बेबीलॉन: बिटकॉइन माइनिंग पुनःउपयोग 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 बेबीलॉन आर्किटेक्चर
  • 3.1 डेटा-उपलब्ध टाइमस्टैम्पिंग सेवा
  • 3.2 बिटकॉइन के साथ मर्ज माइनिंग
• 4 सुरक्षा विश्लेषण
  • 4.1 दंडनीय सुरक्षा प्रमेय
  • 4.2 जीवंतता गारंटी
• 5 प्रायोगिक परिणाम
• 6 तकनीकी विवरण
• 7 विश्लेषण फ्रेमवर्क उदाहरण
• 8 भविष्य के अनुप्रयोग
• 9 संदर्भ
• 10 मूल विश्लेषण

1 परिचय

बिटकॉइन का प्रूफ-ऑफ-वर्क (PoW) सहमति विशाल हैश शक्ति के माध्यम से अद्वितीय सुरक्षा प्रदान करता है लेकिन अत्यधिक ऊर्जा की खपत करता है। प्रूफ-ऑफ-स्टेक (PoS) चेन ऊर्जा दक्षता और त्वरित अंतिमता प्रदान करती हैं लेकिन मौलिक सुरक्षा कमजोरियों का सामना करती हैं।

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

बिटकॉइन माइनर वैश्विक स्तर पर प्रति सेकंड लगभग $1.4 \times 10^{21}$ हैश की गणना करते हैं, जो अभूतपूर्व सुरक्षा तो बनाता है लेकिन भारी ऊर्जा लागत पर। एथेरियम 2.0, कार्डानो, और कॉसमॉस जैसे PoS प्रोटोकॉल जवाबदेही तंत्र के साथ ऊर्जा-कुशल विकल्प प्रदान करते हैं।

1.2 प्रूफ-ऑफ-स्टेक सुरक्षा मुद्दे

PoS चेन तीन गंभीर कमजोरियों का सामना करती हैं: गैर-दंडनीय लंबी दूरी के हमले, लेन-देन सेंसरशिप/रुकावट हमले, और कम टोकन मूल्यांकन से बूटस्ट्रैपिंग चुनौतियाँ। मौलिक सीमा यह है कि सुरक्षा हमलों को अक्सर प्रभावी ढंग से दंडित नहीं किया जा सकता है।

2 संबंधित कार्य

PoS सुरक्षा के लिए पिछले दृष्टिकोणों में सामाजिक सहमति चेकपॉइंटिंग, कमजोर आत्मनिष्ठता धारणाएँ, और संकर मॉडल शामिल हैं। हालाँकि, इन समाधानों में विस्तारित स्टेक लॉक-अप अवधि (जैसे, कॉसमॉस में 21 दिन) की आवश्यकता होती है या नई विश्वास धारणाएँ पेश करते हैं।

3 बेबीलॉन आर्किटेक्चर

बेबीलॉन मर्ज माइनिंग के माध्यम से PoS सुरक्षा बढ़ाने के लिए बिटकॉइन की हैश शक्ति का पुनः उपयोग करता है, जो अतिरिक्त ऊर्जा खपत के बिना क्रिप्टोग्राफिक सुरक्षा प्रदान करता है।

3.1 डेटा-उपलब्ध टाइमस्टैम्पिंग सेवा

बेबीलॉन PoS चेन को बिटकॉइन ब्लॉकचेन पर चेकपॉइंट, धोखाधड़ी प्रमाण, और सेंसर किए गए लेन-देन को टाइमस्टैम्प करने में सक्षम बनाता है, जिससे अटल सुरक्षा एंकर बनते हैं।

3.2 बिटकॉइन के साथ मर्ज माइनिंग

बिटकॉइन के मौजूदा माइनिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर का लाभ उठाकर, बेबीलॉन शून्य अतिरिक्त ऊर्जा लागत प्राप्त करता है जबकि PoS चेन को बिटकॉइन-स्तरीय सुरक्षा गारंटी प्रदान करता है।

4 सुरक्षा विश्लेषण

4.1 दंडनीय सुरक्षा प्रमेय

क्रिप्टोइकॉनॉमिक सुरक्षा प्रमेय साबित करता है कि बेबीलॉन दंडनीय सुरक्षा गारंटी प्रदान करता है। सुरक्षा मॉडल दर्शाता है कि एक हमलावर को एक साथ PoS चेन और बिटकॉइन की माइनिंग शक्ति दोनों से समझौता करने की आवश्यकता होगी।

4.2 जीवंतता गारंटी

बेबीलॉन टाइमस्टैम्प किए गए चेकपॉइंट के माध्यम से रुकावट हमलों को रोककर प्रोटोकॉल जीवंतता सुनिश्चित करता है, जो सेंसरशिप के प्रयास के दौरान भी चेन प्रगति को सक्षम बनाता है।

5 प्रायोगिक परिणाम

सिमुलेशन दिखाते हैं कि बेबीलॉन-संवर्धित PoS चेन बिटकॉइन के $1.4 \times 10^{21}$ हैश/सेकंड के बराबर सुरक्षा शून्य ऊर्जा ओवरहेड के साथ प्राप्त करती हैं। टाइमस्टैम्पिंग सेवा स्टैंडअलोन PoS सिस्टम की तुलना में लंबी दूरी के हमले की व्यवहार्यता को 99.7% कम कर देती है।

6 तकनीकी विवरण

सुरक्षा मॉडल एक बीजान्टिन फॉल्ट टॉलरेंस फ्रेमवर्क का उपयोग करता है जहाँ सफल हमले की संभावना इस प्रकार सीमित है: $P_{attack} \leq \frac{q}{n} \cdot e^{-\lambda t}$ जहाँ $q$ प्रतिकूल स्टेक है, $n$ कुल स्टेक है, $\lambda$ बिटकॉइन की हैश दर है, और $t$ चेकपॉइंट अंतराल है।

7 विश्लेषण फ्रेमवर्क उदाहरण

एक PoS चेन पर विचार करें जिसमें $10 बिलियन कुल स्टेक है। एक हमलावर 30% ($3 बिलियन) प्राप्त कर लेता है लेकिन लंबी दूरी के हमले नहीं कर सकता क्योंकि बेबीलॉन की टाइमस्टैम्पिंग के लिए एक साथ बिटकॉइन के $15 बिलियन माइनिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर पर हमला करने की आवश्यकता होती है, जिससे हमले आर्थिक रूप से अव्यवहारिक हो जाते हैं।

8 भविष्य के अनुप्रयोग

बेबीलॉन सुरक्षित इंटरचेन संचार, स्टेक लॉक-अप अवधि को हफ्तों से घंटों तक कम करना, और नई PoS चेन के लिए बूटस्ट्रैप सुरक्षा सक्षम बनाता है। यह आर्किटेक्चर विकेंद्रीकृत वित्त (DeFi) अनुप्रयोगों का समर्थन करता है जिन्हें PoS दक्षता के साथ बिटकॉइन-स्तरीय सुरक्षा की आवश्यकता होती है।

9 संदर्भ

1. Buterin, V., & Griffith, V. (2019). Casper the Friendly Finality Gadget.
2. Kwon, J. (2014). Tendermint: Consensus without Mining.
3. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
4. Buterin, V. (2021). Why Proof of Stake.
5. Kannan, S., et al. (2022). Cryptoeconomic Security for Proof-of-Stake.

10 मूल विश्लेषण

मुख्य अंतर्दृष्टि: बेबीलॉन ब्लॉकचेन सुरक्षा आर्किटेक्चर में एक प्रतिमान बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है यह मानते हुए कि बिटकॉइन का स्थापित माइनिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर एक अल्प-उपयोगी सार्वजनिक संपत्ति है। मौलिक अंतर्दृष्टि केवल तकनीकी नहीं है—यह आर्थिक है: जब हम मौजूदा $15 बिलियन मूल्य के बिटकॉइन माइनिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर का लाभ उठा सकते हैं, तो सुरक्षा को शुरू से क्यों बनाएँ? यह दृष्टिकोण CycleGAN (Zhu et al., 2017) जैसे प्रोटोकॉल के पीछे की आर्किटेक्चरल दर्शन को दर्शाता है, जिसने प्रदर्शित किया कि मौजूदा संरचनाओं को अतिरिक्त प्रशिक्षण लागत के बिना नए उद्देश्यों के लिए पुनः उपयोग में लाया जा सकता है।

तार्किक प्रवाह: पेपर व्यवस्थित रूप से PoW सुरक्षा और PoS दक्षता के बीच की झूठी द्विभाजन को तोड़ता है। तीन मौलिक PoS कमजोरियों की पहचान करके जिन्हें PoS के भीतर हल नहीं किया जा सकता—लंबी दूरी के हमले, सेंसरशिप प्रतिरोध, और बूटस्ट्रैपिंग समस्याएँ—लेखक बाहरी सुरक्षा एंकर की आवश्यकता स्थापित करते हैं। गणितीय सूत्रीकरण जो दर्शाता है कि कोई भी शुद्ध PoS प्रोटोकॉल बाहरी विश्वास धारणाओं के बिना दंडनीय सुरक्षा प्राप्त नहीं कर सकता, वर्तमान PoS रूढ़िवादिता के लिए विशेष रूप से विनाशकारी है।

शक्तियाँ और कमियाँ: बेबीलॉन का सबसे मजबूत योगदान इसकी सुरुचिपूर्ण क्रिप्टोइकॉनॉमिक सुरक्षा प्रमेय है, जो बिटकॉइन के सिद्ध मॉडल के बराबर मात्रात्मक सुरक्षा गारंटी प्रदान करता है। हालाँकि, यह दृष्टिकोण बिटकॉइन की सीमाओं को विरासत में लेता है—विशेष रूप से इसकी 10-मिनट ब्लॉक समय, जो वास्तविक-समय अनुप्रयोगों के लिए विलंबता मुद्दे पैदा कर सकती है। बिटकॉइन की निरंतर माइनिंग प्रभुत्व पर निर्भरता केंद्रीकरण जोखिम का प्रतिनिधित्व करती है जो कई PoS सिस्टम के विकेंद्रीकृत आदर्शों का खंडन करती है।

कार्रवाई योग्य अंतर्दृष्टि: ब्लॉकचेन डेवलपर्स के लिए, बेबीलॉन तत्काल व्यावहारिक मूल्य प्रदान करता है: नई PoS चेन पर्याप्त स्टेक आकर्षित करने की पारंपरिक मुर्गी-अंडा समस्या के बिना सुरक्षा बूटस्ट्रैप कर सकती हैं। उद्यमों के लिए, यह PoS ऊर्जा लागत पर सिद्ध बिटकॉइन-स्तरीय सुरक्षा के साथ सुरक्षित ब्लॉकचेन तैनाती सक्षम बनाता है। सबसे आशाजनक अनुप्रयोग इंटरचेन सुरक्षा में निहित है—कल्पना करें कॉसमॉस ज़ोन या पोलकाडॉट पैराचेन बिटकॉइन की हैश शक्ति द्वारा सुरक्षित, न कि उनके मूल टोकन अर्थशास्त्र द्वारा। जैसा कि एथेरियम फाउंडेशन शोध में उल्लेख किया गया है, संकर मॉडल ब्लॉकचेन सहमति में अगला विकासवादी कदम का प्रतिनिधित्व करते हैं, और बेबीलॉन आज तक का सबसे गणितीय रूप से कठोर कार्यान्वयन प्रदान करता है।