建模网络连接性对工作量证明区块链共识安全的影响
密码学与安全
2020-09-02 v3
摘要
区块链,即流行比特币背后的技术,被视为一种"设计即安全"的系统,因为它旨在无中心可信权威的情况下在一组互不信任的参与方之间创建安全性。区块链的安全性依赖于诚实多数的前提,即只要共识投票权的大多数是诚实的,区块链系统就被认为是安全的。在工作量证明(PoW)区块链的情况下,攻击者无法控制网络总算力的 50% 以上。然而,这一 50% 阈值仅基于算力的分析,对网络和节点行为做了隐式且理想化的假设。近期研究暗示,诸如网络连接性、区块链分叉的存在以及挖矿策略等因素可能削弱由诚实多数保证的共识安全,但既未提供具体分析也未提供定量评估。在本文中,我们通过提出一个分析模型来填补空白,以评估在不同攻击者模型下网络连接性对 PoW 区块链共识安全的影响。我们将分析模型应用于两种对抗场景:1) 诚实但潜在合谋,2) 自私挖矿。对于每种场景,我们量化分叉竞赛中涉及节点的通信能力,并估计攻击者的挖矿收益及其对共识协议安全属性的影响。仿真结果验证了我们的分析。我们的建模与分析为评估分布式共识系统中各种因素的安全影响提供了范式。
引用
@article{arxiv.2002.08912,
title = {Modeling the Impact of Network Connectivity on Consensus Security of Proof-of-Work Blockchain},
author = {Yang Xiao and Ning Zhang and Wenjing Lou and Y. Thomas Hou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.08912},
year = {2020}
}
备注
In proceedings of 2020 IEEE International Conference on Computer Communications (INFOCOM 2020)