PoW vs PoS: مقارنة التكلفة الاقتصادية للهجمات

هذه المقالة مترجمة من تقرير صادر عن BitMEX Research، الرابط الأصلي: https://blog.bitmex.com/pow-vs-pos- Economy-cost-to-attack /

الملخص: تقارن هذه المقالة التكاليف الاقتصادية لمهاجمة شبكة PoW (إثبات العمل) ومهاجمة PoS (إثبات العمل) حصة) الشبكة. قمنا بتحليل تكاليف استئجار وشراء الطاقة الحاسوبية/حصص المصالح بشكل منفصل. نحن نصحح الاعتقاد الخاطئ الشائع بأن مهاجمة شبكات PoS تكون بالضرورة أكثر تكلفة بسبب الحاجة إلى شراء الرموز المميزة. لقد خلصنا إلى أنمن الناحية النظرية الفرق في تكلفة مهاجمة هذين النوعين من الشبكات أصغر مما يتخيله الكثير من الناس.

نظرة عامة

تهدف هذه المقالة إلى تحليل ومقارنة الطرق الأكثر اقتصادا لمهاجمة أنظمة إثبات العمل (PoW) وأنظمة إثبات الحصة (PoS)، وخاصة المقارنة الأكثر ملاءمة بين شخصين. من تكاليف الهجوم. لقد كتبنا هذا المقال لأن الآخرين أجروا بعض المقارنات، وخلصوا عمومًا إلى أن أنظمة إثبات الحصة (PoS) أصعب في الهجوم، ولكننا لا نعتقد أن هذه المقارنات مبنية على مقارنة عادلة بين شخصين. في هذه المقالة، نركز على التمييز بين استئجار وشراء قوة الحوسبة/حصص المصالح. نحن نعتقد أنه عند مقارنة التكاليف المالية للهجوم، عليك أن تقرر ما إذا كنت ستفكر في الاستئجار أو الشراء قبل محاولة إجراء مقارنة فردية.

التجربة الفكرية

لنبدأ بتجربة فكرية. في حين أن هذا قد لا يكون واقعيًا، لنفترض أن كامالا هاريس عينت إليزابيث وارين مرشحة لمنصب نائب الرئيس، وفازت كامالا هاريس بالانتخابات الرئاسية الأمريكية لعام 2024 بأغلبية ساحقة. هذا بلا شك كابوس للنظام البيئي للعملات المشفرة. بالإضافة إلى واجباتها المعتادة كنائبة للرئيس، نفترض أن إليزابيث وارن مسؤولة أيضًا عن شؤون العملات المشفرة. لذا قامت بتشكيل قوة لمكافحة العملات المشفرة بميزانية تقدر بمليارات الدولارات لمحاولة إغلاق شبكات العملات المشفرة.

هذه التجربة الفكرية منطقية لأنشبكات العملات المشفرة مصممة بحيث يكون من الصعب إغلاقها قدر الإمكان. لذا دعونا نفكر في الكيفية التي ستنفذ بها إليزابيث وارين هذه الهجمات الباهظة الثمن والتي قد تكون عديمة الجدوى، وكم ستكلف؟ سنقوم بعد ذلك بمقارنة تكلفة مهاجمة Bitcoin ومهاجمة Ethereum.

قواعد العقدة الكاملة والإجماع

يعتقد العديد من الأشخاص أنأحد المزايا الأساسية للبيتكوين مقارنة بالإيثريوم هو العدد الكبير من العقد الكاملة. تلعب هذه العقد، على الرغم من عدم ارتباطها بإنتاج الكتل، دورًا رئيسيًا في فرض قواعد الإجماع. والأهم من ذلك أن تشغيل هذه العقد رخيص جدًا. يقوم العديد من مستخدمي Bitcoin بتشغيل هذه العقد، وربطها بالمحافظ، وتتطور ثقافة مفادها أنه لن تتم ترقية هؤلاء العملاء بسبب التغييرات في قواعد الإجماع ما لم يصل المجتمع بأكمله إلى إجماع ساحق. لا يوجد مثل هذا الوضع في الايثيريوم.

في هذه المقالة، سنحاول تجاهل هذه الميزة الواضحة للبيتكوين مؤقتًا والتركيز على التكاليف النظرية لمهاجمة شبكات إثبات العمل (PoW) وإثبات الحصة (PoS). من الناحية النظرية، يمكن للإيثيريوم أيضًا تعزيز الثقافة والشبكة التي تفرض قواعد الإجماع المشابهة للبيتكوين. لا يمنع إثبات الحصة (PoS) في حد ذاته ذلك، بل إن تشغيل عقدة Ethereum الكاملة التي تم التحقق منها بالكامل يعد أكثر تكلفة بسبب الحاجة إلى التحقق من التوقيعات المرتبطة بعملية التوقيع المساحي. إلى حد ما، مع تجاهل هذا الضعف، فإن الإيثريوم قوي مثل الفولاذ.

هناك مشكلة أخرى يجب معالجتها وهي أنه ردًا على بعض الهجمات الأساسية التي سنوضحها أدناه، صرح الكثيرون في مجتمع Ethereum أن المجتمع سوف اعتماد قواعد الإجماع التي تم تغييرها لمصادرة حصة المهاجم. ولأغراض هذه المقالة، سنفترض أنه لا يمكن لـ Bitcoin أو Ethereum القيام بذلك بكفاءة. وهناك اعتبار آخر وهو أن المهاجمين قد ينجحون في فرض التنسيق والمركزية، وهو ما قد يرغب البعض في تجنبه. ربما نفكر في المستقبل، حيث أصبح الاتفاقان متحجرين، ومن المستحيل تنسيق التغييرات في قواعد الاتفاق دون إحداث انقسامات كبيرة.

تكلفة الهجوم

بافتراض أن سعر البيتكوين يبلغ 60,000 دولار أمريكي، ومكافأة الكتلة البالغة 3.125 بيتكوين، مع احتساب رسوم المعاملات المتواضعة، فإن هذا يعني أن الدخل السنوي للقائم بتعدين البيتكوين يبلغ حوالي 10 دولارات أمريكية مليار. نعتقد أن هذا مقياس أمني بالغ الأهمية ومقياس الأمان الأكثر أهمية. ينفق القائمون بتعدين البيتكوين ما يقرب من 10 مليارات دولار سنويًا، وإذا كنت تريد مهاجمة البيتكوين، فربما تحتاج إلى مطابقة ذلك. ولكن ماذا يعني بالضبط مطابقتها؟ في هذه المقالة سوف نقوم بالتحليل بين الإيجار والشراء.

التأجير

أرخص طريقة لمهاجمة شبكة PoW هي استئجار طاقة الحوسبة. من الناحية النظرية، إذا كان عمال المناجم يكسبون 10 مليارات دولار سنويًا، فسيكون عمال المناجم العقلانيون اقتصاديًا على استعداد لتأجير الطاقة الحاسوبية لك طالما أنك تمنحهم ما يزيد قليلاً عن 10 مليارات دولار سنويًا. قد لا يكون هذا الافتراض واقعيًا، لذا لنفترض أنك بحاجة إلى دفع علاوة بنسبة 20% لجذب القائمين بالتعدين، وهو ما يعادل 12 مليار دولار سنويًا. بالطبع، لا تحتاج في الواقع إلى إنفاق 12 مليار دولار سنويًا لأنه يمكنك كسب 10 مليارات دولار سنويًا عن طريق استئجار الطاقة الحاسوبية. لذلك، يمكن القول أن التكلفة الصافية لاستئجار كامل قوة الحوسبة الخاصة بالبيتكوين تبلغ 2 مليار دولار فقط سنويًا.

الآن، إذا كنت إليزابيث وارين، فأنت بالطبع تحتاج فقط إلى 51% من قوة الحوسبة لشن هجوم وملء السلسلة بكتل فارغة. من ناحية أخرى، عندما يتم تنفيذ مثل هذا الهجوم بنجاح، يمكننا أن نفترض أن سعر البيتكوين سينخفض ​​بشكل كبير. ولذلك، فإن التكلفة الصافية لمثل هذا الهجوم يمكن أن تصل إلى 6 مليارات دولار سنويا، أو استئجار نصف القدرة الحاسوبية بعلاوة 20٪.

وينطبق نفس المنطق أيضًا على المصالح المرهونة. إذا كان إجمالي الاهتمام بالستاكينغ في إيثريوم سيجلب إيرادات سنوية بقيمة 3 مليارات دولار، فيجب أن يكون أصحاب المصلحة العقلانيون اقتصاديًا على استعداد للتخلي عن الرهان المباشر مقابل 3 مليارات دولار من الإيرادات السنوية. مرة أخرى، كما هو الحال مع إثبات العمل (PoW)، نحتاج أيضًا إلى افتراض قسط بنسبة 20٪، وهو ما يعادل 3.6 مليار دولار سنويًا. وهذا يعني أن التكلفة الصافية لتأجير جميع الفوائد المرهونة تبلغ 600 مليون دولار سنويا. أو، إذا أراد أحدهم الهجوم، فربما تكون هناك حاجة إلى ثلث الحصة فقط، لذلك لن يستغرق الأمر سوى 1.2 مليار دولار سنويًا لإيقاف شبكة إثبات الحصة (PoS) تمامًا.

وهكذا، نعتقد أن المقياس الرئيسي القابل للمقارنة عند النظر في التكلفة الاقتصادية للهجوم هو 5 مليار دولار أمريكي للبيتكوين سنويًا مقابل 1.2 مليار دولار أمريكي للإيثريوم سنويًا. إذا قمت بتطبيع القيمة السوقية، فستكون تكلفة الهجوم هي نفسها تقريبًا، أي أعلى بثلاث مرات تقريبًا بالنسبة للبيتكوين مقارنة بالإيثريوم. إنها بالتأكيد ليست مقارنة مثالية، ولكنها في رأينا جيدة بقدر ما تحصل عليه عند محاولة مقارنة التفاح بالتفاح. بالطبع، هناك العديد من الأجزاء المتحركة، بما في ذلك استدامة إيرادات تعدين البيتكوين، على عكس الإصدار الدائم للإيثريوم. ومع ذلك، فإن هذه ليست بالضرورة سمة متأصلة في إثبات العمل (PoW) مقابل إثبات الحصة (PoS) من الناحية النظرية، يمكن أيضًا أن يكون لدى عملات إثبات العمل (PoW) إصدار دائم، أو يمكن أيضًا أن تحاول عملات إثبات الحصة (PoS) الحصول على إيرادات التوقيع بالكامل من رسوم المعاملات.

أما بالنسبة لجدوى هذا النوع من استئجار قوة الحوسبة/حصة الأسهم للهجمات، فلا يحتاج لاعبو Bitcoin ولاعبو Ethereum إلى القلق كثيرًا عن إليزابيث وارن. هذا الهجوم غير واقعي إلى حد ما. في الواقع، إذا بدأ الهجوم، يمكن لأصحاب الأصول استعادة قوتهم الحاسوبية أو حصتهم. قد يشعر أصحاب الأصول بالقلق من احتمال انخفاض قيمة أصولهم في حالة تعرض الشبكة للهجوم. بالطبع، يبدو أن الإيثيريوم والستاكينج يتمتعان بالميزة في هذه المرحلة. تبلغ قيمة ETH المتراكمة 100 مليار دولار، وهو ما يتجاوز قيمة أصول تعدين البيتكوين. ومع ذلك، على الرغم من أهمية رقم 100 مليار دولار، إلا أنه في رأينا ليس مقياسًا رئيسيًا للمقارنة مع البيتكوين، كما أن الإيرادات السنوية أكثر أهمية. من ناحية أخرى، تبلغ القيمة السوقية الحالية لأكبر شركات تعدين البيتكوين المدرجة حوالي 28 مليار دولار. يتحكم عمال المناجم هؤلاء في حوالي ثلث قوة تجزئة البيتكوين، لذا فهي في الواقع قريبة جدًا من تقييم 100 مليار دولار لـ ETH. من ناحية أخرى، قد تكون أسعار عمال مناجم البيتكوين المدرجة بالفعل مبالغ فيها بسبب سرد "الانتقال إلى الذكاء الاصطناعي". ضع في اعتبارك أيضًا أن القيمة السوقية لبيتكوين تزيد عن ثلاثة أضعاف قيمة إيثريوم. لذلك، حتى مع تضمين القائمين بالتعدين المدرجين في الحساب، لا يزال أداء Ethereum يتفوق على مقياس قيمة الأصول هذا بثلاث مرات على الأقل، من حيث النسبة المئوية. لدى أصحاب المصلحة في Ethereum الكثير على المحك، وهو أمر مهم، وربما يكون ثاني أهم مقياس بعد الإيرادات السنوية.

هناك مشكلة صغيرة في التحليل أعلاه وهي أن تأجير طاقة الحوسبة غير الاحتجازية بسيط نسبيًا. يمكن للقائمين بالتعدين توفير شكل من أشكال التحكم في الأجهزة (مع قيود) للمستأجرين عبر الإنترنت ثم إلغاء الوصول من المستأجر في حالة حدوث هجوم. ليس من الممكن بالضرورة تأجير حصتك بطريقة غير وصائية تمامًا، وهو ما يمكن أن يكون ميزة لأنه سيجعل أصحاب المصلحة أقل رغبة في تأجير حصتهم بسبب المخاطر الأكبر. من ناحية أخرى، هذه ليست ميزة لنظام PoS، إذا قام القائمون بالتعدين بتأجير الطاقة الحاسوبية بطريقة يمكن إبطالها بسهولة، فلا داعي للقلق بشأن مخاطر الهجمات المستمرة. بالطبع، هناك فوائد كبيرة لخدمات الستاكينغ غير الحضانة، ويأمل الناس أن بناء مثل هذه الخدمة (التي يدعي منافسو إيثريوم أنهم قاموا ببنائها بالفعل) سيجعل نظام الستاكينغ أكثر مرونة بشكل عام، لكننا نعتقد أنه يجب أن يكون هناك دائمًا قدر كبير من المخاطر، لأن مخاطر العقوبة يجب أن تكون كبيرة بما يكفي حتى يكون الرهان ذا معنى.

الشراء والبناء< / p>

يتضمن النوع التالي من الهجوم الشراء والبناء الفعليين، بما في ذلك شراء أجهزة التعدين والمرافق والكهرباء، أو شراء حصص الرهن العقاري. نحن نفكر أولاً في شراء الفائدة المرهونة.

إذا أرادت ذراع إليزابيث وارن لمكافحة العملات المشفرة مهاجمة إيثريوم، فيمكنها محاولة شراء ثلث حصة إيثريوم ثم إغلاق الشبكة. حاليًا، تبلغ قيمة ثلث حصة ETH 33 مليار دولار. وبطبيعة الحال، إذا حاول شخص ما شراء هذا القدر من الإثيريوم، وخاصة حكومة الولايات المتحدة، فإن السعر سيرتفع بشكل كبير، وبالتالي فإن تكلفة الشراء ستكون أكثر من 33 مليار دولار. لذلك سيكون هذا هجومًا مكلفًا للغاية، وفي رأينا قد تصل التكلفة إلى 100 مليار دولار. إذا نجح الهجوم، فقد يفشل إيثريوم بالطبع، لكن بعض مستخدمي إيثريوم سيصبحون أثرياء في هذه العملية. سيكون تأثير مثل هذا الهجوم على النظام البيئي هائلاً، وستشهد أسعار العملات الرمزية لرموز الإيثيريوم المنافسة انتعاشًا حادًا. الآن بعد أن تم تدمير إيثريوم، سيحاول المضاربون تحديد العملة التي ستحل محل إيثريوم. والأمر الأكثر إثارة للاهتمام هو أن المضاربين سيحاولون التنبؤ بعملة PoS التي ستستثمر فيها إليزابيث وارين بعد ذلك. لذلك،يأتي هذا الهجوم بنتائج عكسية وقد لا يخدم غرض إليزابيث وارن.

الشيء التالي الذي يجب مراعاته هو محاولة الخصم شراء قوة التجزئة في عملات إثبات العمل والوصول إلى 51% من أجل إنتاج كتل فارغة. قد يكون الوصول إلى 51% مكلفًا للغاية ويستغرق وقتًا طويلًا، وربما عدة سنوات. وسيشمل ذلك شراء أجهزة التعدين، وشراء مرافق التعدين، وشراء الكهرباء، وتوظيف الأشخاص لتشغيل تلك المرافق وصيانة أجهزة التعدين. من المهم أن تتذكر أن التقنيات الجديدة يتم تطويرها باستمرار، ويتم إنشاء مرافق جديدة عبر الإنترنت، ويتم تصنيع أجهزة ASIC جديدة، ويتم تطوير شرائح تعدين جديدة. لكي يصل الخصم إلى 51%، قد يكون من الضروري أيضًا المشاركة في وتمويل البحث والتطوير وتصنيع الرقائق ASIC. العديد من العمليات الموصوفة أعلاه محفوفة بالمخاطر للغاية ومخاطر التنفيذ كبيرة. وقد تكون الحكومات أقل فعالية وكفاءة بكثير من القطاع الخاص في إدارة هذه المخاطر وإنفاذها. لذا ربما يتعين على الحكومة أن تنفق أكثر بكثير من إنفاق القطاع الخاص للوصول إلى نسبة 51% بأي قدر من الثقة. ونظراً للتعقيد والمخاطر التي ينطوي عليها الأمر، قد تحتاج الحكومة إلى إنفاق ضعف ما ينفقه القطاع الخاص على الأقل، إن لم يكن أكثر. من وجهة نظرنا، قد يؤدي هذا إلى تكلفة تقترب من 100 مليار دولار على مدى بضع سنوات، وهو نفس المبلغ تقريبًا أو أقل قليلاً من تكلفة شراء ثلث حصة إيثريوم، ولكن مع مخاطر تنفيذ محتملة أكبر بكثير من شراء حصة. هذا مكلف للغاية. وعلى نحو مماثل، فإن القيام بهذا من شأنه أن يؤدي إلى نتائج عكسية، لأنه سيؤدي إلى إهدار كميات هائلة من الطاقة، وهو ما لا يتسق بالضرورة مع أهداف إليزابيث وارين الظاهرية. وبطبيعة الحال، إحدى المزايا التي تستفيد منها الحكومة هي أنه إذا اكتشف القطاع الخاص خطط الحكومة، فقد ينفق القطاع الخاص أقل بسبب انخفاض العائد المتوقع على الاستثمار، مما يجعل الهجمات أرخص.

هنا،أحد العوامل الرئيسية لنظام إثبات العمل (PoW) هو أن المهاجم قد يحتاج إلى إنفاق الأموال بشكل مستمر للحفاظ على الهجوم والحفاظ عليه لفترة طويلة، بينما بالنسبة لنظام إثبات الحصة (PoS)، فإن هذه تكلفة لمرة واحدة بشكل أساسي. يمكن لأصحاب الحد الأقصى من عملة البيتكوين الانتظار بصبر حتى تنتهي أي هجمات. قد يفقد المهاجم في النهاية السيطرة على قوة الحوسبة وقد تتعافى الشبكة. من ناحية أخرى، في نظام إثبات الحصة (PoS)، بمجرد أن يمتلك المهاجم ثلث الحصة، ربما يمكنه قتل السلسلة إلى الأبد. بالطبع، يمكن أن يكون هناك أيضًا شوكة صلبة لتقسيم أموال المهاجم، تمامًا كما يمكن أن يكون لنظام إثبات العمل (PoW) شوكة صلبة لتغيير خوارزمية التجزئة. ولكن على افتراض عدم وجود تغييرات على قواعد الإجماع، فإن ميزة نظام إثبات العمل (PoW) هي أن المهاجم يجب أن يستمر في الدفع للحفاظ على الهجوم، ربما إلى أجل غير مسمى. يرتبط هذا إلى حد ما بما يعتبره أنصار إثبات العمل (PoW) نقطة ضعف رئيسية في أنظمة إثبات الحصة (PoS)، أي عدم الارتباط بالعالم الحقيقي.

خطر المصادرة

الهجوم الأكثر جدوى الذي يمكن أن تقوم به إليزابيث وارن هو محاولة الاستيلاء على ثلث الفوائد المتعهد بها بالقوة أو الوسائل القانونية أو المصادرة نصف قوة الحوسبة. تقع هذه الممارسة خارج نطاق هذه المقالة، التي تركز على استكشاف التكاليف الاقتصادية لأشكال الهجمات الأكثر شيوعًا. ومع ذلك، من المفيد النظر في ما هو أكثر عرضة للمصادرة. فيما يتعلق بالمخاطر، فمن الصعب بشكل مفهوم مصادرة حصص التحوط من أصحاب المصلحة الصغار الذين يستضيفون أنفسهم والذين يستخدمون أجهزتهم المادية الخاصة. يعد نقل المصالح العقارية أمرًا بسيطًا مثل نقل المفتاح الخاص ويسهل نقله عبر الحدود دون اكتشافه. وهذا على النقيض من أجهزة التعدين، التي يمكن اكتشافها ومصادرتها أثناء الشحن. من ناحية أخرى، إذا تم إجراء عملية التوقيع المساحي من خلال خدمة ضمان منظمة، فقد يبدو ذلك أسهل من مصادرة أصول التعدين. لذلك، ليس من الصعب أن نفهم أن يعتمد أمان التعدين بشكل أساسي على ما إذا كانت أصول التعدين موزعة على ولايات قضائية متعددة وما إذا كان حجم المنجم صغيرًا قدر الإمكان. وبالمثل، يعتمد أمان التوقيع المساحي على ما إذا كان المستخدمون يستخدمون أجهزتهم الخاصة للتخزين بشكل مستقل.

بالطبع، إذا صادرت إليزابيث وارين معظم قوة الحوسبة، فقد تتدهور أصول التعدين هذه وتتدهور بمرور الوقت، بينما يمكن للآخرين بناء البنية التحتية بحيث يمكن استعادة الشبكة يومًا ما. على النقيض من ذلك، إذا حصل الخصم على 33% من الحصة، فقد تكون سلسلة إثبات الحصة (PoS) محكوم عليها بالفشل إلى الأبد. في نظام إثبات العمل (PoW)، لديك على الأقل الفرصة لانتظار انتهاء الهجوم، والتخلص من عبء الماضي، واستعادة الشبكة.

الاستنتاج

من المعتقد بشكل عام أنه إذا تم حساب تكاليف الهجوم لشبكة PoW وشبكة PoS بشكل أساسي، فإن تكلفة الهجوم لشبكة PoS تكون أعلى بكثير. في الواقع، في مقارنة غير مكتملة للتكاليف، يكون الفرق أصغر مما توقعه كثيرون، حيث يكون الهجوم على نظام الستاكينغ أكثر تكلفة قليلاً. بشكل عام، يعتمد منطقنا على الافتراضات التالية: لتنظيم شبكة إثبات الحصة (PoS)، تحتاج إلى ثلث حقوق الملكية، وليس 50% من شبكة إثبات العمل (PoW)؛ إن بناء قوة الحوسبة والحفاظ عليها ينطوي على مخاطر تنفيذ أكثر من بناء حقوق الملكية. تعمل هذه العوامل مجتمعة على تخفيف التكاليف المرتفعة لشراء كميات كبيرة من الرموز المميزة في السوق.

بغض النظر عما يعتقده المرء حول مقاومة أنظمة إثبات الحصة (PoS) أو إثبات العمل (PoW) للهجمات الاقتصادية الكلاسيكية، لكي تنجو هذه الشبكات من الهجمات القادمة من البلدان ذات الموارد الجيدة،< قوي> التعدين توزيع أصول التعدين ووكلاء التوقيع المساحي هو المفتاح. لسوء الحظ،لا يزال لدى كل من Ethereum وBitcoin مجال للتحسين في هذا الصدد. على المدى الطويل، قد تعتمد مقاومة الرقابة على الحوافز المالية لمقدمي الخدمات والتوزيع العالمي للطاقة الرخيصة والموثوقة.