیامدهایش برای اکوسیستم بلاکچین و تلاش‌های پیوسته‌ی فعالان این عرصه برای کاهش اثر آن بر یکپارچگی شبکه‌های بلاکچینی را بررسی کنیم.
آنچه قرار است بخوانید
سلفیش ماینینگ (Selfish Mining) چیست؟
استخراج خودخواهانه رویکرد استراتژیکی است که در آن گروهی از ماینرها تبانی می‌کنند و به‌جای اعلام و به اشتراک گذاشتن فوری بلاک‌های تازه کشف‌شده، به‌عمد آن‌ها را از باقی شبکه پنهان می‌کنند. بدین ترتیب، این دسته از استخراج‌کنندگان از فاصله‌ی زمانی میان زنجیره یا فورک جداگانه‌ی خودشان با زنجیره‌ی اصلی که محل استخراج‌کنندگان صادق و درستکار است، سوءاستفاده می‌کنند.
این فاصله‌ی زمانی برای سلفیش ماینرها فرصت استخراج بلاک‌های جدید را در زنجیره‌ی پنهان خود فراهم می‌کند. این زنجیره‌ی پنهان ورای خط اصلی شبکه است و بقیه‌ی شبکه از وجود آن ناآگاه‌اند و در نتیجه، همچنان در زنجیره‌ی قدیمی و با بلاک‌های کمتر در حال پردازش و استخراج هستند.
در نهایت استخراج خودخواهانه، با ایجاد زنجیره‌ای طولانی‌تر از زنجیره‌ی عمومی، منجر به اختلال در سازوکار اجماع در بلاکچین می‌شود. در چنین وضعیتی، اگر زنجیره‌ی پنهان خود ماینرهای خودخواه آشکار شود، جایگزین زنجیره عمومی خواهد بود و یعنی این گروه از ماینرها سهم بیشتری را از پاداش استخراج از آن خود خواهند کرد. در سطحی‌ترین نتیجه‌گیری، چنین تبانی‌ای برای دست یافتن به سود بیشتر است اما عمق ماجرا بیشتر از این تصورات است.
برای بار نخست، سال ۲۰۱۳ بود که دو تن از متخصصان بلاکچین از دانشگاه کرنل آمریکا، یعنی اِمین گون سیرِر و ایتای ایل نشان دادند که ماینرها می‌توانند راهی برای پنهان کردن بلاک‌های تازه بیابند و سود بیشتری به جیب بزنند.
سلفیش ماینینگ چگونه کار می‌کند؟
فرض کنید که پنج ماینر الف، ب، جیم، دال و هـ همکار یکدیگرند و هش‌ریت شبکه‌ای از بلاکچین میان آن‌ها به طور مساوی تقسیم شده. یعنی سهم هرکدام در استخراج و سود بردن از منافع ۲۰ درصد است. همچنین تصور کنید که بلاک ۱۰۰۰ اٌم شبکه از سوی این ماینرها در حال استخراج است.
کاملاً محتمل است که یکی از ماینرها مثلاً الف به هر دلیل زودتر عملیاتش را تمام کند و به بلاک ۱۰۰۱ام دست یابد؛ قانون می‌گوید که در لحظه باید این موضوع در تمام شبکه اعلام شود ولی می‌توان از راه‌هایی از اطلاع‌رسانی جلوگیری کرد.
الف دارای بلاک ۱۰۰۱ است و می‌تواند برای بلاک بعدی تلاش کند که این یعنی ایجاد زنجیره‌ی رقیب و پنهان با طول بلندتر؛ زمانی که مدت مناسبی ماینر الف توانست از این مزیت خود استفاده ببرد و در واقع همکاران خود را کاملاً پشت سر گذاشت، اگر زنجیره‌ی بلندتر خود را آشکار کند، بنا بر قانون شبکه‌های بلاکچینی – که معمولاً از اثبات کار برای تأیید بلاک سود می‌برند – جایزه‌ی استخراج از آن کسی است که کار بیشتری انجام داده.
سپس دیگر ماینرها باید روی زنجیره‌ی بلندتر ارائه شده کار کنند. در نظر داشته باشید که مدت‌زمان پنهان‌کاری بسیار کوتاه است و در شرایط فعلیِ بیشتر شبکه‌های بلاکچینی، بیش یک یا دو دقیقه قابل‌تصور نیست.
آیا سلفیش ماینینگ یک تهدید محسوب می‌شود؟
استخراج خودخواهانه دقیقاً مزیت ناعادلانه‌ای را برای گروهی فراهم می‌کند که از این سازوکار بهره می‌برند. در نتیجه، چنین مزیتی رقابت را در شبکه‌ی بلاکچینی مختل می‌کند و می‌تواند منجر به متمرکزشدن سازوکارهای استخراج شود؛ چراکه گروه ماینرهای خودخواه توازن هدایت و توزیع زنجیره‌های اصلی بلاکچین را به نفع خود تغییر داده‌اند.
به طور واضح چنین شرایطی اساساً با اصول پایه‌ی شبکه‌های بلاکچینی یعنی نامتمرکز بودن، شفافیت و عادلانه‌بودن در تعارض است. همین اصول است که امنیت و یکپارچگی و اعتبار شبکه‌ها را تضمین می‌کند. ارزش یافتن پدیده‌های برآمده از بلاکچین، مانند رمزارزها، به‌خاطر رقابت منصفانه‌ای است که در این شبکه‌ها وجود دارد. گروه‌های استخراج‌کننده‌ی خودخواه توان دستکاری، ایجاد مونوپلی و سانسور را در شبکه‌ها به‌دست می‌آورند و این معنایی جز خطر و تهدید برای اکوسیستم بلاکچین ندارد.
مشکلات امنیتی سلفیش ماینینگ بیش از این‌هاست. این زنجیره‌های پنهان، سازوکار اجماع را مختل می‌کند که می‌تواند به حملاتی به شبکه‌ی بلاکچین منجر شود؛ از جمله، حمله‌ی افزایش کاذب هزینه برای شبکه که ارزش ذاتی بلاکچین موردنظر را هدف می‌گیرد و حمله‌ی ۵۱ درصدی که شبکه‌ی بلاکچین را انحصاری و غیرقابل اعتماد می‌کند.
چنین اتفاقاتی منجر به زیان مالی برای همه‌ی فعالان و در نتیجه کاهش اعتماد و تعداد کاربران می‌شود.تهدیداتی که ذکر شد، جدی و واقعی هستند؛ ولی پرسش مهمی در اینجا در میان است: آیا در عمل در یک شبکه‌ی واقعی بلاکچین مانند بیت‌کوین سلفیش ماینینگ می‌تواند مشکل جدی‌ای ایجاد کند؟ برای پرسش به این سؤال بیایید برای لحظه‌ای فقط بیت‌کوین را در نظر بگیریم.
تهدیدهای سلفیش ماینینگ با یک مثال
برخی از جمله کریگ استیون رایت معتقدند که در بلندمدت فورک‌های جدید برآمده از استخراج‌های خودخواهانه به سود و بیت‌کوین بیشتری دست نمی‌یابند. در واقع، شرایط کار و قوانین شبکه‌ی بیت‌کوین از یک سو و از سوی دیگر، پیشرفت همه‌روزه‌ی ماینر و فعالیت مستمر فعالان بیت‌کوین برای جایگزین‌کردن دستگاه‌ها، اجازه نمی‌دهد که مزیت رقابتی و فناورانه‌ای برای زمانی بلندمدت در اختیار استخراج‌کنندگان خودخواه باشد تا آنان به سود بیشتری برسند.
همچنین در سال ۲۰۱۸ جیک گابر نشان داد که اگر استخراج‌های خودخواهانه صورت می‌گرفت باید شاهد رقابتی به فورک‌های آن‌ها می‌بودیم که این خود کاهش سودآوری برای شبکه و خود ماینرهای سلفیش نیز از آن متضرر می‌شدند. ضمن اینکه برای پنهان‌کاری و پیشی‌گرفتن در رقابت، لازم است مقداری انرژی بیشتری مصرف شود که این‌چنین صرفه‌ی سلفیش ماینینگ بیشتر زیر سؤال می‌رود.
در نهایت، ژائوجی وانگ نشان داد که تا پایان سال ۲۰۲۱ هیچ استخراج خودخواهانه‌ی شناسایی نشده است که می‌توان نتیجه‌گیری کرد که دستکم مورد جدی‌ای که بتواند اختلالی ایجاد کند و نظرات به خود جلب کند اتفاق نیفتاده است.
روش‌های شناسایی سلفیش ماینینگ
می‌توان گفت که شناسایی این تهدید ساده است. در واقع هر جا، بلاک‌های نامتعارف دیده شود به‌احتمال زیاد شاهد چنین تقلبی و تبانی‌ای هستیم. به‌طورکلی بلاک‌های نامتعارف، دو شکل دارند: اولی، زمان‌بندی بلاک‌های پیاپی و دیگری، بلاک‌های خالی رها شده یا یتیم است.
زمان‌بندی بلاک‌های پیاپی
فرض کنید که در مدت چند ثانیه تا یک دقیقه، دو بلاک از سوی یک ماینر معرفی شود. این امر بسیار نادر و دور از ذهن است. زمانی که استخراج‌کننده‌ای در حال سلفیش ماینینگ باشد در زمان آشکار کردن بلاک‌های پنهان خود، مجبور است که اختلاف زمانی بلاک‌هایش را همین‌قدر کوتاه اعلام کند. این زمان‌بندی کوتاه، در شبکه‌های فعلی بلاکچینی واضحا نماد یک سلفیش ماینینگ است.
بلاک‌های خالی رها شده
زمانی که استخراج‌کنندگان مشغول حل معمای بلاک هستند پیش می‌آید که بلاکی رها شود، چراکه ماینرهایی که در استخراج بلاک سهیم نبودند باید دست از روی بلاک خود بکشند. از این‌رو، به طور معمول در طول زمان نرخ تولید بلاک‌های رها شده تقریباً ثابت می‌ماند؛ ولی زمانی که استخراج خودخواهانه رخ دهد، این پدیده از وضعیت عادی خود خارج خواهد شد و به طور مشخصی با افزایش بلاک‌های رها شده مواجه خواهیم شد. البته در شبکه‌ای مثل بیت‌کوین که بلاک‌های یتیم، حذف می‌شوند شمارش آن‌ها و محاسبه‌ی نرخ‌شان دشوار و پیچیده خواهد بود، اگر نشدنی نباشد.
البته رویکردهای دیگری نیز برای بررسی و یافتن سلفیش ماینینگ می‌توان در نظر گرفت. مثلاً درصورتی‌که شاهد افزایش نامتعارف توان پردازشی و مصرفی تعدادی از ماینرها باشیم یا الگوی کلی شبکه تفاوت چشمگیری با انتظارات و شبیه‌سازی‌ها داشته باشد که در اینجا نیز می‌توان به رخ‌دادن چنین حمله‌ای گمان برد.
کاهش تهدیدات استخراج خودخواهانه
محققان و توسعه‌دهندگان از این خطر به‌خوبی آگاه‌اند هر چند تاکنون رخ نداده است. آن‌ها در اولین گام پیشنهاد می‌کنند تا الگوریتم اجماع برای جلوگیری یا کاهش مشکلات سلفیش ماینینگ اصلاح شود.
رویکرد دیگر، جریمه‌کردن رفتار خودخواهانه است. فعالان این عرصه پیشنهاد می‌کنند که پاداش‌ها برای استخراج‌کنندگان خودخواه کاهش یابد یا موجب اخراج موقتشان از شبکه شود. با تحمیل چنین مجازات‌هایی به این ماینرها، به‌احتمال زیاد از اقداماتشان دلسرد می‌شوند و شبکه عادلانه و متعادل باقی خواهد ماند.
گفتنی است که بهبود اتصال به شبکه و سرعت انتشار بلاک‌ها نیز می‌تواند تأثیر استخراج خودخواهانه را کاهش دهد.
سخن پایانی
به‌صورت نظری، استخراج خودخواهانه یک تهدید واقعی برای یکپارچگی و عدالت شبکه‌های بلاکچین است. گزارش‌ها حاکی از آن است که تاکنون شاهد هیچ رخداد جدی‌ای در زمینه‌ی سلفیش ماینینگ نبوده‌ایم. جریمه برای خودخواهان و اصلاح سیستم می‌تواند راه را بر این اقدام ببندد؛ ولی برای جامعه‌ی بلاکچین ضرورت دارد که هوشیار باشد، به طور جمعی کار کند و برای پیشرفت و توسعه‌ی راهکارهای نوآورانه برای محافظت از یکپارچگی و پتانسیل فناوری بلاکچین در بلندمدت به‌طور پیوسته بکوشد.
