一种智能的纯理性贿赂自私挖矿攻击算法制造技术

本发明专利技术针对现有区块链中策略性攻击的问题，利用机器学习的思想，考虑纯理性矿工和智能攻击者存在的情况下，对于策略性攻击的影响，公开了一种新的自私挖矿算法：Intelligent Bribery Selfish Mining（IPBSM）。旨在构造一个基于纯理性矿工参与的贿赂自私挖矿模型，攻击者可以通过机器学习降低攻击区块链系统的算力阈值，从而提高攻击者破坏系统的动机。其技术要点是：智能攻击者通过强化学习与外部环境交互选择最优策略，将他们与外部环境的交互过程规范为马尔科夫过程，利用强化学习去寻找最大化自身收益的最优策略。实验结果表明，IBSM算法和SM1相比较，具有更低的算力阈值和更高的相对收益。该算法能够有效的提高私自挖矿攻击的成功率，破坏区块链系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种智能的纯理性贿赂自私挖矿攻击算法
本专利技术属于隐私保护领域，涉及区块链、自私挖矿、机器学习等技术，在提高攻击者智能性的同时，在纯理性的环境下，提出了阈值更低的攻击算法，发现了区块链系统中共识机制的漏洞，为进一步提高区块链系统的安全性提供了一种新思路。
技术介绍
在比特币系统中，矿工把生成的交易打包到一个区块中，通过共识协议推举记账权节点，将该新生成的区块添加到分布式账本（即，区块链）中，从而获得交易费和出块奖励。由于比特币具有很高的经济价值，引起了很多人（尤其是一些攻击者）的注意。需要注意的是，算力较高的矿工，生成新区块的能力也较强，在共识协议中获得记账权的概率也较大。一种比较极端的情况是，当攻击者拥有绝大多数算力（>51%）时，就能够进行51%攻击，通过分叉任意更改账本信息，从而获取非法收益（例如doublespending）。在区块链中，分叉主要分为两种情况：正常分叉和恶意分叉。正常分叉是由协议修改或者多个诚实矿工同时发现新区块造成的。恶意分叉则是由攻击者通过某些攻击算法，为了获得更多收益故意造成的分叉。拥有少数算力的矿工集中他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.假设在公链上挖矿的收益为R

【技术特征摘要】
1.假设在公链上挖矿的收益为Rpu，在私链上挖矿的收益为Rpr，当攻击者选择IBSM时，理
性矿工在公链上挖矿的收益为Rpu，但在私链上挖矿的收益就变成了Rpr+negl(n)，因为，因此，对于理性矿工来说，会偏离标准共识协议，选择收益更大的私链
进行工作，使公链上的区块成为无效区块，增大了攻击者的收益；
通过ReinforcementLearning为算法建立了马尔科夫模型，模型定义为一个四元组，其中S表示状态集合，A表示动作集合，P表示状态概率转移矩阵，R是奖励矩阵；
接下来的部分将分别对M进行详细描述：
（1）动作集合A：动作集合A表示攻击者能够在某一状态时可选策略的集合：
（a）Adopt：攻击者接受诚实链，丢弃私有链，选择在诚实链的最后一个区块上挖矿，不会造成分叉，
（b）Override：攻击者公布私链区块，当l_a>l_h时次动作比较合适，
（c）Match：诚实矿工发现一个新的区块，使得诚实链长度和私链长度相等，即l_a=l_h，此时攻击者会公布私链上的所有区块，并对当前私链进行briberyattack，增大私链成为最长合法链的概率，
（d）Wait：攻击者并没有发布新的区块，并且继续在私链上挖矿；
（2）状态集合S：假设状态集合中任以状态为s=<l_a,l_h，optional>其中a表示公...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伊蕾，苏万力，杨国玉，王兆杰，刘中兴，李凤银，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37