Original title: Empirická evaluace sobeckých těžebních strategií na různých blockchainech
Translated title: An Empirical Evaluation of Selfish Mining Strategies on Various Blockchains
Authors: Kubík, Ján Jakub ; Košťál,, Kristián (referee) ; Homoliak, Ivan (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2023
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Táto práca si kladie za cieľ posilniť bezpečnosť blockchainu tým, že prehĺbi pochopenie útokov typu sobecké ťaženie v rámci rôznych konsenzuálnych protokolov. Predchádzajúce výskumy sa sústredili na jednotlivé protokoly s jedným útočníkom. Štúdie s viacerými útočníkmi boli len pre konsenzuálny protokol Nakamoto. Na preklenutie tejto medzery bol vytvorený diskrétny, statický, stochastický simulačný framework na analýzu sobecnkého ťaženia s viacerými útočníkmi naprieč rôznymi protokolmi vrátane Nakamoto, Subchain a Strongchain. S použitím tohoto frameworku boli zreprodukované hranice pre úspešný útok na Nakamoto a Strongchain. Ďalej bola zistená hranica pre úspešný útok na Strongchain pre dvoch útočníkov. Pre Subchain bolo nezávisle skúmané sobecké ťaženie na slabých a silných blokoch. Bolo zistené, že len pre silné bloky je sobecké ťaženie ziskové s mierne vyššími hraniciami ako v Nakamoto. Hlavným prínosom tejto práce je vytvorený framework s overenými hranicami a vývojom sobeckého ťaženia pre podporované protokoly. Taktiež tento framework je ľahko rozšíriteľný o nové konsenzuálne protokoly, čo umožňuje hodnotiť odolnosť rôznych Proof of Work protokolov voči útokom typu sobecké ťaženie. The aim of this thesis is to enhance blockchain security by deepening the understanding of selfish mining attacks across various consensus protocols. Previous research was mainly focused on single protocols with one attacker, and limited studies have been conducted on multiple attackers in the Nakamoto consensus protocol. To address this gap, a discrete, static, stochastic simulation framework was developed to analyze selfish mining with multiple attackers in diverse consensus protocols, including Nakamoto, Subchain, and Strongchain. Through the use of this framework, the thresholds for successful selfish mining on Nakamoto were replicated, the Strongchain thresholds were verified, and a new threshold for two attackers in Strongchain was discovered. In the case of Subchain, independent, selfish mining on weak and strong blocks was investigated, revealing profitability in strong blocks with slightly higher thresholds than Nakamoto. The main contribution of this thesis lies in the development of a framework with verified thresholds and the exploration of selfish mining for the studied protocols, which can be easily extended for new consensus protocols, thereby enabling researchers to evaluate a protocol's resilience against selfish mining attacks.
Keywords: bezpečnosť blockchainu; blockchainová sieť; fork v blockchainovej sieti; konsenzuálny protokol; Nakamoto konsenzus; simulačný framework; sobecké ťaženie; Strongchain konsenzus; Subchain konsenzus; viac útočníkov; blockchain network; blockchain security; consensus protocol; fork in blockchain network; multiple attackers; Nakamoto consensus; selfish mining; simulation framework; Strongchain consensus; Subchain consensus

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/211962

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-530227


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses