Un nuevo enfoque para frustrar a los mineros «egoístas» Bitcoin

La minería egoísta es un ataque a la red Bitcoin que se sabe que es posible desde hace varios años. Al propagar lentamente nuevos bloques (a propósito o por accidente), se abre una laguna para que los mineros aumenten injustamente sus ganancias en relación con otros mineros.

Sin embargo, los investigadores Cyril Grunspan y Ricardo Pérez-Marco afirman que al transmitir la presencia de bloques huérfanos, la minería egoísta puede convertirse en una cosa del pasado.

Grunspan, profesor de la escuela de ingeniería ESILV de París, y Pérez-Marco, director de investigación del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CNRS) de París, han escrito un informe sobre los costes de la minería egoísta y su rentabilidad, que, en su opinión, han sido ignorados en gran medida por la comunidad Bitcoin. Como antiguos matemáticos, ambos hombres conocieron Bitcoin en 2011 y desarrollaron un gusto duradero por él. Los autores han trabajado duro para aumentar la concienciación y la adopción en toda Francia y recientemente organizaron el Seminario Paris Cryptofinance, que tuvo lugar en octubre de 2018.

Pérez-Marco describe la minería egoísta como una «estrategia de retención de bloques», y dice que fue descubierta por primera vez en 2012 en el Foro BitcoinTalk. Los mineros granujas (egoístas) no publican bloques minados como indica el protocolo Bitcoin, sino que intentan crear una ventaja con respecto a la cadena de bloqueo oficial para poder invalidar un número máximo de bloques honestos al liberar su cadena secreta.

Pérez-Marco dice que el dúo ha hecho dos contribuciones principales al análisis de este problema.

«La primera es construir un modelo correcto para la rentabilidad de la estrategia que faltaba, basado en los juegos iterativos (inspirados en otros problemas de juego) que dan cuenta de las ganancias y pérdidas por unidad de tiempo».

Basado en este modelo, Pérez-Marco dice que sin dificultad de ajuste, la estrategia minera honesta sigue siendo la más rentable, ya que la minería egoísta tiende a ser un procedimiento algo costoso.

Por lo tanto, se deduce que la mayoría de los mineros egoístas no atacan la red Bitcoin en sí, sino que atacan el algoritmo de ajuste de dificultad, lo que hace más fácil para ellos obtener recompensas iguales con mineros honestos mientras usan menos potencia de computación.

«A partir de esto, se hizo evidente que un error importante en el protocolo Bitcoin reside en la fórmula de ajuste de dificultad», comenta.

La segunda contribución que han hecho consiste en utilizar la «teoría del martingale» para calcular las fórmulas exactas de la rentabilidad una vez que se ha tenido en cuenta la fórmula de ajuste de la dificultad. Martingale es un principio algebraico en el que los valores de todas las variables aleatorias son iguales entre sí, por lo que el valor de X1+X2 sería igual a Y1+Y2 y Z1+Z2.

«También podríamos derivar nuevas fórmulas cerradas para la rentabilidad de otras estrategias de retención de bloques, como la minería obstinada o la minería de senderos que sólo se estudiaban numéricamente antes», dice Pérez-Marco.

Él y su homólogo Grunspan creen que es necesario mejorar el protocolo Bitcoin para que sea inmune a la minería egoísta. En el artículo, los autores introducen un método que, según ellos, puede desviar muchos de los efectos de la minería egoísta.

«Todo es muy sencillo», afirma Pérez-Marco. «Puesto que el daño de la minería egoísta se hace invalidando o dejando huérfanos a bloques honestos para reducir la dificultad artificialmente, bastaría con examinar esta tasa de hash desperdiciada en la fórmula para el ajuste de la dificultad. Proponemos una forma de hacerlo. Entonces, el minero egoísta no podrá reducir la dificultad, y su estrategia seguirá siendo no rentable en comparación con la minería honesta».

En el documento, las contramedidas propuestas involucran a pares que emiten cabeceras de nuevos bloques huérfanos. Se trata de bloques que se validan pero que no están incluidos en la cadena de bloqueo oficial, por lo que representan un poder de hash desperdiciado. Los mineros luego incorporan estos encabezados en sus bloques, y la fórmula de ajuste de dificultad luego integra la producción total de bloques huérfanos.

«De esta manera, el parámetro de dificultad refleja la tasa de hash real y total de la red, tal y como pretendía Satoshi Nakamoto», afirma Pérez-Marco. «El teorema que probamos -que sin dificultad de ajuste, todas las demás estrategias no honestas son estrategias no rentables- es un hecho notable. Para probar este teorema, era necesario realizar un análisis adecuado de la rentabilidad. Es difícil imaginar cómo Nakamoto pudo haber previsto esto».

Pérez-Marco cree que, a largo plazo, la red Bitcoin se estabilizará y no será necesario realizar ajustes de dificultad. Se refiere a esta idea como el «Teorema de Estabilidad de Bitcoin» y dice que, utilizando el análisis de su documento, los desarrolladores pueden proponer BIPs que eviten la minería egoísta y otras estrategias de retención de bloques en el futuro.


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