Mitigation of selfish mining attack using dynamic difficulty adjustment algorithm

doi:10.1007/s12083-025-02064-y

2025-07-07

PRE

Shriniwas P. Patil *

Keyur Parmar *

DOI：10.1007/s12083-025-02064-y

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摘要

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比特币依赖于大多数矿工诚实地遵循比特币协议，以确保收益的公平分配。然而，观察到采用自私挖矿策略的合谋矿工获得的收益大于其公平份额。自私挖矿者操纵比特币网络的难度值。通过操纵难度值，自私挖矿者通过减少诚实矿工的收益来增加自身收益。传统的难度调整算法（DAAs）通过增加盈利等待时间（PWT）来缓解自私挖矿攻击。当自私挖矿者的PWT增加时，自私挖矿的风险也随之增加，因为自私挖矿者需要在诚实矿工之前发布其区块。如果诚实矿工发布的区块使自私挖矿者的隐藏区块失效，那么自私挖矿者最终将没有任何收益。因此，这降低了采用自私挖矿策略的吸引力。尽管传统DAAs增加了自私挖矿者的PWT，但仍有方法可以进一步增加PWT。本文提出了一种动态难度调整算法（DDAA），通过增加自私挖矿者的PWT来劝阻他们。我们分析了所提出的算法并与传统DAAs进行了比较。据我们所知，所提出的DDAA是第一种通过显著延长PWT来劝阻自私挖矿者的算法。具体而言，当一个算力占比为45%的挖矿池采用自私挖矿策略时，分别需要约650小时、900小时和1850小时才能在使用比特币的DAA、Zeno的DAA以及所提出的DDAA下实现盈利。因此，所提出的DDAA相比比特币的DAA和Zeno的DAA，分别将PWT增加了286%和206%。所提出的DDAA降低了区块生成率（BGR），这反过来减少了自私和诚实矿工的收益。然而，我们讨论认为，由于BGR降低导致的收益减少与劝阻自私挖矿者相比是微不足道的。

Keyword:

Bitcoin

Blockchain

Selfish mining pool

Difficulty adjustment algorithm