Babylon: प्रूफ-ऑफ-स्टेक सुरक्षा को बढ़ाने के लिए बिटकॉइन माइनिंग का पुन: उपयोग

1.1. Proof of Work से Proof of Stake की ओर

Bitcoin की सुरक्षा विशाल कम्प्यूटेशनल हैश पावर (लगभग $1.4 \times 10^{21}$ हैश प्रति सेकंड) द्वारा समर्थित है, जो हमले की लागत को अत्यधिक बनाती है, लेकिन इसकी कीमत भारी ऊर्जा खपत है। इसके विपरीत, Ethereum 2.0, Cardano और Cosmos जैसी Proof of Stake ब्लॉकचेन अधिक ऊर्जा-कुशल हैं और स्लैशिंग जैसे तंत्रों के माध्यम से त्वरित फाइनैलिटी और जवाबदेही जैसी विशेषताएं प्रदान करती हैं। हालांकि, इस परिवर्तन ने नई सुरक्षा चुनौतियां भी पेश की हैं।

1.2. Proof of Stake की सुरक्षा संबंधी समस्याएँ

यह शोध पत्र शुद्ध Proof of Stake प्रणाली द्वाराट्रस्ट-मिनिमाइज़िंग क्रिप्टोइकॉनॉमिक सुरक्षाप्राप्त करने में मौजूद मूलभूत सीमाओं की ओर इशारा करता है:

• Unslashable Long-Range Attack:Attackers can use old, cheaply acquired tokens to rewrite history after stake withdrawal. This is impossible in PoW due to cumulative difficulty.
• Unslashable Censorship and Stalling Attack:कुछ सक्रियता-आधारित हमलों पर आर्थिक दंड नहीं लगाया जा सकता।
• कोल्ड स्टार्ट समस्या:कम टोकन मूल्यांकन वाली नई PoS श्रृंखलाओं में आंतरिक सुरक्षा का अभाव होता है।

लेखक का मानना है कि कोई भी PoS प्रोटोकॉल बाहरी विश्वास धारणाओं पर निर्भर हुए बिना प्रदान नहीं कर सकताजब्त योग्य सुरक्षा。

2.1. मूल संरचना एवं संयुक्त खनन

Babylon खनिक बिटकॉइन के साथसंयुक्त खनन। वे Babylon से संबंधित डेटा (जैसे, PoS चेन चेकपॉइंट) को उस बिटकॉइन ब्लॉक में एम्बेड करते हैं जिसका वे खनन कर रहे हैं। यह Babylon को बिटकॉइन के समान स्तर की सुरक्षा प्रदान करता है, औरशून्य सीमांत ऊर्जा लागत。

2.2. डेटा उपलब्धता टाइमस्टैम्प सेवा

Babylon द्वारा PoS चेन को प्रदान की जाने वाली मुख्य सेवा हैडेटा उपलब्धता टाइमस्टैम्प सेवाPoS चेन निम्नलिखित पर टाइमस्टैम्प लगा सकती है:

• ब्लॉक चेकपॉइंट (फाइनैलिटी के लिए)
• फ्रॉड प्रूफ
• सेंसर किए गए लेन-देन

एक बार डेटा को बेबीलॉन द्वारा बिटकॉइन पर टाइमस्टैम्प किया जाता है, तो यह बिटकॉइन की अपरिवर्तनीयता और सेंसरशिप-प्रतिरोध को विरासत में ले लेता है, जिससे बिटकॉइन को एक शक्तिशाली एंकर के रूप में प्रभावी ढंग से उपयोग किया जाता है।

3.1. क्रिप्टोइकॉनॉमिक सुरक्षा प्रमेय

Babylon द्वारा संवर्धित PoS प्रोटोकॉल की सुरक्षा एकक्रिप्टो-आर्थिक सुरक्षा प्रमेयप्रमेय औपचारिक रूप से वर्णित है। यह तर्कसंगत, आर्थिक रूप से प्रेरित सत्यापनकर्ताओं का मॉडल बनाता है और सुरक्षा या सक्रियता का उल्लंघन करने की लागत (जब्ती दंड को ध्यान में रखते हुए) के आधार पर सुरक्षा को परिभाषित करता है।

3.2. जब्तीयोग्य सुरक्षा एवं सक्रियता

औपचारिक विश्लेषण से पता चलता है कि Babylon इसे प्राप्त कर सकता है:

• Slashable Safety:Any safety violation (e.g., a long-range attack creating conflicting checkpoints) can be proven cryptographically, and the stake of the violating validator can be slashed. The cost of attacking safety exceeds the slashing penalty.
• Slashable Liveness:कुछ श्रेणियों की सक्रिय हमलों (जैसे, लगातार समय-मुहर अनुरोधों की जाँच) को भी पहचानने और दंडित करने योग्य बना दिया गया है।

इससे PoS की सुरक्षा "ईमानदार बहुमत" धारणा से सत्यापन योग्य, अर्थ-आधारित धारणा में परिवर्तित हो जाती है।

4.1. मौलिक विश्लेषण: मूल अंतर्दृष्टि एवं तार्किक संरचना

मुख्य अंतर्दृष्टि:Babylon की चतुराई न केवल हाइब्रिड सहमति में है; बल्कि यह पहचानने में भी है कि Bitcoin की हैश शक्ति एकडूबी लागत, अल्प उपयोग में आने वाली संपत्तियाँBabylon का उद्देश्य Bitcoin से प्रतिस्पर्धा करना या उसे प्रतिस्थापित करना नहीं है, बल्कि PoS की सबसे कठिन समस्या को हल करने के लिए $20 बिलियन से अधिक के उसके सुरक्षा बजट का परजीवी रूप से उपयोग करना है। यह एक क्लासिक "प्रतिस्थापन नहीं, बल्कि सहजीवन" रणनीति है, जो Layer 2 समाधानों जैसे Lightning Network की याद दिलाती है, जो Bitcoin के बेस लेयर का पुनर्आविष्कार किए बिना उसका लाभ उठाते हैं।

तार्किक संरचना:तर्क प्रक्रिया बेहद स्पष्ट है: 1) शुद्ध PoS अकेले जब्ती-योग्य सुरक्षा (यह उनका दावा किया गया एक नकारात्मक परिणाम है) प्राप्त नहीं कर सकता। 2) बाह्य विश्वास (जैसे, सामाजिक सहमति) अटपटा और धीमा है। 3) Bitcoin मौजूदा सबसे महंगा, विकेंद्रीकृत और मजबूत बाह्य विश्वास स्रोत प्रदान करता है। 4) इसलिए, PoS स्टेट को Bitcoin पर टाइमस्टैम्प करके उसकी सुरक्षा विशेषताओं को विरासत में प्राप्त किया जाता है। चरण 3 से चरण 4 तक की तार्किक छलांग ही नवाचार है – मर्ज्ड माइनिंग के माध्यम से इस टाइमस्टैम्पिंग तंत्र को कुशल और क्रिप्टो-आर्थिक रूप से सुसंगत बनाना।

लाभ और कमियाँ:मुख्य लाभ संसाधनों का सुंदर पुन: उपयोग है। यह PoS सुरक्षा का एक फोर्स मल्टीप्लायर है। इसका औपचारिक सुरक्षा मॉडल भी एक महत्वपूर्ण योगदान है, जो Tendermint Core या Algorand सहमति प्रोटोकॉल के विश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले समान कठोर ढांचे को प्रदान करता है। हालाँकि, इस मॉडल की मजबूती काफी हद तक "तर्कसंगत वैलिडेटर" धारणा, और हमले की लागत बनाम जब्ती दंड के सटीक मूल्यांकन पर निर्भर करती है – यह एक जटिल गेम थ्योरी समस्या है। एक प्रमुख कमी Bitcoin परलाइवनेस निर्भरतायदि बिटकॉइन लंबे समय तक भीड़भाड़ या विनाशकारी खामियों का अनुभव करता है, तो सभी जुड़ी हुई PoS श्रृंखलाओं की सुरक्षा कम हो जाएगी। यह एक नया प्रणालीगत जोखिम वेक्टर बनाता है, जो लाइवनेस को बिटकॉइन के प्रदर्शन पर केंद्रित रूप से निर्भर करता है।

Actionable Insights:निवेशकों और निर्माताओं के लिए, Babylon एक नया मूल्यांकन थीसिस बनाता है:Bitcoin as a Security-as-a-Service Platform. PoS chains no longer need to bootstrap security solely from their own market capitalization. This can significantly lower the entry barrier for new chains. In practice, teams should weigh the trade-offs between obtaining slashable security and accepting Bitcoin's approximately 10-minute block time as a lower bound for finality delay. Future roadmaps must address the liveness dependency, perhaps through fallback mechanisms or by leveraging multiple PoW chains (not just Bitcoin).

4.2. तकनीकी विवरण एवं गणितीय अभिव्यक्ति

इसकी सुरक्षा को हमलावर की लागत-लाभ विश्लेषण के माध्यम से समझा जा सकता है। मान लीजिए:

• $C_{attack}$ सुरक्षा हमला (उदाहरण के लिए, लॉन्ग-रेंज रिविज़न) निष्पादित करने की कुल लागत है।
• $P_{slash}$ साबित तौर पर जब्त की जा सकने वाली स्टेक्ड संपत्ति का मूल्य है।
• $R$ हमले का संभावित लाभ है।

एक प्रोटोकॉल क्रिप्टो-आर्थिक सुरक्षा प्रदान करता है यदि यह किसी भी संभव हमले के लिए निम्नलिखित शर्त को पूरा करता है:

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

शुद्ध PoS लॉन्ग-रेंज अटैक में, $P_{slash} \approx 0$ होता है क्योंकि पुरानी स्टेक निकाल ली गई होती है। Babylon, PoS चेन को बिटकॉइन पर फ्रॉड प्रूफ के लिए टाइमस्टैम्प करने की अनुमति देकर $P_{slash}$ को बढ़ाता है, जिससे उल्लंघन निर्विवाद हो जाते हैं और स्टेक (भले ही हाल ही में निकाली गई हो) को अटूट रिकॉर्ड के आधार पर स्लैश किया जा सकता है। लागत $C_{attack}$ में अब PoS चेन के इतिहास को फिर से लिखना भी शामिल है।तथाबिटकॉइन ब्लॉक जिसमें दोषसिद्धि समय-मुहर शामिल है, उसकी लागत गणनात्मक रूप से संभव नहीं है।

समय-मुहर प्रक्रिया में PoS चेन चेकपॉइंट्स की क्रिप्टोग्राफिक प्रतिबद्धता (उदाहरण के लिए, मर्कल रूट) बनाना और संयुक्त खनन के दौरान OP_RETURN आउटपुट या इसी तरह की विधि का उपयोग करके इसे बिटकॉइन ब्लॉकचेन में एम्बेड करना शामिल है।

4.3. विश्लेषणात्मक ढांचा एवं उदाहरण प्रकरण

Scene: एक नया Cosmos-आधारित एप्लिकेशन-विशिष्ट ब्लॉकचेन ("Zone") लॉन्च करना चाहता है, लेकिन इसकी प्रारंभिक टोकन मार्केट कैप कम ($10 मिलियन) है। यह सस्ते लॉन्ग-रेंज अटैक के प्रति संवेदनशील है।

Babylon एन्हांसमेंट प्रोटोकॉल:

1. Zone वैलिडेटर नियमित रूप से (उदाहरण के लिए, प्रत्येक 100 ब्लॉक पर) एक चेकपॉइंट बनाते हैं — एक हस्ताक्षरित ब्लॉक हैश जो चेन की स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है।
2. वे उस चेकपॉइंट को Babylon नेटवर्क को सबमिट करते हैं।
3. एक बेबीलोन माइनर ने बिटकॉइन ब्लॉक खनन करते समय, चेकपॉइंट के मर्कल रूट को कॉइनबेस लेनदेन में शामिल किया।
4. एक बार बिटकॉइन ब्लॉक की पुष्टि हो जाने पर (उदाहरण के लिए, 6 पुष्टि गहराई), इस चेकपॉइंट को Zone द्वारा माना जाता हैअंतिम रूप से निर्धारितइस अंतिमता की सुरक्षा अब बिटकॉइन की हैशिंग शक्ति द्वारा समर्थित है।

हमले का शमन: यदि हमलावर बाद में उस चेकपॉइंट से पहले एक विरोधी श्रृंखला बनाने का प्रयास करता है, तो उन्हें उस बिटकॉइन ब्लॉक के बाद की बिटकॉइन श्रृंखला को भी फिर से लिखना होगा जिसमें टाइमस्टैम्प शामिल है। इसकी लागत Zone की अपनी स्टेकिंग वैल्यू से कई गुना अधिक है, जिससे हमला आर्थिक रूप से अतार्किक हो जाता है। इसके अलावा, चेकपॉइंट पर मूल वैलिडेटर्स के हस्ताक्षर धोखाधड़ी के प्रमाण प्रदान करते हैं, जिनका उपयोग उनकी जमा राशि को जब्त करने के लिए किया जा सकता है, भले ही वे बाद में अनबाउंड हो गए हों।

यह ढांचा सुरक्षा को Zone की अपनी 10 मिलियन डॉलर की स्टेकिंग पर निर्भरता से बदलकर बिटकॉइन के अरबों डॉलर की सुरक्षा पर निर्भर करता है, प्रभावी रूप से बिटकॉइन की सुरक्षा "किराए पर लेता है"।