Modelo: Componentes de la recompensa por bloque según el modelo de incentivo a la minería de la red
Parte 3: Desmitificación de los componentes del Modelo de Incentivos Mineros de la Red Conflux y cómo se calculan las recompensas mineras en la red.
En la segunda parte de nuestra serie sobre el modelo económico, hablamos de cómo Conflux Network pretende incentivar eficazmente los distintos roles dentro del ecosistema y distribuir adecuadamente los limitados recursos informáticos y de almacenamiento en la cadena.
En la fase inicial, los constructores directos y los contribuyentes del ecosistema son recompensados por mejorar constantemente el ecosistema y sentar una base sólida para todo el ecosistema durante la fase de arranque en frío.
En la fase operativa, los encargados del mantenimiento del sistema se sienten inspirados para promover la actualización continua del sistema; los colaboradores del ecosistema son alentados a generar constantemente valor para el ecosistema. Mientras tanto, se promueve la configuración autoadaptativa de los recursos del sistema Conflux mediante la comercialización de los recursos del sistema.
Los mineros, los principales encargados de mantener el sistema Proof of Work (PoW), son los principales responsables de confirmar las transacciones registradas en el sistema. Tienen un papel importante para la estabilidad del sistema. Los incentivos son la principal fuente de ingresos de los mineros, por lo que el diseño del modelo de incentivos de los mineros afecta directamente a la sostenibilidad del sistema.
Entonces, ¿cómo diseñan las principales cadenas sus modelos de incentivos para los mineros?
Para todas las cadenas públicas, especialmente para las basadas en PoW, es crucial diseñar un mecanismo de incentivos razonable para animar a todos los participantes a cumplir las reglas. El diseño del mecanismo de incentivos de Bitcoin es uno de los factores centrales de su éxito. La gente dice que la base de la seguridad de Bitcoin es que más de la mitad de sus mineros son “buenos personajes”. Pero en realidad, los mineros buscan beneficios. No son “buenos personajes” y no tienen la virtud de la “honestidad”. La única razón por la que se comportan con honestidad es porque pueden obtener el mayor beneficio por ser un “buen” personaje según el modelo de incentivos de Bitcoin.
Según el mecanismo de incentivos de Bitcoin, los mineros pueden obtener una cierta cantidad de Bitcoins como recompensa por cada bloque minado en la cadena más larga. Al principio, la recompensa por cada bloque es de 50 BTC. Después de cada 210.000 bloques minados, la recompensa por bloque se reducirá a la mitad. Hasta el 12 de mayo de 2020, la recompensa por bloque de Bitcoins se ha reducido a la mitad tres veces, por lo que ahora es de 6,25 BTC por bloque.
Los ingresos de los mineros de Ethereum también consisten en recompensas por bloque y comisiones por transacción, pero tiene algunas diferencias con respecto a Bitcoin:
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La recompensa básica por bloque de Ethereum no se reduce a la mitad como la de Bitcoin. En la fase inicial, la recompensa básica por bloque de Ethereum era de 5 ETH. En el hard fork de Byzantium en 2017, se activó el EIP 649 (Propuesta de Mejora de Ethereum), y entonces la recompensa por bloque se redujo a 3 ETH. Más tarde, el EIP 1234 redujo aún más la recompensa a 2 ETH.
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Para fijar el precio de los recursos informáticos consumidos por los contratos inteligentes, cuando los usuarios inician transacciones en Ethereum, no especifican directamente la tasa de transacción, sino que ofrecen un precio unitario de la tasa de transacción, que se denomina precio del gas. Cuando se ejecuta la transacción, el gas utilizado se computa según la cantidad real de cálculo. La cantidad de gas utilizado multiplicada por el precio del gas es la tasa de transacción que Ethereum cobrará finalmente por cada transacción.
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Ethereum genera bloques más rápidamente, por lo que habrá más bifurcaciones. Para ofrecer una mejor experiencia a los mineros, Ethereum introdujo el concepto de “tío bloque”. Además del bloque padre, cada bloque puede elegir hasta dos “uncle blocks” y el minero puede obtener 1/32 adicional de las recompensas básicas por cada uncle block. Las transacciones en el bloque tío elegido por el bloque pivote no se ejecutarán, ya que no comparte el rendimiento con el sistema. Pero el minero todavía puede obtener una cierta recompensa por ello con la cantidad de:
(8 + la altura del bloque del tío - la altura del bloque de la cadena pivotante)/8 * recompensas del bloque básico.
A continuación, tomaremos el mecanismo de consenso Conflux como ejemplo para analizar la cadena pública PoW con estructura de gráfico de árbol y hablaremos de nuestras soluciones.
¿Por qué el mecanismo de incentivos de Bitcoin no está disponible en la estructura tree graph?
La red Conflux preserva todos los bloques para optimizar el rendimiento de las transacciones utilizando plenamente el ancho de banda de la red, así como para evitar que los atacantes descarten los bloques de los mineros honestos mediante la manipulación de la estructura del gráfico de árbol. Con este diseño, si adoptamos la regla de Bitcoin o Ethereum que ofrece una recompensa fija por cada nuevo bloque, nos enfrentaremos al problema que llamamos “ataque de coste cero”.
Considere que en la red Bitcoin, un atacante está intentando minar una cadena de bifurcación para competir con la cadena pivote (la cadena más larga). Si el atacante tiene éxito, puede obtener todas las recompensas por los bloques de la cadena de bifurcación; pero si falla, toda la cadena de bifurcación que minó será descartada, y no obtendrá nada de ella. En el proceso, se consume una gran cantidad de potencia de cálculo, se desperdicia un alto coste de electricidad y el atacante también se arriesga a perderlo todo. El coste de lanzar un ataque de este tipo a la red Bitcoin es considerable.
Si la red Conflux emplea una recompensa fija como Bitcoin, el atacante, incluso si el ataque falla, puede seguir obteniendo la misma recompensa de bloque que los mineros normales de la red porque Conflux preserva todos los bloques. En tal circunstancia, las recompensas fijas por bloque significan que los atacantes fallidos no serán castigados.
El atacante fallido no puede cambiar el orden de las transacciones ni conseguir un gasto doble, pero esto no significa que no haya puesto en peligro la seguridad y la estabilidad del sistema. Por un lado, si los atacantes fallidos no serán castigados, los mineros pueden no tener suficiente motivación para cumplir estrictamente las reglas de generación de bloques y de referencia. En cualquier momento pueden tomar un atajo. Y, por último, la potencia de cálculo que respeta las reglas puede no cumplir con la proporción requerida para garantizar la seguridad del sistema. Por otro lado, aunque un ataque fallido no ponga en peligro la seguridad de las transacciones confirmadas, sí influye en la convergencia de la estructura del gráfico de árbol. La consecuencia directa es que las transacciones realizadas durante el ataque tardan más en ser confirmadas, y la estructura del gráfico de árbol también se volverá más complicada y difícil de mantener.
No queremos que los mineros violen casualmente las reglas de consenso e incluso intenten lanzar ataques simplemente porque el mecanismo de incentivos no castiga los intentos de ataque. Por lo tanto, al diseñar el mecanismo de incentivos hemos tenido muy en cuenta cómo detectar y castigar los presuntos “intentos de ataque”. La solución final es castigar el bloque que no se propaga a tiempo, ya sea cuando no se propaga a tiempo después de la generación o cuando ignora deliberadamente algunos de los bloques que ha recibido como generados.
Mediante la adopción de una estructura única de gráfico de árbol, Conflux Network mejora el rendimiento de los sistemas de blockchain basados en PoW que procesan transacciones no conflictivas en bloques concurrentes. De este modo, Conflux mejora la eficiencia del sistema sin comprometer la seguridad ni la descentralización.
Al igual que en Bitcoin y Ethereum, las recompensas de minería en la red Conflux también incluyen recompensas por bloque y comisiones por transacción. Más allá de los incentivos básicos de minería, las recompensas por mantenimiento de almacenamiento son una parte
adicional de los ingresos de los mineros en Conflux. En este artículo, hablaremos de los componentes de la recompensa por bloque.
La recompensa por bloque está determinada por la recompensa básica por bloque y el coeficiente de penalización:
Recompensa en bloque = Recompensa básica en bloque * (1-Coeficiente de penalización).
El número concreto de la recompensa básica por bloque se revelará en el libro blanco económico que se publicará en breve. Por ahora, podemos revelar que la recompensa básica por bloque se decide por el número total de bloques generados en el sistema Conflux Network. Cuanto más tiempo funcione el sistema, menor será la recompensa básica.
Como la Red Conflux no descarta ningún bloque, incluso los bloques generados por los atacantes se conservarán.
Por lo tanto, Conflux distribuye la recompensa de cada bloque tras deducir un cierto coeficiente de la recompensa básica para castigar los intentos de ataque. Esperamos que el coeficiente de penalización de los bloques honestos sea bajo mientras que el de los bloques de ataque sea alto.
Para establecer el coeficiente de penalización de forma razonable, tenemos que analizar los comportamientos de los atacantes. En la figura siguiente, utilizamos un ejemplo para demostrar que, si un atacante desea crear una cadena de bifurcación, necesita ignorar a propósito la existencia de ciertos bloques.
Un ejemplo de un atacante que intenta minar en la cadena bifurcada de Conflux Network.
Para describir de forma más específica este mecanismo, debemos recordar primero un concepto denominado “anticoncepto”. En el grafo acíclico dirigido (DAG), si no hay un camino dirigido entre dos bloques, entonces son el anticoncepto del otro. Si vemos la relación mostrada por las aristas dirigidas como una relación de orden temporal o de causalidad, entonces los anticonobloques son los bloques cuyas relaciones no pueden establecerse mediante aristas dirigidas.
Por ejemplo, en la siguiente figura, B y C son anticonos entre sí.
En la red Conflux, la recompensa por bloque de un bloque es relevante para el número de sus antibloques. Cuantos más bloques anticonceptivos, menor será su recompensa.
Cuando un atacante genera un “bloque malicioso”, todos los bloques que ignore a propósito se convertirán en los anticonceptivos del bloque malicioso, lo que supondrá una penalización económica para el atacante al reducir su recompensa por bloque. Además, la penalización es permanente. Aunque su ataque tenga éxito y los bloques maliciosos se conviertan en la cadena pivote, su relación y el número de sus antibloques seguirán siendo los mismos.
En la minería egoísta -otra forma de ataque- el atacante puede ocultar deliberadamente los nuevos bloques durante algún tiempo antes de su propagación para que el tiempo de minería de otros mineros en la cadena pivote se reduzca, y el atacante tenga una mayor ventaja en la cadena pivote. Observando la estructura del gráfico de árbol de todos los bloques en Conflux, las estructuras formadas por los ataques de bifurcación y la minería egoísta son similares. Por lo tanto, desde la estructura, los ataques de bifurcación y la minería privada son indistinguibles. Tienen los mismos resultados: una propagación lenta y un elevado número de bloques anticonceptivos. Pero en realidad, no es necesario diferenciar un ataque de bifurcación o la minería egoísta. Sólo necesitamos un castigo.
En el sistema actual de la Red Conflux, el castigo de un bloque b debido a los anticonceptivos se resuelve según los siguientes pasos:
En un entorno de red normal, un nuevo bloque de un minero honesto suele tener menos de 5 antibloques. En otras palabras, la pérdida de un minero honesto será inferior al 0,25% de la recompensa básica del bloque. Sin embargo, para los atacantes, a medida que aumenta el tiempo y el número de bloques que ocultan, las recompensas por bloque que reciben se reducen drásticamente. Con el aumento de bloques ocultos, el número de bloques anticonceptivos de los mineros honestos también aumenta, pero su recompensa de bloque no se verá muy afectada porque originalmente sólo tenían unos pocos bloques anticonceptivos.
Nuestro experimento demuestra que durante un ataque de bifurcación, la recompensa por bloque se verá influida por el tiempo de ocultación de bloques (retención). En la figura siguiente, el eje horizontal representa el tiempo de ocultación de bloques (tiempo de retención), y el eje vertical representa la relación entre la “ganancia real” del atacante y la “ganancia por comportamiento honesto”. Los cuatro colores corresponden a que el atacante controla el 10%, el 20%, el 30% y el 40% de la potencia de cálculo de toda la red. Se puede observar que a medida que aumenta el tiempo de ocultación de bloques, la recompensa por bloque del atacante disminuye bruscamente, y finalmente se reducirá a 0 después de 1 o 1,5 minutos.
Sanción por retención de bloques.
En el siguiente artículo, presentaremos cómo está diseñado el Mecanismo de Recompensa de Transacciones del Modelo de Incentivos Mineros de la Red Conflux.
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Traducido por @CryptoShimy revisado por @alex