区块链中的一种半自私挖矿策略

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及基于自私挖矿的策略。

背景技术

作为最大的去中心化加密货币，比特币一直广受人们的关注。一个最重要的原因是，比特币具有巨大的经济效益，矿工能够通过挖矿获取相对应的奖励。传统观点认为，比特币挖矿是激励相容的，即，矿工只有在遵守比特币挖矿协议，才能够获得最大的收益。然而，在自私挖矿算法中，自私矿工能够获得高于算力占比的相对收益。因此，在收益的激励下，更多的矿工会选择采取自私挖矿。在这种情况下，遵守比特币协议便不能够获取最大的收益。

在传统的自私挖矿模型中，当自私矿工拥有比特币全网25％的算力以上时，能够获得高于算力占比的相对收益。换句话说，在上述情况下，自私挖矿的收益高于诚实挖矿。因此，在更多收益的激励下，更多的矿工会选择自私挖矿。然而，传统的自私挖矿容易造成过高的分叉率。在这种情况下，诚实矿工很容易发现网络中存在自私挖矿，会降低自私挖矿的收益。为此，本文在传统自私挖矿的基础上，提出了基于半自私挖矿策略，以降低自私挖矿中的分叉率，同时在一定程度上提高自私矿工的相对收益。

发明内容

本发明的目的是提供一种半自私挖矿策略，包含策略模型构建、自私挖矿、分叉率计算、收益计算等步骤，其具体过程如下：

攻击者拥有α的算力，其分配α*ρ的算力在公链上诚实挖矿，称为半自私矿工(semi-selfish miner)，α*(1-ρ)的算力在私链上进行自私挖矿，称为自私矿工 (selfishminer)；

攻击者构造半自私挖矿策略模型，并优化相关模型参数；

半自私矿工在公链上诚实挖矿，自私矿工按照SM1算法中的策略采取自私挖矿；

基于半自私挖矿策略模型，计算自私挖矿过程中导致的区块分叉率forkRate:

基于半自私挖矿策略模型，计算攻击者(半自私矿工和自私矿工)在自私挖矿过程中获得的相对收益relRevenue和绝对收益absRevenue。

为了证明该发明的有效性，半自私挖矿策略和SM1算法在分叉率、相对收益和绝对收益等不同的衡量指标之间进行了对比。实验结果表明，在当前实际的矿池算力分布中，半自私挖矿策略具有更低的分叉率，更高的相对收益和绝对收益。

附图说明

图1详细描述了半自私挖矿策略的分叉率。

图2详细描述了半自私挖矿策略的相对收益。

图3详细描述了半自私挖矿策略的绝对收益。

具体实施方式

(1)攻击者拥有当前比特币系统全网a的算力，同时初始化相关参数：

(1.1)攻击者分配α*ρ的算力进行诚实挖矿，拥有这部分算力的矿工被称为半自私矿工(semi-selfish miner)；

(1.2)攻击者分配α*(1-ρ)的算力进行自私挖矿，拥有这部分算力的矿工称为自私矿工(selfish miner)；

(2)攻击者构造半自私挖矿策略模型；

(3)自私矿工按照SM1算法进行自私挖矿：

(3.1)当自私矿工发现了一个区块时，若当前公链和私链的长度相等，自私矿工公布新发现的区块；否则，新发现的区块保持私有，作为私链的一部分；

(3.2)当诚实矿工或者半自私矿工发现了一个区块时，若私链长度小于公链，自私矿工放弃私链，选择公链；若公链长度和私链相等或者私链领先公链一个砌块，自私矿工公布私链上的所有区块；其他情况下，自私矿工仍然保持私链的私密性。

(4)攻击者计算半自私挖矿策略模型中的分叉率：

(5)攻击者计算半自私挖矿策略模型中的相对收益和绝对收益：