基于博弈论的区块截留攻击缓解策略的研究

摘要

随着专用集成电路等专业矿机的出现，比特币网络中节点计算能力增强，挖矿难度也相应增加，矿工加入矿池挖矿成为目前比特币网络挖矿最常见的方式。然而，矿池间存在区块截留攻击的现象，矿池攻击会增加收益，但相互攻击的收益低于互不攻击时的收益，攻击与否是矿池的困境，这就是工作量证明共识算法中的挖矿困境，对应于博弈论中的囚徒困境。 区块截留攻击不仅损害了矿池的利益，而且对比特币网络的稳定构成威胁。而单矿池区块截留攻击的缓解策略不适用于矿池间区块截留攻击，所以本文针对矿池间区块截留攻击的挖矿困境，运用零行列式策略(Zero-determinant,ZD)的子策略：设定策略、敲诈策略和宽容策略，优化困境中矿池收益并优化矿池策略选择，从而缓解攻击。 本文在Python环境下基于重复的囚徒困境模型仿真验证ZD策略子策略的有效性。仿真结果表明，矿池采用设定策略可以单方面控制攻击矿池收益，将其收益控制在互不攻击与相互攻击之间；采用敲诈策略的矿池收益高于攻击矿池收益或与攻击矿池取得相同收益；采用宽容策略可以促使矿池选择不攻击策略，使矿池间博弈出现互不攻击的结果。因此，运用ZD策略的子策略可以提高矿池困境中收益，也可以避免矿池陷入相互攻击的困境，达到缓解攻击的目的。

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中英文缩写词对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 区块截留攻击缓解策略研究现状

1.3 论文研究内容

1.4 论文组织结构

第二章 矿池间区块截留攻击挖矿困境分析

2.1 博弈论与囚徒困境模型概述

2.2 矿池收益计算公式

2.3 矿池算力相同情形

2.4 矿池算力不同情形

2.5 本章小结

第三章 矿池间区块截留攻击挖矿困境优化

3.1 零行列式策略

3.2 挖矿困境的零行列式策略优化

3.3 本章小结

第四章 矿池间挖矿博弈策略选择

4.1 矿池算力相同情形

4.2 矿池算力不相同情形

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献