Ein neues Forschungspapier argumentiert, dass Bitcoin-Mining-Pools nur dann friedlich koexistieren können, wenn einzelne Minenbetreiber regelmäßig Pools wechseln und Pools ausreichende Abwehrmechanismen gegen Angriffe aufbauen.

Wenn Pools keine dieser Eigenschaften aufweisen, können sie sich gegenseitig angreifen, findet der Bericht.

Die Autoren des Artikels, Aron Laszka, Benjamin Johnson und Jens Grosskags, untersuchten in einer Entwurfsfassung einer Studie mit dem Titel "When Bitcoin Mining Pools Run Dry" die langfristigen Auswirkungen des Wettbewerbs zwischen Bitcoin-Mining-Pools.

Die endgültige Fassung der Arbeit wird auf der diesjährigen Konferenz über Finanzkryptographie und Datensicherheit in Puerto Rico am 30. Januar auf dem Workshop zum Thema Bitcoin Research präsentiert.

Der Artikel verwendet die Spieltheorie, um die Auswirkungen von Angriffen zwischen zwei theoretischen Mining-Pools zu untersuchen. Ein Pool wird als "attraktiver" als der andere angesehen, wobei zahllose Faktoren wie Gebühren, technische Struktur oder PR-Kenntnisse bei Minenarbeitern und Anlegern gut ankommen.

So funktioniert das Spiel

Pools können Ressourcen für "produktive" oder "destruktive" Investitionen ausgeben.

Im ersten Fall würde ein Pool zu seiner gesamten Rechenleistung beitragen und versuchen, Konkurrenten zu schlagen. Eine destruktive Investition könnte wiederum in Form eines DDoS-Angriffs (Distributed Denial of Service) auf einen Konkurrenten erfolgen, der die Rechenleistung dieser Entität reduziert.

Die Autoren haben ein Spiel entwickelt, das aus zwei Spielern besteht: einem größeren Mining-Pool und einem kleineren Pool. In jeder Spielrunde können sich die Pools gegenseitig angreifen oder nicht. Im Laufe der Zeit sollte die Größe jedes Pools durch die Angriffe beeinflusst werden, da Bergleute sich dazu entschließen, von einem Pool zu einem anderen "zu migrieren".

Das Spiel wurde eingerichtet, um zwei Dinge zu entdecken, nach dem Papier:

"Wir studieren zwei wichtige Fragen: Die Bedingungen, unter denen die Bergbau-Pools keinen Anreiz haben, Angriffe gegeneinander zu starten, und die Bedingungen, unter denen Ein Bergbau-Pool wird durch die Angriffe vernichtet. "

Unter den Ergebnissen waren Anzeichen dafür, dass Pools zusammenleben konnten, wenn einzelne Minenarbeiter häufig Minenpools tauschten und jeder Pool über Abwehrmaßnahmen verfügte, die einen Angriff für den anderen zu kostspielig machten Seite zu montieren.

Auch zwischen konkurrierenden Pools kann Frieden erzielt werden, wenn einer oder beide Pools eine geringe Attraktivität aufweisen. In der Praxis, schreiben die Autoren, bedeutet dies, dass keiner der beiden den anderen angreifen würde, wenn sie beide damit beschäftigt wären, Bergleute dazu zu verleiten, sich ihnen anzuschließen.

Abbildung (a) zeigt, dass, wenn die Wanderungsrate und die Angriffskosten hoch sind, Frieden möglich ist. Abbildung (b) zeigt, dass Frieden erreicht wird, wenn einer oder beide Pools wenig attraktiv sind. Souzce: Laszka et al, 2015.

Wenn Minenpools angreifen

Wenn Minenarbeiter aktiv migrieren und defensive Gegenmaßnahmen nicht vorhanden sind, steigt die Wahrscheinlichkeit eines Angriffs.

Außerdem wird der Angriff wahrscheinlich aus dem weniger attraktiven Pool kommen. Dies liegt daran, dass der weniger attraktive Pool von einem Angriff mehr zu gewinnen hat, während der attraktivere Pool weniger Grund hat, den Status quo zu ändern.

Das andere Szenario, in dem ein Angriff stattfindet, ist, wenn ein Pool für Minenarbeiter sehr attraktiv ist und der andere nicht, was wiederum die weniger attraktive Entität dazu bringt, Minenarbeiter anzuhalten und angeblich Blöcke in ihrer Ecke des Netzwerks zu verarbeiten.

Die Angriffsszenarien enthalten einen Silberstreifen für das Bitcoin-Netzwerk, so die Autoren, da solche Aktionen als regulierende Kraft fungieren können, die die Hashing-Macht verteilt.

Sie notierten:

"Während Angriffe im Allgemeinen schädlich für das Bitcoin-Ökosystem sind, haben sie in diesem Zusammenhang positive Auswirkungen, da sie verhindern, dass ein Pool zu groß wird."

Abbildung (a) zeigt einen Angriff wahrscheinlich, wenn die Migrationsrate hoch ist und die Kosten eines Angriffs gering sind. Abbildung (b) zeigt, dass ein Angriff wahrscheinlich ist, wenn einer der beiden Pools sehr attraktiv wird. Quelle: Laszka et al., 2015.

Die Autoren heben zwei frühere Studien hervor, die die Wettbewerbsdynamik zwischen Bergbaupools untersuchen.

Eine frühere Arbeit derselben Autoren, plus Marie Vasek und Tyler Moore, verwendete die Spieltheorie, um die kurzfristigen Auswirkungen von Mining-Pool-Angriffen zu untersuchen. Auf kurze Sicht sind große Pools wahrscheinlich sowohl Ziele als auch Aggressoren, die das Papier gefunden hat.

Eine weitere Studie von Vasek, Moore und Micah Thornton ergab, dass 7% aller Bergbau-Pools zwischen 2011 und 2013 mindestens einen DDoS-Angriff erlebt haben und dass große Pools häufiger angegriffen werden als kleine.

Beide Arbeiten wurden auf dem Eröffnungsworkshop zur Bitcoin-Forschung im Jahr 2014 vorgestellt.

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