बेबीलोन: बिटकॉइन माइनिंग पुनर्उपयोग के माध्यम से प्रूफ-ऑफ-स्टेक सुरक्षा में वृद्धि

विषय सूची

• 1 परिचय
  • 1.1 प्रूफ-ऑफ-वर्क से प्रूफ-ऑफ-स्टेक तक
  • 1.2 प्रूफ-ऑफ-स्टेक सुरक्षा मुद्दे
• 2 संबंधित कार्य
• 3 बेबीलोन आर्किटेक्चर
  • 3.1 बिटकॉइन के साथ मर्ज माइनिंग
  • 3.2 डेटा-उपलब्ध टाइमस्टैम्पिंग
• 4 सुरक्षा विश्लेषण
  • 4.1 शुद्ध पीओएस के लिए नकारात्मक परिणाम
  • 4.2 क्रिप्टोइकोनॉमिक सुरक्षा प्रमेय
• 5 तकनीकी कार्यान्वयन
  • 5.1 गणितीय सूत्रीकरण
  • 5.2 कोड कार्यान्वयन
• 6 प्रायोगिक परिणाम
• 7 भविष्य के अनुप्रयोग
• 8 संदर्भ
• 9 मूल विश्लेषण

1 परिचय

बेबीलोन बिटकॉइन की विशाल हैश शक्ति का पुनः उपयोग करके प्रूफ-ऑफ-स्टेक (पीओएस) ब्लॉकचेन में मौलिक सुरक्षा सीमाओं को संबोधित करता है। यह संकर दृष्टिकोण पीओएस सिस्टम की ऊर्जा दक्षता बनाए रखते हुए स्लैश करने योग्य सुरक्षा गारंटी प्रदान करता है।

1.1 प्रूफ-ऑफ-वर्क से प्रूफ-ऑफ-स्टेक तक

बिटकॉइन की सुरक्षा प्रति सेकंड लगभग $1.4 \times 10^{21}$ हैश गणना से आती है, लेकिन इसकी भारी ऊर्जा लागत होती है। एथेरियम 2.0, कार्डानो और कॉसमॉस जैसी पीओएस चेन ऊर्जा दक्षता और जवाबदेही प्रदान करती हैं लेकिन सुरक्षा चुनौतियों का सामना करती हैं।

1.2 प्रूफ-ऑफ-स्टेक सुरक्षा मुद्दे

मुख्य सीमाओं में शामिल हैं: गैर-स्लैश करने योग्य लॉन्ग-रेंज हमले, लेन-देन सेंसरशिप कमजोरियाँ, और कम टोकन मूल्यांकन वाली नई चेन के लिए बूटस्ट्रैपिंग समस्याएँ।

2 संबंधित कार्य

पीओएस सुरक्षा के लिए पिछले दृष्टिकोणों में गैस्पर (एथेरियम 2.0), टेंडरमिंट (कॉसमॉस) और अल्गोरैंड का सहमति तंत्र शामिल हैं। हालाँकि, बाहरी धारणाओं के बिना ट्रस्ट-मिनिमाइज्ड सुरक्षा प्राप्त करने में इन्हें अभी भी मौलिक सीमाओं का सामना करना पड़ता है।

3 बेबीलोन आर्किटेक्चर

बेबीलोन की मुख्य नवीनता अतिरिक्त ऊर्जा खपत के बिना पीओएस चेन को सुरक्षित करने के लिए मर्ज माइनिंग के माध्यम से बिटकॉइन माइनिंग का पुनः उपयोग करना है।

3.1 बिटकॉइन के साथ मर्ज माइनिंग

बेबीलोन माइनर बिटकॉइन माइनिंग में भाग लेते हैं और साथ ही पीओएस चेन को सुरक्षित करते हैं, जिससे शून्य-अतिरिक्त-ऊर्जा सुरक्षा परत बनती है।

3.2 डेटा-उपलब्ध टाइमस्टैम्पिंग

यह प्लेटफॉर्म पीओएस चेकपॉइंट, फ्रॉड प्रूफ और सेंसर किए गए लेन-देन के लिए टाइमस्टैम्पिंग सेवाएँ प्रदान करता है, जिससे बिटकॉइन की सुरक्षा से क्रिप्टोग्राफिक लिंक बनते हैं।

4 सुरक्षा विश्लेषण

4.1 शुद्ध पीओएस के लिए नकारात्मक परिणाम

यह पेपर साबित करता है कि कोई भी शुद्ध पीओएस प्रोटोकॉल बाहरी ट्रस्ट धारणाओं के बिना स्लैश करने योग्य सुरक्षा प्रदान नहीं कर सकता है, जो पीओएस सिस्टम की मौलिक सीमा को औपचारिक रूप देता है।

4.2 क्रिप्टोइकोनॉमिक सुरक्षा प्रमेय

बेबीलोन एक क्रिप्टोइकोनॉमिक सुरक्षा प्रमेय के माध्यम से औपचारिक सुरक्षा गारंटी प्रदान करता है जो स्लैश करने योग्य सुरक्षा और लिवनेस सुनिश्चित करता है। सुरक्षा सीमा को इस प्रकार व्यक्त किया गया है: $P(\text{attack}) \leq \frac{\text{cost}_{\text{attack}}}{\text{slashable}_{\text{stake}}}$

5 तकनीकी कार्यान्वयन

5.1 गणितीय सूत्रीकरण

सुरक्षा मॉडल गेम-थ्योरेटिक सिद्धांतों का उपयोग करता है जहाँ हमलावर की हमला करने की लागत स्लैश करने योग्य स्टेक से अधिक होनी चाहिए। सफल हमले की संभावना इस प्रकार सीमित है: $\Pr[\text{safety violation}] \leq \frac{\text{advBudget}}{\min\_\text{slash} \times \text{numCheckpoints}}$

5.2 कोड कार्यान्वयन

// बेबीलोन चेकपॉइंटिंग के लिए स्यूडोकोड
function submitCheckpoint(PoSBlockHeader, validatorSet) {
    // चेकपॉइंट डेटा बनाएँ
    bytes32 checkpointHash = keccak256(abi.encode(PoSBlockHeader, validatorSet));
    
    // मर्ज माइनिंग के माध्यम से बिटकॉइन में सबमिट करें
    bytes32 bitcoinTx = submitToBitcoin(checkpointHash);
    
    // बिटकॉइन कन्फर्मेशन की प्रतीक्षा करें
    require(confirmations(bitcoinTx) >= 6, "Insufficient confirmations");
    
    return checkpointId;
}

function verifyCheckpoint(checkpointId, PoSChain) {
    // सत्यापित करें कि चेकपॉइंट बिटकॉइन में एंकर है
    bytes32 bitcoinProof = getBitcoinProof(checkpointId);
    require(verifyBitcoinInclusion(bitcoinProof), "Invalid Bitcoin proof");
    
    // वैलिडेटर सिग्नेचर की जाँच करें
    require(verifyValidatorSignatures(checkpointId), "Invalid validator signatures");
    
    return true;
}

6 प्रायोगिक परिणाम

पेपर सिमुलेशन के माध्यम से दर्शाता है कि बेबीलोन समतुल्य सुरक्षा बनाए रखते हुए स्टेक लॉक-अप अवधि को सामान्य 21 दिनों से घटाकर 24 घंटे से कम कर सकता है। शुद्ध पीओएस सिस्टम की तुलना में हमले की लागत 10-100 गुना बढ़ जाती है।

7 भविष्य के अनुप्रयोग

संभावित अनुप्रयोगों में शामिल हैं: कॉसमॉस ज़ोन के लिए क्रॉस-चेन सुरक्षा, एथेरियम 2.0 शार्डिंग सुरक्षा, नई ब्लॉकचेन बूटस्ट्रैपिंग, और एंटरप्राइज़ अनुप्रयोगों के लिए विकेंद्रीकृत टाइमस्टैम्पिंग सेवाएँ।

8 संदर्भ

1. Buterin, V., & Griffith, V. (2019). Casper the Friendly Finality Gadget.
2. Buchman, E. (2016). Tendermint: Byzantine Fault Tolerance in the Age of Blockchains.
3. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
4. Kwon, J., & Buchman, E. (2019). Cosmos: A Network of Distributed Ledgers.
5. Buterin, V. (2021). Why Proof of Stake.

9 मूल विश्लेषण

मुख्य बिंदु: बेबीलोन केवल एक और ब्लॉकचेन प्रोटोकॉल नहीं है—यह एक मौलिक पुनर्विचार है कि कैसे हम मौजूदा बुनियादी ढाँचे का लाभ उठाकर मूल क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा समस्याओं को हल कर सकते हैं। पेपर की सबसे कठोर अंतर्दृष्टि यह है कि बाहरी ट्रस्ट धारणाओं के बिना शुद्ध प्रूफ-ऑफ-स्टेक सुरक्षा गणितीय रूप से असंभव है, एक सच्चाई जिसके आसपास उद्योग वर्षों से घूम रहा है।

तार्किक श्रृंखला: तर्क एक अटूट तार्किक प्रगति का अनुसरण करता है: (1) लॉन्ग-रेंज हमलों और वापस लिए गए स्टेक समस्याओं के कारण शुद्ध पीओएस स्लैश करने योग्य सुरक्षा प्राप्त नहीं कर सकता है। (2) बिटकॉइन की हैश शक्ति क्रिप्टोकरेंसी में सबसे महंगा हमला सतह का प्रतिनिधित्व करती है। (3) मर्ज माइनिंग इस सुरक्षा के शून्य-लागत पुनः उपयोग की अनुमति देती है। (4) टाइमस्टैम्पिंग क्रिप्टोग्राफिक बॉन्ड बनाता है जो पीओएस हमलों के लिए बिटकॉइन की सुरक्षा को तोड़ने की आवश्यकता बनाता है। यह वृद्धिशील सुधार नहीं है—यह आर्किटेक्चरल पुनर्निर्माण है।

प्रमुख बातें और कमियाँ: चमक आर्थिक दक्षता में निहित है: ऊर्जा लागत के बिना पीओएस चेन के लिए बिटकॉइन-स्तरीय सुरक्षा प्राप्त करना। क्रिप्टोइकोनॉमिक सुरक्षा प्रमेय कई ब्लॉकचेन पेपर में गायब गणितीय कठोरता प्रदान करता है। हालाँकि, बिटकॉइन पर निर्भरता प्रणालीगत जोखिम पैदा करती है—यदि बिटकॉइन की सुरक्षा खराब होती है, तो सभी जुड़ी हुई चेन प्रभावित होती हैं। 21-दिन के लॉक-अप को घटाकर 24 घंटे करना प्रभावशाली है, लेकिन वास्तविक दुनिया में अपनाना यह परीक्षण करेगा कि क्या मर्ज माइनिंग भागीदारी महत्वपूर्ण द्रव्यमान तक पहुँचती है।

कार्यवाही के निहितार्थ: डेवलपर्स के लिए: यह केंद्रीकृत ब्रिज पर भरोसा किए बिना वास्तव में सुरक्षित क्रॉस-चेन अनुप्रयोगों को सक्षम बनाता है। निवेशकों के लिए: बेबीलोन-जैसी आर्किटेक्चर ब्लॉकचेन की अगली पीढ़ी के लिए सुरक्षा रीढ़ बन सकती है। शोधकर्ताओं के लिए: शुद्ध पीओएस के बारे में नकारात्मक परिणाम प्रयासों को संकर मॉडल की ओर पुनर्निर्देशित करना चाहिए। जैसा कि एथेरियम फाउंडेशन के शार्डिंग पर शोध स्वीकार करता है, दीर्घकालिक सुरक्षा के लिए बाहरी सुरक्षा संदर्भ अपरिहार्य हैं। बेबीलोन दर्शाता है कि भविष्य पीओडब्ल्यू बनाम पीओएस के बारे में नहीं है—यह दोनों के रणनीतिक एकीकरण के बारे में है।