ব্যাবিলন: প্রুফ-অফ-স্টেক নিরাপত্তা উন্নত করতে বিটকয়েন মাইনিং পুনর্ব্যবহার

1.1. প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক থেকে প্রুফ-অফ-স্টেকে

বিটকয়েনের নিরাপত্তা বিশাল গণনীয় হ্যাশ শক্তি (প্রায় $1.4 \times 10^{21}$ হ্যাশ/সেকেন্ড) দ্বারা সমর্থিত, যা আক্রমণকে অত্যন্ত ব্যয়বহুল করে তোলে কিন্তু প্রচুর শক্তি ব্যয়ের মাধ্যমে। বিপরীতে, ইথেরিয়াম ২.০, কার্ডানো এবং কসমসের মতো প্রুফ-অফ-স্টেক (PoS) ব্লকচেইনগুলি শক্তি-দক্ষ এবং দ্রুত ফাইনালিটি এবং স্টেক স্ল্যাশিংয়ের মাধ্যমে জবাবদিহিতার মতো বৈশিষ্ট্য প্রদান করে। তবে, এই পরিবর্তন নতুন নিরাপত্তা চ্যালেঞ্জের সৃষ্টি করে।

1.2. প্রুফ-অফ-স্টেক নিরাপত্তা সমস্যা

কাগজটি খাঁটি PoS সিস্টেমে ট্রাস্ট-মিনিমাইজিং ক্রিপ্টোইকোনমিক নিরাপত্তা অর্জনের মৌলিক সীমাবদ্ধতা চিহ্নিত করে:

• নন-স্ল্যাশযোগ্য লং-রেঞ্জ আক্রমণ: আক্রমণকারীরা স্টেক প্রত্যাহারের পর ইতিহাস পুনর্লিখনের জন্য পুরানো, সস্তায় অর্জিত কয়েন ব্যবহার করতে পারে, যা ক্রমবর্ধমান কঠিনতার কারণে PoW-তে অসম্ভব।
• নন-স্ল্যাশযোগ্য সেন্সরশিপ ও স্থবিরতা: লিভনেসের উপর নির্দিষ্ট আক্রমণ অর্থনৈতিকভাবে শাস্তিযোগ্য নয়।
• বুটস্ট্র্যাপিং সমস্যা: কম টোকেন মূল্যায়ন সহ নতুন PoS চেইনগুলির অন্তর্নিহিত নিরাপত্তার অভাব রয়েছে।

লেখকরা দাবি করেন যে কোনও PoS প্রোটোকল বাহ্যিক বিশ্বাসের অনুমান ছাড়া স্ল্যাশযোগ্য নিরাপত্তা প্রদান করতে পারে না।

2.1. মূল স্থাপত্য ও মার্জ মাইনিং

ব্যাবিলন মাইনাররা বিটকয়েনের সাথে মার্জ মাইনিং সম্পাদন করে। তারা ব্যাবিলন-সম্পর্কিত ডেটা (যেমন, PoS চেইন চেকপয়েন্ট) ইতিমধ্যে তারা যে বিটকয়েন ব্লকগুলি মাইন করছে তার মধ্যে এম্বেড করে। এটি ব্যাবিলনকে বিটকয়েনের মতো একই নিরাপত্তা স্তরে প্রদান করে শূন্য প্রান্তিক শক্তি ব্যয়ে।

2.2. ডেটা-উপলব্ধ টাইমস্ট্যাম্পিং পরিষেবা

ব্যাবিলন PoS চেইনগুলিকে যে মূল পরিষেবা প্রদান করে তা হল একটি ডেটা-উপলব্ধ টাইমস্ট্যাম্পিং পরিষেবা। PoS চেইনগুলি টাইমস্ট্যাম্প করতে পারে:

• ব্লক চেকপয়েন্ট (ফাইনালিটির জন্য)
• জালিয়াতির প্রমাণ
• সেন্সর করা লেনদেন

একবার ডেটা ব্যাবিলনের মাধ্যমে বিটকয়েনে টাইমস্ট্যাম্প হয়ে গেলে, এটি বিটকয়েনের অপরিবর্তনীয়তা ও সেন্সরশিপ-প্রতিরোধ ক্ষমতা উত্তরাধিকার সূত্রে পায়, কার্যকরভাবে বিটকয়েনকে একটি শক্তিশালী অ্যাঙ্কর হিসেবে ব্যবহার করে।

3.1. ক্রিপ্টোইকোনমিক নিরাপত্তা উপপাদ্য

একটি ব্যাবিলন-উন্নত PoS প্রোটোকলের নিরাপত্তা আনুষ্ঠানিকভাবে একটি ক্রিপ্টোইকোনমিক নিরাপত্তা উপপাদ্য দ্বারা ধরা পড়ে। এই উপপাদ্যটি যুক্তিসঙ্গত, অর্থনৈতিকভাবে চালিত ভ্যালিডেটরদের মডেল করে এবং স্ল্যাশিং জরিমানাগুলি বিবেচনায় নিয়ে নিরাপত্তা বা লিভনেস লঙ্ঘনের প্রয়োজনীয় ব্যয়ের পরিপ্রেক্ষিতে নিরাপত্তা সংজ্ঞায়িত করে।

3.2. স্ল্যাশযোগ্য নিরাপত্তা ও লিভনেস

আনুষ্ঠানিক বিশ্লেষণ দেখায় যে ব্যাবিলন সক্ষম করে:

• স্ল্যাশযোগ্য নিরাপত্তা: যেকোনো নিরাপত্তা লঙ্ঘন (যেমন, একটি লং-রেঞ্জ আক্রমণ যা একটি দ্বন্দ্বপূর্ণ চেকপয়েন্ট তৈরি করে) ক্রিপ্টোগ্রাফিকভাবে প্রমাণ করা যেতে পারে, এবং অপরাধী ভ্যালিডেটরের স্টেক স্ল্যাশ করা যেতে পারে। নিরাপত্তা আক্রমণের ব্যয় স্ল্যাশিং জরিমানাকে ছাড়িয়ে যায়।
• স্ল্যাশযোগ্য লিভনেস: লিভনেস আক্রমণের নির্দিষ্ট শ্রেণী (যেমন, টাইমস্ট্যাম্পিং অনুরোধের স্থায়ী সেন্সরশিপ) সনাক্তযোগ্য ও শাস্তিযোগ্যও হয়ে ওঠে।

এটি PoS নিরাপত্তাকে একটি "সৎ সংখ্যাগরিষ্ঠ" অনুমান থেকে একটি যাচাইযোগ্য, অর্থনৈতিক অনুমানে নিয়ে যায়।

4.1. মূল বিশ্লেষণ: কেন্দ্রীয় অন্তর্দৃষ্টি ও যৌক্তিক প্রবাহ

কেন্দ্রীয় অন্তর্দৃষ্টি: ব্যাবিলনের প্রতিভা শুধুমাত্র হাইব্রিড কনসেনসাসে নয়; এটি বিটকয়েনের হ্যাশ শক্তিকে একটি ডুবে যাওয়া খরচ, অপর্যাপ্তভাবে ব্যবহৃত সম্পদ হিসেবে চিনতে পারায়। বিটকয়েনের সাথে প্রতিযোগিতা বা প্রতিস্থাপনের পরিবর্তে, ব্যাবিলন পরজীবীর মতো তার $২০+ বিলিয়ন নিরাপত্তা বাজেট কাজে লাগিয়ে PoS-এর সবচেয়ে দুর্বোধ্য সমস্যাগুলি সমাধান করে। এটি একটি ক্লাসিক "প্রতিস্থাপনের উপর সহাবস্থান" কৌশল, যা লাইটনিং নেটওয়ার্কের মতো লেয়ার ২ সমাধানগুলি কীভাবে বিটকয়েনের বেস লেয়ারকে কাজে লাগায় তার কথা মনে করিয়ে দেয়।

যৌক্তিক প্রবাহ: যুক্তিটি অত্যন্ত তীক্ষ্ণ: ১) খাঁটি PoS একা স্ল্যাশযোগ্য নিরাপত্তা অর্জন করতে পারে না (একটি নেতিবাচক ফলাফল যা তারা দাবি করে)। ২) বাহ্যিক বিশ্বাস (যেমন, সামাজিক কনসেনসাস) কদর্য ও ধীর। ৩) বিটকয়েন বিদ্যমান সবচেয়ে ব্যয়বহুল, বিকেন্দ্রীকৃত ও শক্তিশালী বাহ্যিক বিশ্বাসের উৎস প্রদান করে। ৪) অতএব, PoS অবস্থাকে বিটকয়েনে টাইমস্ট্যাম্প করুন যাতে এর নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্যগুলি উত্তরাধিকার সূত্রে পাওয়া যায়। ধাপ ৩ থেকে ৪-এ যাওয়ার যৌক্তিক লাফ হল যেখানে উদ্ভাবনটি অবস্থান করে—মার্জ মাইনিংয়ের মাধ্যমে এই টাইমস্ট্যাম্পিংকে দক্ষ ও ক্রিপ্টোইকোনমিকভাবে সঠিক করে তোলা।

শক্তি ও ত্রুটি: প্রাথমিক শক্তি হল মার্জিত সম্পদ পুনর্ব্যবহার। এটি PoS নিরাপত্তার জন্য একটি বল গুণক। আনুষ্ঠানিক নিরাপত্তা মডেলটিও একটি উল্লেখযোগ্য অবদান, যা টেন্ডারমিন্ট কোর বা আলগোরান্ডের কনসেনসাসের মতো প্রোটোকল বিশ্লেষণে ব্যবহৃত কাঠামোর অনুরূপ একটি কঠোর কাঠামো প্রদান করে। যাইহোক, মডেলের শক্তি ব্যাপকভাবে "যুক্তিসঙ্গত ভ্যালিডেটর" অনুমান এবং আক্রমণের ব্যয় বনাম স্ল্যাশিং জরিমানার সঠিক মূল্য নির্ধারণের উপর নির্ভর করে—একটি জটিল গেম থিওরি সমস্যা। একটি সমালোচনামূলক ত্রুটি হল বিটকয়েনের উপর একটি লিভনেস নির্ভরতা প্রবর্তন। যদি বিটকয়েন দীর্ঘস্থায়ী ভিড় বা একটি বিপর্যয়কর বাগের সম্মুখীন হয়, তবে সংযুক্ত সমস্ত PoS চেইনের নিরাপত্তা হ্রাস পায়। এটি একটি নতুন সিস্টেমিক ঝুঁকি ভেক্টর তৈরি করে, বিটকয়েনের কর্মক্ষমতার চারপাশে লিভনেসকে কেন্দ্রীভূত করে।

কার্যকরী অন্তর্দৃষ্টি: বিনিয়োগকারী ও নির্মাতাদের জন্য, ব্যাবিলন একটি নতুন মূল্যায়ন থিসিস তৈরি করে: বিটকয়েনকে নিরাপত্তা-এজ-এ-সার্ভিস প্ল্যাটফর্ম হিসেবে। PoS চেইনগুলির আর শুধুমাত্র তাদের নিজস্ব বাজার মূলধন থেকে নিরাপত্তা বুটস্ট্র্যাপ করার প্রয়োজন নেই। এটি নতুন চেইনগুলির জন্য প্রবেশের বাধা নাটকীয়ভাবে কমিয়ে দিতে পারে। ব্যবহারিকভাবে, দলগুলির উচিত স্ল্যাশযোগ্য নিরাপত্তা অর্জন এবং ফাইনালিটির জন্য বিটকয়েনের ~১০-মিনিট ব্লক সময়কে একটি লেটেন্সি ফ্লোর হিসেবে গ্রহণের মধ্যে বিনিময় মূল্যায়ন করা। ভবিষ্যতের রোডম্যাপ অবশ্যই লিভনেস নির্ভরতা মোকাবেলা করতে হবে, সম্ভবত ব্যাকআপ প্রক্রিয়া বা শুধুমাত্র বিটকয়েন নয়, একাধিক PoW চেইন কাজে লাগানোর মাধ্যমে।

4.2. প্রযুক্তিগত বিবরণ ও গাণিতিক সূত্রায়ন

নিরাপত্তা একটি আক্রমণকারীর জন্য একটি ব্যয়-সুবিধা বিশ্লেষণের মাধ্যমে ধারণা করা যেতে পারে। ধরুন:

• $C_{attack}$ একটি নিরাপত্তা আক্রমণ (যেমন, লং-রেঞ্জ সংশোধন) চালানোর মোট ব্যয়।
• $P_{slash}$ সেই স্টেকের মূল্য যা ফলস্বরূপ প্রমাণযোগ্যভাবে স্ল্যাশ করা যেতে পারে।
• $R$ আক্রমণ থেকে সম্ভাব্য পুরস্কার।

একটি প্রোটোকল ক্রিপ্টোইকোনমিক নিরাপত্তা প্রদান করে যদি, যেকোনো সম্ভাব্য আক্রমণের জন্য, নিম্নলিখিতটি ধারণ করে:

$C_{attack} + P_{slash} > R$

একটি খাঁটি PoS লং-রেঞ্জ আক্রমণে, $P_{slash} \approx 0$ কারণ পুরানো স্টেক প্রত্যাহার করা হয়েছে। ব্যাবিলন PoS চেইনটিকে বিটকয়েনে একটি জালিয়াতির প্রমাণ টাইমস্ট্যাম্প করতে দিয়ে $P_{slash}$ বৃদ্ধি করে, লঙ্ঘনটিকে অপ্রতিরোধ্য করে তোলে এবং স্টেক (এমনকি যদি সম্প্রতি প্রত্যাহার করা হয়) অপরিবর্তনীয় রেকর্ডের ভিত্তিতে স্ল্যাশযোগ্য করে তোলে। ব্যয় $C_{attack}$ এখন PoS চেইনের ইতিহাস এবং বিটকয়েন ব্লকগুলি উভয়ই পুনর্লিখনের ব্যয় অন্তর্ভুক্ত করে যা অভিযুক্ত টাইমস্ট্যাম্প ধারণ করে, যা গণনীয়ভাবে অসম্ভব।

টাইমস্ট্যাম্পিং প্রক্রিয়ায় PoS চেইনের চেকপয়েন্টের একটি ক্রিপ্টোগ্রাফিক কমিটমেন্ট (যেমন, একটি মার্কেল রুট) তৈরি করা এবং মার্জ মাইনিংয়ের সময় একটি OP_RETURN আউটপুট বা অনুরূপ পদ্ধতির মাধ্যমে বিটকয়েন ব্লকচেইনে এম্বেড করা জড়িত।

4.3. বিশ্লেষণ কাঠামো ও উদাহরণ কেস

পরিস্থিতি: একটি নতুন কসমস-ভিত্তিক অ্যাপ্লিকেশন-নির্দিষ্ট ব্লকচেইন ("জোন") চালু করতে চায় কিন্তু এর প্রাথমিক টোকেন বাজার মূলধন কম ($১০ মিলিয়ন)। এটি একটি সস্তা লং-রেঞ্জ আক্রমণের জন্য ঝুঁকিপূর্ণ।

ব্যাবিলন-উন্নত প্রোটোকল:

1. জোন ভ্যালিডেটররা পর্যায়ক্রমে (যেমন, প্রতি ১০০ ব্লকে) একটি চেকপয়েন্ট তৈরি করে—একটি স্বাক্ষরিত ব্লক হ্যাশ যা চেইনের অবস্থা উপস্থাপন করে।
2. তারা এই চেকপয়েন্টটি ব্যাবিলন নেটওয়ার্কে জমা দেয়।
3. একজন ব্যাবিলন মাইনার, একটি বিটকয়েন ব্লক মাইন করার সময়, চেকপয়েন্টের মার্কেল রুটটি কয়েনবেস লেনদেনে অন্তর্ভুক্ত করে।
4. একবার বিটকয়েন ব্লকটি নিশ্চিত হয়ে গেলে (যেমন, ৬ গভীর), চেকপয়েন্টটি জোন দ্বারা ফাইনালাইজড বিবেচিত হয়। এই ফাইনালিটির নিরাপত্তা এখন বিটকয়েনের হ্যাশ শক্তি দ্বারা সমর্থিত।

আক্রমণ প্রশমন: যদি একজন আক্রমণকারী পরে সেই চেকপয়েন্টের আগে থেকে শাখা তৈরি করে একটি দ্বন্দ্বপূর্ণ চেইন তৈরি করার চেষ্টা করে, তবে তাদের অবশ্যই টাইমস্ট্যাম্প ধারণকারী ব্লক থেকে বিটকয়েন চেইনটিও পুনর্লিখন করতে হবে। এর ব্যয় জোনের নিজস্ব স্টেকিং মূল্যের চেয়ে বহুগুণ বেশি, যা আক্রমণটিকে অর্থনৈতিকভাবে অযৌক্তিক করে তোলে। তদুপরি, চেকপয়েন্টে মূল ভ্যালিডেটরদের স্বাক্ষরগুলি একটি জালিয়াতির প্রমাণ প্রদান করে যা তাদের বন্ড স্ল্যাশ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, এমনকি যদি তারা এরপর আনবন্ড করে থাকে।

এই কাঠামোটি নিরাপত্তাকে জোনের নিজস্ব $১০M স্টেকের একটি ফাংশন থেকে বিটকয়েনের বহু-বিলিয়ন ডলার নিরাপত্তার একটি ফাংশনে রূপান্তরিত করে, কার্যকরভাবে বিটকয়েনের নিরাপত্তা "ভাড়া" দেয়।