فهرست مطالب
- 1 مقدمه
- 2 کارهای مرتبط
- 3 معماری بابلون
- 4 تحلیل امنیتی
- 5 پیاده‌سازی فنی
- 6 نتایج آزمایشی
- 7 کاربردهای آینده
- 8 مراجع
- 9 تحلیل اصلی
1 مقدمه
بابلون با استفاده مجدد از قدرت هش عظیم بیت‌کوین، محدودیت‌های امنیتی اساسی در بلاکچین‌های اثبات سهام را برطرف می‌کند. این رویکرد ترکیبی، تضمین‌های امنیتی قابل جریمه‌سازی را ارائه می‌دهد در حالی که کارایی انرژی سیستم‌های اثبات سهام را حفظ می‌کند.
1.1 از اثبات کار به اثبات سهام
امنیت بیت‌کوین از محاسبه تقریبی $1.4 \times 10^{21}$ هش در ثانیه ناشی می‌شود، اما با هزینه انرژی فوق‌العاده زیاد. زنجیره‌های اثبات سهام مانند اتریوم ۲.۰، کاردانو و کازموس کارایی انرژی و پاسخگویی را ارائه می‌دهند اما با چالش‌های امنیتی روبرو هستند.
1.2 مسائل امنیتی اثبات سهام
محدودیت‌های کلیدی شامل: حملات برد بلند غیرقابل جریمه، آسیب‌پذیری‌های سانسور تراکنش و مشکلات راه‌اندازی اولیه برای زنجیره‌های جدید با ارزش‌گذاری توکن پایین است.
2 کارهای مرتبط
رویکردهای قبلی برای امنیت اثبات سهام شامل گاسپر (اتریوم ۲.۰)، تندرمینت (کازموس) و اجماع آلگورند است. با این حال، این رویکردها هنوز با محدودیت‌های اساسی در دستیابی به امنیت کمینه‌شده اعتماد بدون فرضیات خارجی روبرو هستند.
3 معماری بابلون
نوآوری اصلی بابلون، استفاده مجدد از استخراج بیت‌کوین از طریق استخراج تلفیقی برای ایمن‌سازی زنجیره‌های اثبات سهام بدون مصرف انرژی اضافی است.
3.1 استخراج تلفیقی با بیت‌کوین
ماینرهای بابلون در استخراج بیت‌کوین مشارکت می‌کنند و همزمان زنجیره‌های اثبات سهام را ایمن می‌سازند و یک لایه امنیتی با انرژی اضافی صفر ایجاد می‌کنند.
3.2 زمان‌بندی با قابلیت دسترسی داده
این پلتفرم خدمات زمان‌بندی برای نقاط کنترل اثبات سهام، اثبات‌های تقلب و تراکنش‌های سانسور شده ارائه می‌دهد و پیوندهای رمزنگاری با امنیت بیت‌کوین ایجاد می‌کند.
4 تحلیل امنیتی
4.1 نتیجه منفی برای اثبات سهام خالص
مقاله ثابت می‌کند که هیچ پروتکل اثبات سهام خالصی نمی‌تواند بدون فرضیات اعتماد خارجی، ایمنی قابل جریمه‌سازی ارائه دهد و محدودیت اساسی سیستم‌های اثبات سهام را صوری می‌کند.
4.2 قضیه امنیت رمزاقتصادی
بابلون از طریق یک قضیه امنیت رمزاقتصادی که ایمنی قابل جریمه‌سازی و زنده‌بودن را تضمین می‌کند، تضمین‌های امنیتی صوری ارائه می‌دهد. مرز امنیتی به این صورت بیان می‌شود: $P(\text{attack}) \leq \frac{\text{cost}_{\text{attack}}}{\text{slashable}_{\text{stake}}}$
5 پیاده‌سازی فنی
5.1 فرمول‌بندی ریاضی
مدل امنیتی از اصول نظریه بازی استفاده می‌کند که در آن هزینه حمله مهاجم باید از سهام قابل جریمه بیشتر باشد. احتمال حمله موفق با این فرمول محدود می‌شود: $\Pr[\text{safety violation}] \leq \frac{\text{advBudget}}{\min_\text{slash} \times \text{numCheckpoints}}$
5.2 پیاده‌سازی کد
// شبه‌کد برای نقطه‌گذاری بابلون
function submitCheckpoint(PoSBlockHeader, validatorSet) {
// ایجاد داده نقطه کنترل
bytes32 checkpointHash = keccak256(abi.encode(PoSBlockHeader, validatorSet));
// ارسال به بیت‌کوین از طریق استخراج تلفیقی
bytes32 bitcoinTx = submitToBitcoin(checkpointHash);
// انتظار برای تایید بیت‌کوین
require(confirmations(bitcoinTx) >= 6, "تاییدهای ناکافی");
return checkpointId;
}
function verifyCheckpoint(checkpointId, PoSChain) {
// تایید اینکه نقطه کنترل در بیت‌کوین لنگر انداخته
bytes32 bitcoinProof = getBitcoinProof(checkpointId);
require(verifyBitcoinInclusion(bitcoinProof), "اثبات بیت‌کوین نامعتبر");
// بررسی امضاهای اعتبارسنج
require(verifyValidatorSignatures(checkpointId), "امضاهای اعتبارسنج نامعتبر");
return true;
}6 نتایج آزمایشی
مقاله از طریق شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که بابلون می‌تواند دوره قفل سهام را از ۲۱ روز معمول به کمتر از ۲۴ ساعت کاهش دهد در حالی که امنیت معادل را حفظ می‌کند. هزینه حمله در مقایسه با سیستم‌های اثبات سهام خالص ۱۰ تا ۱۰۰ برابر افزایش می‌یابد.
7 کاربردهای آینده
کاربردهای بالقوه شامل: امنیت بین زنجیره‌ای برای زون‌های کازموس، حفاظت از شاردینگ اتریوم ۲.۰، راه‌اندازی اولیه بلاکچین‌های جدید و خدمات زمان‌بندی غیرمتمرکز برای کاربردهای سازمانی است.
8 مراجع
- Buterin, V., & Griffith, V. (2019). Casper the Friendly Finality Gadget.
- Buchman, E. (2016). Tendermint: Byzantine Fault Tolerance in the Age of Blockchains.
- Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
- Kwon, J., & Buchman, E. (2019). Cosmos: A Network of Distributed Ledgers.
- Buterin, V. (2021). Why Proof of Stake.
9 تحلیل اصلی
نکته کلیدی: بابلون فقط یک پروتکل بلاکچین دیگر نیست—این یک بازاندیشی اساسی در مورد چگونگی استفاده از زیرساخت موجود برای حل مسائل امنیتی رمزنگاری هسته‌ای است. بینش قاطعانه مقاله این است که امنیت اثبات سهام خالص از نظر ریاضی بدون فرضیات اعتماد خارجی غیرممکن است، حقیقتی که صنعت سال‌ها دور آن رقصیده است.
زنجیره منطقی: استدلال از یک پیشرفت منطقی محکم پیروی می‌کند: (۱) اثبات سهام خالص به دلیل حملات برد بلند و مشکلات سهام خارج شده نمی‌تواند به ایمنی قابل جریمه‌سازی دست یابد. (۲) قدرت هش بیت‌کوین گران‌ترین سطح حمله در ارز رمزنگاری شده را نشان می‌دهد. (۳) استخراج تلفیقی اجازه استفاده مجدد بدون هزینه از این امنیت را می‌دهد. (۴) زمان‌بندی پیوندهای رمزنگاری ایجاد می‌کند که حملات اثبات سهام را مستلزم شکستن امنیت بیت‌کوین می‌کند. این یک بهبود تدریجی نیست—این یک بازآفرینی معماری است.
نقاط قوت و ضعف: درخشش در کارایی اقتصادی نهفته است: دستیابی به امنیت در سطح بیت‌کوین برای زنجیره‌های اثبات سهام بدون هزینه انرژی. قضیه امنیت رمزاقتصادی، دقت ریاضی که در بسیاری از مقالات بلاکچین отсут دارد را ارائه می‌دهد. با این حال، وابستگی به بیت‌کوین ریسک سیستماتیک ایجاد می‌کند—اگر امنیت بیت‌کوین تضعیف شود، همه زنجیره‌های متصل آسیب می‌بینند. کاهش دوره قفل ۲۱ روزه به ۲۴ ساعت چشمگیر است، اما پذیرش در دنیای واقعی آزمایش خواهد کرد که آیا مشارکت در استخراج تلفیقی به حجم بحرانی می‌رسد یا خیر.
پیامدهای عملی: برای توسعه‌دهندگان: این امکان کاربردهای بین زنجیره‌ای واقعاً امن بدون اعتماد به پل‌های متمرکز را فراهم می‌کند. برای سرمایه‌گذاران: معماری‌های مشابه بابلون می‌توانند ستون فقرات امنیتی برای نسل بعدی بلاکچین‌ها شوند. برای محققان: نتیجه منفی درباره اثبات سهام خالص باید تلاش‌ها را به سمت مدل‌های ترکیبی هدایت کند. همانطور که تحقیقات بنیاد اتریوم درباره شاردینگ تصدیق می‌کند، مراجع امنیتی خارجی برای ایمنی بلندمدت اجتناب‌ناپذیر هستند. بابلون نشان می‌دهد که آینده درباره اثبات کار در مقابل اثبات سهام نیست—درباره ادغام استراتژیک هر دو است.