বিটকয়েনের জন্য একটি নতুন প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক প্রক্রিয়া: বিকেন্দ্রীকরণ ও নিরাপত্তা বৃদ্ধি

1. ভূমিকা ও পটভূমি

বিটকয়েনের মৌলিক নিরাপত্তা তার বিকেন্দ্রীকৃত প্রকৃতি এবং প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) ঐকমত্য প্রক্রিয়ার উপর নির্ভরশীল। তবে, এই গবেষণাপত্রটি একটি গুরুতর ত্রুটি চিহ্নিত করেছে: PoW-এর অন্তর্নিহিত অর্থনৈতিক প্রণোদনা কম্পিউটিং শক্তির কেন্দ্রীভবনের দিকে নিয়ে যায়। লেখক যুক্তি দেন যে, যদি খনিরা লাভ সর্বাধিকীকরণের জন্য যুক্তিসঙ্গতভাবে কাজ করে, তাহলে মাইনিং শক্তি অনিবার্যভাবে অল্প কয়েকজনের হাতে কেন্দ্রীভূত হবে, যা একটি বিপর্যয়কর "৫১% আক্রমণ"-এর ঝুঁকি বাড়িয়ে দেবে, যেখানে একটি একক সত্তা ব্লকচেইন নিপুণভাবে পরিচালনা করতে পারে।

2. বিটকয়েন মাইনিং-এ কেন্দ্রীভবনের সমস্যা

গবেষণাপত্রটি একটি যৌক্তিক প্রমাণ উপস্থাপন করে যা দেখায় যে বর্তমান PoW নকশার অধীনে, মাইনিং খেলাটি একটি বিজয়ী-সবকিছু-নিয়ে-নেয় বাজার। হার্ডওয়্যারে (ASICs) মাপের অর্থনীতি, সস্তা বিদ্যুতের সুযোগ এবং ব্লক পুরস্কার কাঠামো ছোট খনিকদের জন্য অতিক্রমযোগ্য বাধা সৃষ্টি করে, ক্ষমতাকে বড় মাইনিং পুলগুলির দিকে প্রবাহিত করে।

2.1 ৫১% আক্রমণের হুমকি

একটি ৫১% আক্রমণ কেবল তাত্ত্বিক নয়। গবেষণাপত্রটি নিরাপত্তা সীমা নির্ধারণের জন্য সাতোশি নাকামোটোর মূল দ্বিপদী এলোমেলো পদচারণা মডেলের উল্লেখ করে। সংখ্যাগরিষ্ঠ হ্যাশ শক্তি নিয়ন্ত্রণ একজন আক্রমণকারীকে কয়েন দ্বিগুণ ব্যয় করতে এবং লেনদেন নিশ্চিতকরণ বাধা দিতে সক্ষম করে, যা নেটওয়ার্কের প্রতি বিশ্বাস মৌলিকভাবে ভেঙে দেয়। কেন্দ্রীভবনের প্রবণতা সরাসরি এই ধরনের আক্রমণের খরচ ও সম্ভাব্যতা হ্রাস করে।

2.2 অর্থনৈতিক যুক্তিসঙ্গততা ও ক্ষমতা কেন্দ্রীভবন

লেখক যুক্তিসঙ্গত অর্থনৈতিক অভিনেতার অনুমান ব্যবহার করে খনিকদের আচরণ মডেল করেন। একজন খনি i-এর জন্য লাভ ফাংশন সরলীকৃতভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে: $\Pi_i = \frac{h_i}{H} \cdot R - C(h_i)$, যেখানে $h_i$ হল খনির হ্যাশ রেট, $H$ হল মোট নেটওয়ার্ক হ্যাশ রেট, $R$ হল ব্লক পুরস্কার, এবং $C$ হল খরচ ফাংশন। এটি একটি প্রতিক্রিয়া লুপ তৈরি করে যেখানে উচ্চতর $h_i$ উচ্চতর প্রত্যাশিত পুরস্কারের দিকে নিয়ে যায়, যা পুনঃবিনিয়োগ সক্ষম করে এবং আরও $h_i$ বৃদ্ধি করে, ফলে কেন্দ্রীভবন ঘটে।

3. প্রস্তাবিত নতুন প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক প্রক্রিয়া

এটি প্রতিহত করার জন্য, গবেষণাপত্রটি একটি নতুন PoW প্রক্রিয়া প্রস্তাব করে যা "সকল প্রতিভার জন্য কর্মজীবন উন্মুক্ত", "শ্রম অনুযায়ী বণ্টন" এবং "সকল মানুষ সমানভাবে সৃষ্ট" এই নীতির উপর ভিত্তি করে গড়ে উঠেছে।

3.1 মূলনীতি

• প্রবেশের নিম্নতর বাধা: এই প্রক্রিয়াটি আরও ASIC-প্রতিরোধী হওয়ার লক্ষ্য রাখে, যাতে হার্ডওয়্যারের একটি বিস্তৃত সেট (যেমন, ভোক্তা গ্রাফিক্স কার্ডের দক্ষ ব্যবহার) থেকে অংশগ্রহণ সম্ভব হয়।
• বৃহৎ আকারে হ্রাসমান রিটার্ন: প্রস্তাবিত অ্যালগরিদম পুরস্কার ফাংশনকে পরিবর্তন করে অ-রৈখিকতা প্রবর্তন করে, যাতে সূচকীয়ভাবে বর্ধিত হ্যাশ শক্তির প্রান্তিক সুবিধা হ্রাস পায়।
• সাইবিল আক্রমণ প্রতিরোধ: নকশাটি অনেক নকল পরিচয় (সাইবিল আক্রমণ) তৈরি করা আক্রমণকারীদের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ বজায় রাখে, পাশাপাশি একক সত্তার আধিপত্য নিরুৎসাহিত করে।

3.2 প্রযুক্তিগত নকশা ও গাণিতিক ভিত্তি

যদিও PDF-এ বিস্তারিত অ্যালগরিদমিক বিবরণের অভাব রয়েছে, প্রস্তাবিত প্রক্রিয়াটি একটি পরিবর্তিত পুরস্কার ফাংশন বোঝায়। নীতিগুলি দ্বারা অনুপ্রাণিত একটি সম্ভাব্য সূত্র হতে পারে: $R_i = R \cdot \frac{f(h_i)}{\sum_{j=1}^{N} f(h_j)}$, যেখানে $f(h_i)$ একটি উপ-রৈখিক ফাংশন (যেমন, $f(h_i) = \log(1 + h_i)$ বা $f(h_i) = \sqrt{h_i}$)। এটি বিটকয়েনের রৈখিক পুরস্কার $\frac{h_i}{H}$-এর বিপরীত। উপ-রৈখিক $f(h_i)$ অত্যন্ত বৃহৎ $h_i$-এর সুবিধাকে সীমিত করে।

উদাহরণ কাঠামো (কোড নয়): তিনজন খনিক সহ একটি সরলীকৃত সিমুলেশন বিবেচনা করুন: অ্যালিস (৪০% হ্যাশ শক্তি), বব (৩৫%), এবং ক্যারল (২৫%)। স্ট্যান্ডার্ড PoW-এর অধীনে, তাদের পুরস্কারের সম্ভাবনা যথাক্রমে ০.৪, ০.৩৫, ০.২৫। প্রস্তাবিত বর্গমূল-ভিত্তিক PoW-এর অধীনে, কার্যকর ওজন হয়ে যায় $\sqrt{0.4}\approx0.63$, $\sqrt{0.35}\approx0.59$, $\sqrt{0.25}=0.5$। স্বাভাবিকীকরণের পর, তাদের সম্ভাবনা হয়ে যায় প্রায় ~০.৩৭, ০.৩৪, ০.২৯, যা কার্যকরভাবে অ্যালিসের কাছ থেকে ক্যারলের দিকে প্রভাব পুনর্বণ্টন করে।

4. বিশ্লেষণ ও মূল্যায়ন

4.1 শক্তি ও তাত্ত্বিক উন্নতি

• উন্নত বিকেন্দ্রীকরণ: পুরস্কার বক্ররেখাকে সমতল করে, এই প্রক্রিয়াটি ভৌগোলিক এবং সত্তা-বৈচিত্র্যপূর্ণ মাইনিং ল্যান্ডস্কেপ গড়ে তুলতে পারে।
• হ্রাসকৃত ৫১% আক্রমণের পৃষ্ঠভূমি: কার্যকর শক্তির ৫১%-এর বেশি কেন্দ্রীভূত করা অর্থনৈতিকভাবে অযৌক্তিক করে তোলা সরাসরি মূল নিরাপত্তা হুমকির সমাধান করে।
• দার্শনিক সঙ্গতি: এটি বিটকয়েনকে সমতাবাদী নীতির সাথে পুনরায় সংযুক্ত করার চেষ্টা করে যা এর সাইফারপাঙ্ক উৎসের সাথে অনুরণিত হয়।

4.2 সম্ভাব্য ত্রুটি ও বাস্তবায়ন চ্যালেঞ্জ

• নিরাপত্তা-কর্মক্ষমতা বিনিময়: PoW-তে যেকোনো পরিবর্তন কঠোরভাবে যাচাই করা আবশ্যক। CycleGAN গবেষণাপত্রে (Zhu et al., 2017) উল্লিখিত হিসাবে, নতুন স্থাপত্যরূপগুলি অপ্রত্যাশিত ব্যর্থতার মোডগুলি আবিষ্কার করার জন্য ব্যাপক পরীক্ষার প্রয়োজন। একটি নতুন PoW অপ্রত্যাশিত দুর্বলতা প্রবর্তন করতে পারে।
• গ্রহণযোগ্যতার বাধা: এটি বাস্তবায়নের জন্য একটি হার্ড ফর্ক প্রয়োজন, যা বিদ্যমান খনি কনগ্লোমারেটগুলির তীব্র বিরোধিতার মুখোমুখি হবে যারা বর্তমান অবস্থা থেকে উপকৃত হয়, এটি একটি ক্লাসিক সমন্বয় সমস্যা।
• নতুন আক্রমণ ভেক্টরের সম্ভাবনা: জটিল পুরস্কার ফাংশনগুলি ভিন্নভাবে খেলায় পরিণত হতে পারে। ফেডারেল রিজার্ভ আর্থিক ব্যবস্থার স্থিতিশীলতার উপর যেমন বিশ্লেষণ করে, তেমনই অবিরত বিশ্লেষণের প্রয়োজন হবে।

5. ভবিষ্যতের প্রয়োগ ও গবেষণার দিকনির্দেশ

বর্ণিত নীতিগুলির বিটকয়েনের বাইরেও প্রভাব রয়েছে:

• পরবর্তী প্রজন্মের ক্রিপ্টোকারেন্সি: নতুন প্রকল্পগুলি (যেমন, যেগুলি প্রুফ-অফ-স্টেক ভেরিয়েন্ট ব্যবহার করে) "প্রভাবের উপর হ্রাসমান রিটার্ন"-কে একটি মূল নকশা প্যারামিটার হিসাবে একীভূত করতে পারে।
• বিকেন্দ্রীকৃত স্বায়ত্তশাসিত সংস্থা (DAO): DAO-তে শাসন প্রক্রিয়াগুলি একইরকম ধনতান্ত্রিক ঝুঁকির মুখোমুখি হয়। টোকেন ধারণের উপর ভিত্তি করে উপ-রৈখিক ভোটিং শক্তির ধারণাটি তিমি আধিপত্য প্রতিরোধে প্রয়োগ করা যেতে পারে।
• হাইব্রিড ঐকমত্য মডেল: ভবিষ্যতের গবেষণা প্রস্তাবিত প্রক্রিয়ার সমতাবাদী লক্ষ্যগুলিকে অন্যান্য নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্য, যেমন যাচাইযোগ্য বিলম্ব ফাংশন (VDFs) এর সাথে একত্রিত করে অর্থ ও সরবরাহ শৃঙ্খলায় উচ্চ-মূল্যের অ্যাপ্লিকেশনের জন্য শক্তিশালী, বিকেন্দ্রীকৃত লেজার তৈরি করতে পারে।
• নিয়ন্ত্রক বিবেচনা: কেন্দ্রীয় ব্যাংকগুলি CBDC অন্বেষণ করার সাথে সাথে, যেসব নকশা স্বভাবতই কেন্দ্রীভবন নিরুৎসাহিত করে, সেগুলি বেসরকারি নিয়ন্ত্রণ থেকে সৃষ্ট পদ্ধতিগত ঝুঁকি সম্পর্কে উদ্বিগ্ন নিয়ন্ত্রকদের কাছে বিকেন্দ্রীকৃত নিষ্পত্তি স্তরগুলিকে আরও গ্রহণযোগ্য করে তুলতে পারে।

6. তথ্যসূত্র

1. Nakamoto, S. (2009). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
2. Bonneau, J., Miller, A., Clark, J., Narayanan, A., Kroll, J. A., & Felten, E. W. (2015). SoK: Research Perspectives and Challenges for Bitcoin and Cryptocurrencies. IEEE Symposium on Security and Privacy.
3. Narayanan, A., Bonneau, J., Felten, E., Miller, A., & Goldfeder, S. (2016). Bitcoin and Cryptocurrency Technologies. Princeton University Press.
4. Gervais, A., Karame, G. O., Wüst, K., Glykantzis, V., Ritzdorf, H., & Capkun, S. (2014). On the Security and Performance of Proof of Work Blockchains. ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security.
5. Zhu, J. Y., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks. IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV).
6. Beikverdi, A., & Song, J. (2015). Trend of Centralization in Bitcoin's Distributed Network. IEEE/ACIS International Conference on Software Engineering, Artificial Intelligence, Networking and Parallel/Distributed Computing (SNPD).