[发明专利]基于演化博弈的比特币矿池DDoS攻击分析与决策方法在审

专利信息
申请号: 202010767227.4 申请日: 2020-08-03
公开(公告)号: CN111988286A 公开(公告)日: 2020-11-24
发明(设计)人: 魏贵义;应翠雯 申请(专利权)人: 浙江工商大学
主分类号: H04L29/06 分类号: H04L29/06
代理公司: 杭州奥创知识产权代理有限公司 33272 代理人: 王佳健
地址: 310018 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 基于 演化 博弈 比特 币矿池 ddos 攻击 分析 决策 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于演化博弈的比特币矿池DDoS攻击分析与决策方法。本发明首先确定参与者,根据参与者的特征确定策略集,选定影响DDoS攻击及收益的参数并明确参数的含义,计算参与者的收益。然后基于此,构建矿池DDoS攻击演化博弈模型,分析采取发起DDoS攻击策略的矿池占所有矿池的比例的变化。最后求解演化博弈均衡,当前轮次受攻击的矿池选取下一轮的反击策略。本发明将挖矿博弈重复进行的特点纳入考虑,使得多轮次挖矿博弈的分析更切合实际。同时本发明引入DDoS攻击失败的概率,并在计算参与者的收益时使用这一参数,能够更完善地分析矿池博弈过程中策略变化的情况。

技术领域

本发明属于比特币矿池博弈与矿池间的DDoS攻击领域,涉及一种基于演化博弈的分析与决策方法。

背景技术

比特币的激励机制促使矿工进行挖矿,传播自己构造的新区块以获得收益。现如今,矿工大多加入矿池进行挖矿。矿池成为主要的挖矿主体。从理性的角度出发,如果偏离正常的挖矿策略能够为矿池带来更大的收益,那么矿池就有动机不按照比特币系统的规则行事。这种偏离的策略可能是违法行为,例如主动对其它矿池发起DDoS攻击。早在2011年,就有报道称比特币矿池遭到了DDoS攻击。此后,对矿池的DDoS攻击频繁发生。甚至AntPool也曾发布了一个通知,称其受到了大型DDoS攻击。到目前为止,DDoS攻击者仍然会攻击矿池。

博弈论是研究决策主体相互依存、相互竞争的工具。在激励与决策方面,博弈论方法受到广泛应用。Clark和Konrad[1]提出了一个理论模型,在他们的模型中,防御者需要保护很多节点,而攻击者只需要突破一个节点就可以成功。Fultz和Grossklags[2]解决了攻击者在不同决策场景下的策略选择问题。Grossklags等人[3]研究了有限理性条件下不同安全决策的影响。Cremonini和Nizovtsev[4]比较了当攻击者对目标的安全防御措施有不同程度的了解时,攻击者的决策。Cavusoglu等人[5]分析了给定攻击概率时企业的决策。以上研究都与攻击有关且使用了博弈论方法。但是,这些内容与分析都不涉及比特币环境中的攻击与决策。

在比特币环境中,博弈论常被用于分析与矿池攻击有关的内容。基于经典博弈论开展矿池攻击建模分析的研究,按照博弈信息集、行动时序可划分为完全信息静态博弈、完全信息动态博弈、不完全信息静态博弈和不完全信息动态博弈四类。例如,博弈论被用于分析矿池间的块代扣攻击[6]。另有一些与攻击相关的研究集中在比特币系统本身。Barber等人[7]研究了一个末日攻击的特征,该攻击可以通过巨大的算力使整个交易历史失效。Kroll等人[8]研究了当一个局外人要摧毁比特币时比特币挖矿的稳定性。Tang等人[9]认为“要么赢要么没有收获”的奖励方式可能会导致矿工行为不当。以上研究与比特币系统关系密切,但是都没有考虑针对矿池的DDoS攻击行为。

关于矿池间的博弈与矿池的DDoS攻击行为,Vasek等人[10]展示了比特币环境中频繁发生DDoS攻击的经验证据。他们的观点是,一个矿池被攻击的概率与该矿池的算力大小有关。根据这些发现,Johnson等人[11]建立了两个矿池之间的一轮博弈模型。在他们的模型中,两个矿池的可选策略是发起DDoS攻击或者投资算力。他们的模型的一个局限性是只考虑了一轮博弈,缺乏长期影响上的分析。Laszka等人[12]建立了两个矿池相互攻击的模型,考虑了矿工的迁移,并分析了DDoS攻击的长期影响,但是,他们没有考虑在多轮次的博弈中,被攻击矿池的应对策略。

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