소개

블록 보류(BWH) 공격은 채굴 풀을 표적으로 삼는 악의적인 행위입니다. 이러한 공격에서 풀 내의 악의적인 채굴자는 발견 시 의도적으로 전체 블록을 보류 하고 정기적인 작업 증명 지분만 제출합니다. 결과적으로 공격자는 예상 채굴 수익을 거의 모두 확보하는 동시에 채굴 풀이 잠재적 블록 보상을 잃게 됩니다. 블록 보류 공격은 블록체인 데이터를 수정하지는 않지만, 채굴 풀 수익을 저해하고 채굴자 간의 신뢰와 협력을 저해합니다.
이 문서는 BWH 공격이 채굴자에게 어떤 영향을 미치는지에 대한 심층적이고 다각적인 분석을 제공하며, 여기에는 수입 손실, 채굴 효율성, 풀 관리, 신뢰 관계, 전반적인 네트워크 상태 및 기타 차원이 포함됩니다.

소득 및 이익 손실에 미치는 영향

블록 보류 공격은 피해 채굴 풀의 블록 생산량을 직접적으로 감소시켜 채굴자들의 수익에 영향을 미칩니다. 이러한 재정적 영향은 개별 채굴자와 채굴 풀 전체의 두 가지 측면에서 분석할 수 있습니다.

1. 개별 정직한 광부에게 미치는 영향

채굴 풀이 BWH 공격을 받으면, 풀에서 생성하는 블록 수가 줄어들기 때문에 정직한 채굴자는 보상을 덜 받게 됩니다. 풀은 "운이 없는" 것처럼 보이고 블록을 성공적으로 채굴하지 못하는 기간이 길어집니다. 비례 분배 방식 또는 PPLNS(Pay-Per-Last-N-Shares) 분배 방식에서 악의적인 채굴자는 전체 블록을 생성하지 않고도 지분 기반 보상을 획득하여 정직한 채굴자의 보상을 사실상 희석시킵니다 .
예를 들어, 비트코인 ​​채굴 풀에서 공격자가 발견된 1,000개 블록 중 1개 블록을 완전히 보유하면, 공격자의 개인 소득은 약 0.1%만 감소하지만, 풀은 전체 블록 하나에 대한 보상을 잃게 됩니다. 따라서 정직한 채굴자들의 노동의 결실이 부분적으로 몰수되어 그들의 수입과 수익성이 크게 감소합니다.

2. 채굴 풀 전체에 미치는 영향

풀 수준에서, 보류된 모든 블록은 채굴 보상(예: 6.25 BTC + 비트코인 ​​거래 수수료)의 손실로 직접 이어집니다. 이는 특히 공격자가 풀의 전체 해시율에서 무시할 수 없는 비중을 차지할 경우 심각한 재정적 손실을 초래합니다.
Pay-Per-Share(PPS) 모델에서는 풀 운영자가 실제 블록 생성량과 관계없이 제출된 지분에 따라 채굴자에게 보상을 지급합니다. 따라서 블록 생성이 보류되면 운영자에게 직접적인 재정적 손실이 발생합니다. 비례/PPLNS 모델 에서는 블록이 실제로 채굴될 때만 보상이 분배됩니다. 공격자는 전체 블록을 생성하지 않고 정직한 채굴자의 수익 중 일부를 가져가 무임승차합니다.

아래 표는 다양한 지급 제도에 따라 재정적 손실이 어떻게 나타나는지 요약한 것입니다.

3. 공격자의 수익에 미치는 영향

흥미로운 점은 공격자가 전체 수입을 약간 늘릴 수도 있다는 것입니다.
공격자가 동시에 자체 채굴 풀을 운영하거나 다른 곳에서 정상적으로 채굴할 경우, 경쟁자의 약화로 인해 글로벌 블록 생산 점유율이 증가합니다. 연구에 따르면 대규모 풀이 다른 대규모 풀을 공격하면 총 수익이 약간 증가할 수 있습니다.
예를 들어, 두 개의 풀이 각각 네트워크 전체 해시율의 25%를 보유하고 있고, 한 풀이 다른 풀을 공격하기 위해 전체 네트워크 해시율의 4%를 할당하는 경우, 공격자의 총 수입은 약 1.87% 증가하는 반면, 공격을 받은 풀의 정직한 채굴자는 수입의 약 10.2%를 잃을 수 있습니다.

차트:
두 풀(A와 B)이 각각 25%의 네트워크 점유율을 가지고 있고 A가 블록 보류를 통해 B를 공격하는 경우:

• 파란색 선: 공격자의 수익 변화(공격률이 약 4%일 때 최대 +1.87%).

• 빨간색 선: 피해자 풀의 채굴 수익이 감소합니다(~-10.2%).

• 녹색 선: 네트워크의 유효 해시율이 일시적으로 낮아져 다른 관련 없는 마이너들이 약간의 이익을 얻습니다.

따라서 공격자의 직접적인 이득은 제한적인 반면 피해자는 상당한 손실을 입게 되므로, 블록 보류는 수익성이 높은 전략이라기보다는 피해를 입히는 전술에 가깝습니다.

채굴 난이도 및 효율성에 미치는 영향

블록 보류 공격은 채굴 난이도 지표와 전반적인 채굴 효율성에도 영향을 미칩니다.

1. 해시레이트 폐기물

BWH 공격은 상당한 컴퓨팅 파워 낭비를 초래합니다. 공격자는 유효한 블록을 찾았지만 이를 게시하기를 거부하여 블록체인 성장에 기여하지 않고 막대한 양의 전기와 해시 파워가 낭비됩니다.
따라서 네트워크에 대한 단위 해시율 기여의 효율성이 감소합니다. 전체 네트워크 해시 파워의 상당 부분이 보류로 인해 낭비되면 각 블록을 생성하는 데 필요한 실제 연산량이 증가하여 네트워크를 안정적인 블록 속도로 유지하기 위한 에너지 소비가 증가합니다.

2. 채굴 난이도의 단기 변동

블록 보류는 채굴 용량의 일부가 유효한 블록을 생성하지 못하게 하여 실제 블록 생산 속도를 늦춥니다.
다음 난이도 조정 전에 정직한 채굴자들은 블록 발견 빈도가 낮아져 유효 해시 파워에 비해 난이도가 일시적으로 지나치게 높아지는 것을 발견할 수 있습니다. 그러나 공격자의 기여가 낭비되기 때문에 정직한 채굴자들이 블록 보상을 받는 비율은 약간 증가합니다.
시간이 지남에 따라 네트워크에서 장기간 느린 블록 생산을 감지하면 채굴 난이도를 낮추어 정상적인 블록 간격을 복원합니다.
따라서, 공격 보류가 지속될 경우, 네트워크는 유효 채굴 능력의 감소를 반영하여 더 낮은 난이도로 재조정됩니다. 정직한 채굴자의 관점에서 보면, 공격 기간 동안 일시적으로 난이도가 상승한 후, 이후 채굴 난이도가 낮아집니다 .

그러나 공격이 중단되면 난이도가 낮아져 블록 생성 속도가 일시적으로 빨라지다가 난이도가 새로운 균형 수준으로 다시 상승할 수 있습니다. 잦은 공격과 중단은 블록 생성 간격과 채굴 난이도의 변동성을 유발하여 네트워크 안정성과 예측 가능성을 저해합니다.

3. 네트워크 보안 마진 감소

블록 보류 공격은 51% 공격만큼 직접적인 위협을 초래하지는 않지만, 블록체인을 보호하는 실제 유효 해시율을 효과적으로 감소시킵니다 .
보류된 각 블록은 블록체인 보안을 위한 누적 작업에 기여할 수 있었지만, 오히려 낭비되었습니다. 장기적으로 볼 때, 막대한 누적 보류는 주어진 에너지 입력량에 대해 네트워크의 보안 누적량이 적정 수준보다 낮음을 의미합니다.
본질적으로 블록 보류 공격은 네트워크가 완전한 보안 이점을 얻지 못한 채 채굴 비용을 지불하게 만들어 작업 증명 합의의 전반적인 효율성을 떨어뜨립니다.

채굴 풀 운영 및 관리에 미치는 영향

블록 보류 공격은 채굴 풀에 심각한 운영 및 보안 문제를 야기합니다.

1. 풀 평판 손상 및 지급 압력

채굴 풀이 블록을 찾는 데 지속적으로 불운을 겪으면 평판이 손상됩니다.
보류 공격이 감지되지 않으면 풀의 블록 생산량이 예상보다 지속적으로 낮아져 채굴자들은 경영 부실이나 내부 문제를 의심하고 다른 풀로 이전할 가능성이 있습니다.
이는 특히 작은 풀 에 매우 중요한데, 몇 개의 블록이 없어도 공황과 채굴자 감소가 발생할 수 있기 때문입니다.

PPS 지급 모델 에서 보류된 블록은 풀 운영자에게 직접적인 손실을 초래합니다. 풀 운영자는 상응하는 블록 보상 없이도 채굴자에게 지분을 지불해야 하기 때문입니다. 시간이 지남에 따라 이를 감지하지 못하면 재정적 파산 으로 이어질 수 있습니다.

2. 악성 마이너 탐지

숨겨진 공격에 대응하려면 풀 운영자는 통계적 모니터링과 동작 분석 도구를 구축해야 합니다.
그들은 시간 경과에 따라 각 채굴자가 제출한 지분과 예상 블록 발견 확률을 모니터링할 수 있습니다.
채굴자가 통계적 기대치에 반해 많은 수의 주식을 제출하지만 전체 블록을 제출하지 않는 경우, 의심스러운 것으로 표시될 수 있습니다.
그러나 이를 감지하는 것은 어렵습니다. 왜냐하면 숨김 행동은 자연스러운 불운과 유사하기 때문입니다.
공격자는 의심을 피하기 위해 해시 파워를 여러 계정에 분산할 수도 있습니다("시빌 마이닝"). 이렇게 하면 순수하게 통계적인 탐지 효과가 떨어집니다.

3. 입학 제한 및 신뢰 메커니즘

일부 풀은 경쟁자의 침투를 막기 위해 회원 자격 기준을 강화하고, KYC(고객을 아는 방법) 신원 확인, 입금을 요구하거나, 더 엄격한 온보딩을 실시하여 대응합니다.
다른 이들은 징벌적 메커니즘을 제안합니다. 블록 보류가 감지되면 모든 채굴자의 보상을 약간씩 처벌하여 집단적 감독을 장려하는 것입니다.
그러나 이렇게 하면 무고한 광부들을 부당하게 처벌할 위험이 있으며 논란의 여지가 있을 수 있습니다.

또 다른 방어적 조치는 보상 구조 조정 입니다.

• 전체 블록을 제출하는 채굴자에게 보너스가 증가합니다.

• 순수한 주식기반 지급비율을 줄입니다.

반면, "Oblivious Shares" 제안은 채굴자들이 전체 블록을 찾았는지 여부를 알지 못한 채 증명을 제출하도록 하여 선택적 지분 보류를 방지하도록 제안합니다. 그러나 이러한 솔루션을 구현하려면 하드 포크와 같은 주요 프로토콜 변경이 필요하며, 이는 배포가 어렵습니다.

4. 관리 복잡성 및 비용 증가

일반적으로 블록 보류 공격은 풀이 개방성과 보안의 균형을 맞추도록 강요합니다.
채굴 풀이 더 많은 채굴자를 받아들여 성장을 추구하는 반면, 숨겨진 위협, 즉 운영 복잡성과 간접비의 증가를 방어해야 합니다.
대규모 풀에서는 고급 탐지 시스템을 갖출 수 있지만, 소규모 풀에서는 자원이 부족한 경우가 많아 취약성이 더 큽니다.

신뢰 및 협력 관계에 미치는 영향

블록 보류 공격은 채굴자와 풀 간의 신뢰뿐 아니라 풀 자체 간의 신뢰도 심각하게 손상시킵니다.

1. 마이너와 풀 간의 신뢰

채굴 풀은 전통적으로 상호 협력과 공정한 보상 공유를 기반으로 운영됩니다.
채굴자는 해시 파워를 제공하고, 풀은 채굴자의 기여도에 따라 보상을 분배합니다.
그러나 블록 보류는 모든 사람이 명목상의 규칙을 따르더라도 일부 내부 행위자가 다른 사람을 희생시키면서 이기적으로 행동할 수 있음을 보여줍니다.
이로 인해 광부들 사이에 불신이 생깁니다.

• 내부적으로 방해공작을 하는 사람들이 있나요?

• 풀 운영자가 악의적인 행동을 감지하고 예방할 수 있는가?

만약 풀이 지속적으로 발생하는 불운을 설명하지 못하거나 효과적인 대책을 실행하지 못한다면, 정직한 채굴자들은 자신감을 잃고 떠날 수도 있습니다.
반면, 풀 운영자는 모든 회원을 지나치게 의심하게 되어 침해적인 검증 절차를 시행하게 되고, 이는 커뮤니티의 신뢰를 더욱 떨어뜨릴 수 있습니다.

2. 풀 간 신뢰

이상적으로는 서로 다른 채굴 풀이 경쟁하지만 적극적으로 서로를 방해하지는 않습니다.
그러나 블록 보류는 풀 간에 전략적 적대감을 조성합니다.
대형 풀이 경쟁자를 약화시키고 건전한 경쟁 정신을 방해하기 위해 더 작은 풀이나 경쟁 풀에 침투하여 공격할 수도 있습니다.

신뢰가 부족하면 정보 공유 및 채굴 프로토콜(예: Stratum V2) 개선이나 51% 공격에 대한 대응 조정과 같은 협업적 노력이 저해됩니다.
강력한 산업 연대가 없다면 광산 생태계는 분열되고 취약해집니다.

게임 이론 분석에 따르면, 외부 처벌이나 규제가 없다면 상호 블록 보류는 내쉬 균형이 될 수 있다 . 모든 사람에게 피해를 주더라도, 합리적인 행위자는 일방적인 손실을 감수하기보다는 공격을 선택할 수도 있다.

따라서 블록 보류는 채굴 풀을 협력적인 환경 에서 파괴적인 군비 경쟁 으로 몰아가 전체 채굴 부문에 피해를 줄 수 있습니다.

3. 광부 커뮤니티에 미치는 영향

일반화된 불신은 더 넓은 광산 커뮤니티 에도 해를 끼칩니다.

• 채굴자들은 지식을 공유하거나 새로운 풀 이니셔티브를 지원하는 의지를 약화시킵니다.

• 채굴자 합의를 필요로 하는 새로운 프로토콜이나 개선 사항은 더 큰 저항에 직면합니다.

• 소규모 또는 중규모 채굴자는 숨겨진 공격에 대한 보호가 더 좋다고 믿고 가장 큰 풀에만 가입하는 것을 선호할 수 있습니다.

이는 분산화를 희생하면서 대규모 풀이 커지는 "승자 독식" 역학을 강화하는데, 이는 블록체인 네트워크의 원래 정신에 반하는 것입니다.

전체 네트워크 상태 및 보안에 미치는 영향

거시적 관점에서 볼 때 블록 보류는 51% 공격처럼 블록체인 거래 무결성을 직접적으로 손상시키지는 않지만 누적 효과는 여전히 위험을 초래합니다.

1. 중앙집권화와 분산화의 상실

블록 보류는 채굴 중앙집중화를 심화시킨다.
작은 풀은 이런 공격에 더 취약하고 생존에 어려움을 겪을 수 있는 반면, 큰 풀은 공격을 더 잘 흡수하거나 경쟁자를 상대로 공격을 가할 수도 있습니다.
따라서 강자는 더욱 강해지고 , 해시레이트는 소수의 주요 플레이어의 손에 집중되게 됩니다.
이러한 집중은 네트워크의 51% 공격에 대한 저항력을 약화시키고 암호화폐의 기반이 되는 분산화 원칙을 훼손합니다.

2. 네트워크 효율성 및 안정성 저하

이전에 논의한 대로, 공격을 보류하면 해싱 파워가 낭비되어 유효 블록당 에너지 소비가 증가 합니다.
유효 해시율의 변동으로 인해 블록 간격이 점점 더 불규칙해집니다.
비트코인의 난이도 조정 메커니즘은 결국 균형을 회복하지만, 단기적인 불안정성은 채굴자와 사용자의 예측 가능성을 훼손합니다 .

블록 보류가 빈번하게 발생하면 채굴자의 지속적인 참여가 저해될 수 있으며, 특히 수익성이 예측 불가능해지면 해시레이트가 더욱 감소 하고 블록체인의 보안 프로필이 약화될 수 있습니다.

3. 프로토콜 및 커뮤니티 대응

BWH 공격의 존재는 작업 증명 합의의 인센티브 결함을 드러냅니다. 즉, 합리적인 채굴자가 개인적 이익을 위해 네트워크를 해치려는 인센티브가 있는 상황입니다.
이로 인해 프로토콜 업그레이드 또는 재설계에 대한 논의가 시작되었습니다.

• "무의미한 공유"와 같은 개념.

• 악의적 행동에 대한 처벌 메커니즘.

• 채굴 보상에 대한 구조적 변경 사항.

그러나 이러한 솔루션을 구현하려면 채굴 프로토콜을 근본적으로 변경 해야 하는 경우가 많은데, 이는 어렵고 논란의 여지가 있으며 배포 속도가 느립니다.

따라서 예측 가능한 미래에도 블록 보류는 채굴자, 풀 운영자, 개발자의 경계를 요구하는 잠재적 위협 으로 남을 것입니다.

4. 에너지 낭비와 환경 문제

작업 증명 채굴은 이미 막대한 에너지를 소모하고 있는데, 블록 보류는 블록체인 보안에 기여하지 않고 전기만 낭비하기 때문에 환경적 비판을 더욱 심화시킵니다.
이러한 비효율성은 규제 감시를 부추기고 비트코인과 기타 PoW 기반 암호화폐에 대한 반대 주장을 강화할 수 있습니다.

5. 숨겨진 위험과 누적 위험

블록 보류는 내부적이고 은밀한 위협 입니다. 당장은 치명적이지 않지만 점진적으로 네트워크의 견고성을 침식합니다.
이는 개별 채굴자의 인센티브와 네트워크의 공동선 사이의 일치를 약화시킵니다.
은밀한 특성으로 인해 장기간 블록 보류는 눈에 띄지 않게 진행될 수 있으며 , 상당한 피해가 누적될 때까지 눈에 띄지 않는 손실과 취약성을 초래할 수 있습니다.

기타 중요한 영향 및 고려 사항

위에서 논의한 주요 효과 외에도 블록 보류 공격은 몇 가지 주목할 만한 추가 결과를 가져옵니다.

1. 다양한 크기의 풀에 대한 비대칭적 영향

블록 보류는 소규모 채굴 풀에 불균형적으로 피해를 줍니다.

• 규모가 작은 풀은 블록을 찾는 빈도가 낮으므로 단 하나의 블록만 보류되어도 수익에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

• 이들은 종종 고급 감지 및 보안 메커니즘이 부족해 쉬운 표적이 됩니다.

대조적으로, 대형 풀은 더 탄력적입니다.

• 단 하나의 블록이 누락되어도 전체 수입에서 차지하는 비중은 작아집니다.

• 그들은 정교한 방어 시스템과 탐지 시스템을 갖출 여력이 있습니다.

더욱이 대규모 풀은 블록 보류 공격을 경쟁 무기로 사용하여 소규모 풀을 더욱 억압하고 채굴 중앙화를 가속화할 수 있습니다.

2. 개별 광부에 대한 비대칭적 영향

• 대규모 채굴자는 종종 자체 개인 풀을 운영하거나 최상위 풀에 참여하여 숨겨진 공격으로부터 자신을 보호합니다.

• 안정적인 수입을 위해 공공 수영장에 의존하는 소규모 광부나 취미 광부는 BWH 공격으로 인한 수입 감소에 가장 취약합니다.

따라서 블록 보류는 소규모 참여자에게 채굴 위험과 불확실성을 증가시켜, 이를 시장에서 밀어내고 소수의 대형 참여자에게 채굴 능력을 더욱 집중시킵니다.

3. 공격자의 동기와 위험

공격자의 두 가지 주요 동기는 다음과 같습니다.

• 경제적 이득 : 경쟁자를 약화시켜 상대적으로 자신의 보상 몫을 늘립니다.

• 전략적 억압 : 경쟁 풀을 재정적 어려움에 빠뜨리거나 명예를 손상시킵니다.

하지만 공격자는 다음과 같은 위험에도 직면합니다.

• 그들은 블록을 보류하면서 자신의 소득 중 일부를 희생합니다 .

• 공격이 제대로 실행되지 않으면 실패할 수 있으며, 순손실로 이어질 수 있습니다.

• 발견되어 폭로되면(어려울지라도) 공격자는 평판이 손상될 위험이 있습니다.

최근 분석에 따르면 공격자는 특정 조건(예: 대규모 공격 풀, 높은 상대적 해시율)에서만 의미 있는 이익을 얻는 것으로 나타났습니다.
대부분의 실제 시나리오에서 블록 보류 공격은 제한적이거나 심지어 부정적인 수익을 낳습니다 . 이는 오늘날 대규모 공격이 드문 이유를 부분적으로 설명합니다.

4. 에너지 낭비와 환경 영향

블록 보류는 이미 작업 증명 채굴에 대한 에너지 소비 비판을 더욱 심화시킵니다.
블록체인 보안을 높이지 않으면 서 네트워크의 전기 사용량만 늘립니다. 즉, 낭비되는 계산 작업은 그냥 버려지는 것입니다.

에너지 효율성과 기후 영향이 점점 더 중요한 공공 문제가 되면서, 광산의 비효율성을 악화시키는 모든 요소는 더 큰 규제 및 사회적 감시를 초래합니다.

5. 복합 공격 가능성

블록 보류는 더 큰 피해를 입히기 위해 다른 공격 전략과 결합될 수 있습니다.
예를 들면 다음과 같습니다.

• 이기적 채굴 + 블록 보류("자체 보류") : 두 가지를 결합하여 공격자의 수익을 극대화하는 동시에 경쟁자를 억제합니다.

• 블록 이중 제출 공격 : 비밀리에 보류된 블록을 피해자 풀에 다시 판매합니다.

이러한 혼합형 공격은 오늘날에는 대부분 이론적인 수준에 머물러 있지만, 이는 미래의 채굴 경쟁에서 내부적 위협과 외부적 위협이 어떻게 얽혀 있을지를 보여줍니다.

채굴 커뮤니티는 신뢰 취약점을 악용하는 진화하는 공격 조합에 항상 경계해야 합니다.

결론

요약하자면, 블록 보류 공격은 비록 은밀하고 즉각적으로 치명적이지는 않지만 암호화폐 채굴 생태계에 광범위한 부정적 영향을 미칩니다.

• 개별 채굴자와 채굴 풀의 경우 직접적인 소득 손실 과 불공정한 보상 희석이 발생합니다.

• 채굴 과정에서는 계산 리소스가 낭비되고 채굴 난이도가 불안정해집니다 .

• 풀 관리 측면에서는 운영상의 복잡성이 증가 하고 회원 통제가 더욱 엄격해집니다 .

• 지역 사회의 신뢰가 약화되면 광부와 채굴 풀 모두의 신뢰가 떨어지고 협동 정신이 손상됩니다.

• 네트워크 건강을 위해 채굴 중앙화를 가속화하고 , 에너지 비효율성을 심화시키며 , 블록체인의 효과적인 보안을 감소시킵니다 .

• 환경 문제로 인해 비트코인은 에너지를 많이 소모하는 시스템이라는 평판이 더욱 훼손되었습니다 .

현재 대규모 블록 보류 공격의 실제 사례는 드물지만(주로 수익이 제한적이기 때문), 이러한 취약점이 존재한다는 사실 자체가 현재 작업 증명 시스템의 인센티브 결함을 보여줍니다 .

완화 전략에는 다음 사항의 조합이 포함되어야 합니다.

• 채굴 풀의 내부 보안 관행을 개선합니다.

• 지역사회 중심의 협력과 투명성.

• 이러한 공격에 대한 인센티브를 없애거나 줄이기 위해 프로토콜 수준의 업그레이드가 가능합니다.

궁극적으로 기술적, 조직적, 윤리적 솔루션을 결합한 다각적인 노력 만이 블록 보류의 부정적 영향을 최소화하고 암호화폐 네트워크의 장기적인 건강과 번영을 보장할 수 있습니다.

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