[发明专利]区块链中的一种半自私挖矿策略

说明书

本发明公开了区块链中一种半自私挖矿策略，旨在降低自私矿工在自私挖矿过程中被发现的概率，提高他们的挖矿收益。与此同时，考虑实际矿池的算力分布，在给定参数下，半自私挖矿方法的收益明显高于传统自私挖矿算法。其技术要点是，自私矿工在采取自私挖矿的过程中，会分出部分算力进行诚实挖矿，这部分算力被称为半自私矿工（semi‑selfish miner）。与自私矿工的策略不同，半自私矿工始终在公链上挖矿。对于诚实矿工来说，其只能够观察当前已公开的区块，即，诚实矿工不能够观察到私链上的区块信息。半自私挖矿策略可以最大程度地降低自私矿工被发现的概率，同时保障自私矿工能够获得更大的相对收益。

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；