लक्षित नाकामोटो: बिटकॉइन नेटवर्क सुरक्षा और कार्बन उत्सर्जन का संतुलन

विषयसूची

• 1 परिचय
  • 1.1 प्रतिस्पर्धी जोखिमों का संतुलन
  • 1.2 कोड और वेब एपीआई के लिंक्स
  • 1.3 संबंधित साहित्य
  • 1.4 शोध प्रश्न और डिजाइन बाधाएँ
  • 1.5 रोडमैप
• 2 हैशरेट बाह्य प्रभाव
  • 2.1 निर्भरताएँ
  • 2.2 नेटवर्क सुरक्षा
• 3 लक्षित नाकामोटो - एक मैकेनिज्म डिजाइन परिप्रेक्ष्य
  • 3.1 लक्षित नाकामोटो के प्रमुख निर्माण खंड
  • 3.2 प्रोटोकॉल के मैकेनिज्म डिजाइन का एक अवलोकन
• 4 मॉडल
  • 4.1 हैशरेट की पज़ल कठिनाई संकेत
  • 4.2 माइनिंग संतुलन
• 5 लक्षित ब्लॉक पुरस्कार नीति
  • 5.1 ब्लॉक पुरस्कार समायोजन आवंटन
  • 5.2 पहेली कठिनाई संकेत और नीति स्विच बिंदु
  • 5.3 हैशरेट नियंत्रण की नीति
• 6 ब्लॉक समायोजन नीति के रणनीतिक प्रभाव
  • 6.1 खनिक संतुलन की स्थिरता
  • 6.2 हैशरेट का गतिशील समायोजन
• 7 मौद्रिक तटस्थता
  • 7.1 लक्षित मौद्रिक नीति
• 8 निष्कर्ष
• 9 मूल विश्लेषण
• 10 तकनीकी विवरण
• 11 कोड कार्यान्वयन
• 12 भविष्य के अनुप्रयोग
• 13 संदर्भ

1 परिचय

Proof-of-Work (PoW) ब्लॉकचेन क्रिप्टोकरेंसीज जैसे Bitcoin में नेटवर्क संचालन के लिए माइनर्स द्वारा कंप्यूटिंग पावर के अनुप्रयोग की आवश्यकता होती है। माइनर्स ब्लॉक्स को संकलित करते हैं और कोड द्वारा निर्धारित पहेली को हल करने के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं। एक माइनिंग कंप्यूटर द्वारा निर्दिष्ट समय अंतराल में की गई पहेली अनुमानों की संख्या (प्रति अनुमान एक हैश) उसकी हैशरेट होती है, जो बिजली की खपत करती है।

1.1 प्रतिस्पर्धी जोखिमों का संतुलन

Bitcoin को दो परस्पर विरोधी अस्तित्वगत जोखिमों का सामना करना पड़ता है: वर्तमान में, उच्च माइनिंग ऊर्जा खपत राजनीतिक प्रतिक्रिया को आमंत्रित करती है; भविष्य में, माइनर पुरस्कारों में कमी के कारण हैशरेट में गिरावट आएगी, जिससे हमले की लागत कम हो जाएगी। टार्गेटेड नाकामोटो इन चिंताओं को एक चयनित लक्ष्य की ओर हैशरेट का मार्गदर्शन करके संतुलित करता है।

1.2 कोड और वेब एपीआई के लिंक्स

Kristian Praizner ने हैशरेट नियंत्रण एल्गोरिदम के लिए कोड लिखा और इसे एक API पर लागू किया जो इस पेपर का साथी है।

1.3 संबंधित साहित्य

यह शोधपत्र ब्लॉकचेन मैकेनिज्म डिजाइन और Bitcoin प्रोटोकॉल सुधारों पर मौजूदा शोध पर आधारित है, जिसमें PoW ऑप्टिमाइजेशन और नेटवर्क सुरक्षा मॉडल्स पर कार्यों को उद्धृत किया गया है।

1.4 शोध प्रश्न और डिजाइन बाधाएँ

ऐसा प्रोटोकॉल कैसे डिजाइन करें जो बिटकॉइन की सुरक्षा बनाए रखते हुए उसके पर्यावरणीय प्रभाव को कम करे, बिना मौद्रिक तटस्थता तोड़े या नए हमले के वैक्टर बनाए।

1.5 रोडमैप

यह शोधपत्र हैशरेट बाह्यताओं का विश्लेषण करके आगे बढ़ता है, लक्षित नाकामोटो तंत्र प्रस्तुत करता है, इसके प्रभावों का मॉडलिंग करता है, और कार्यान्वयन संबंधी विचारों पर चर्चा करता है।

2 हैशरेट बाह्य प्रभाव

माइनिंग गतिविधि दो प्रमुख बाह्यताएँ उत्पन्न करती है: नेटवर्क सुरक्षा (सकारात्मक) और कार्बन उत्सर्जन (नकारात्मक)। उच्च हैशरेट सुरक्षा बढ़ाता है लेकिन ऊर्जा खपत भी बढ़ाता है।

2.1 निर्भरताएँ

हैशरेट ब्लॉक पुरस्कारों, बिजली की लागत और खनन हार्डवेयर की दक्षता पर निर्भर करता है। संबंध इस प्रकार है: $H = f(R, C_e, E)$ जहाँ $H$ हैशरेट है, $R$ ब्लॉक पुरस्कार है, $C_e$ बिजली की लागत है, और $E$ हार्डवेयर दक्षता है।

2.2 नेटवर्क सुरक्षा

हैशरेट के साथ नेटवर्क सुरक्षा लागत घटती है: $S_c = \frac{k}{H}$ जहाँ $S_c$ सुरक्षा लागत है और $k$ एक स्थिरांक है। उच्च हैशरेट 51% हमलों को अधिक महंगा बनाता है।

3 लक्षित नाकामोटो - एक मैकेनिज्म डिजाइन परिप्रेक्ष्य

टारगेटेड नाकामोटो एक प्रोटोकॉल है जो लक्ष्य से ऊपर होने पर ब्लॉक पुरस्कारों को सीमित करके और नीचे होने पर ब्लॉक पुरस्कार फ्लोर लागू करके खनिकों को न्यूनतम लागत सीमा में हैशरेट होम करने के लिए प्रोत्साहित करता है।

3.1 लक्षित नाकामोटो के प्रमुख निर्माण खंड

प्रोटोकॉल सिस्टम की अखंडता बनाए रखते हुए हैशरेट को नियंत्रित करने के लिए समायोज्य ब्लॉक पुरस्कार, कठिनाई-आधारित ट्रिगर और मौद्रिक तटस्थता तंत्र का उपयोग करता है।

3.2 प्रोटोकॉल के मैकेनिज्म डिजाइन का एक अवलोकन

डिजाइन प्रोत्साहन-संगत सिद्धांतों का पालन करता है, जहाँ खनिक आर्थिक रूप से प्रेरित होते हैं कि वे केंद्रीय समन्वय के बिना लक्ष्य स्तर के निकट हैशरेट बनाए रखें।

4 मॉडल

गणितीय मॉडल प्रस्तावित प्रोटोकॉल के तहत सिस्टम व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए हैशरेट, ब्लॉक पुरस्कार और नेटवर्क मापदंडों के बीच संबंध को औपचारिक रूप देता है।

4.1 हैशरेट की पज़ल कठिनाई संकेत

नेटवर्क कठिनाई $D$ हैशरेट के प्रतिनिधि के रूप में कार्य करती है: $D \propto H$. प्रोटोकॉल $D$ के लक्ष्य $D_t$ से विचलित होने पर इनाम समायोजन को ट्रिगर करने के लिए कठिनाई माप का उपयोग करता है।

4.2 माइनिंग संतुलन

माइनिंग संतुलन तब होता है जब $R \times P_s = C_e \times E \times H$ जहां $P_s$ पहेली को हल करने की संभावना है। प्रोटोकॉल $H$ को इष्टतम स्तर के निकट बनाए रखने के लिए $R$ को समायोजित करता है।

5 लक्षित ब्लॉक पुरस्कार नीति

मुख्य नवाचार: एक गतिशील ब्लॉक पुरस्कार नीति जो लक्ष्य स्तरों के सापेक्ष वर्तमान हैशरेट के आधार पर समायोजित होती है।

5.1 ब्लॉक पुरस्कार समायोजन आवंटन

जब हैशरेट लक्ष्य से अधिक हो: $R_{actual} = R_{base} - \Delta R$। जब हैशरेट लक्ष्य से कम हो: $R_{actual} = R_{base} + \Delta R$।

5.2 पहेली कठिनाई संकेत और नीति स्विच बिंदु

Policy triggers activate when $|D - D_t| > \delta$ where $\delta$ is the tolerance threshold. Adjustment magnitude: $\Delta R = \alpha |D - D_t|$ with $\alpha$ as sensitivity parameter.

5.3 हैशरेट नियंत्रण की नीति

नियंत्रण एल्गोरिदम लक्ष्य स्तर के आसपास स्थिर हैशरेट बनाए रखने और दोलनों को कम करने के लिए आनुपातिक-अभिन्न फीडबैक का उपयोग करता है।

6 ब्लॉक समायोजन नीति के रणनीतिक प्रभाव

यह नीति अनुमानित आर्थिक प्रोत्साहन पैदा करती है जो खनिकों के व्यवहार को सामाजिक रूप से इष्टतम हैशरेट स्तर की ओर निर्देशित करती है।

6.1 खनिक संतुलन की स्थिरता

विश्लेषण से पता चलता है कि प्रणाली स्थिर संतुलन पर पहुँचती है जहाँ सीमांत सुरक्षा लाभ, सीमांत पर्यावरणीय लागत के बराबर होता है।

6.2 हैशरेट का गतिशील समायोजन

सिमुलेशन दर्शाते हैं कि हॅशरेट 2-3 कठिनाई समायोजन अवधियों के भीतर पुरस्कार समायोजनों पर प्रतिक्रिया करता है, जो लक्ष्य पर तीव्र अभिसरण प्रदर्शित करता है।

7 मौद्रिक तटस्थता

मौद्रिक तटस्थता UTXO धारकों के बीच व्यय क्षमता में आनुपातिक समायोजनों द्वारा बनाए रखी जाती है, जो ब्लॉक पुरस्कार में जोड़ और घटाव की भरपाई करती है।

7.1 लक्षित मौद्रिक नीति

The protocol uses UTXO set adjustments to ensure total monetary supply remains unchanged despite block reward variations: $\sum UTXO_{value} = constant$.

8 निष्कर्ष

टार्गेटेड नाकामोटो बिटकॉइन की सुरक्षा आवश्यकताओं और पर्यावरणीय चिंताओं के बीच संतुलन बनाने का एक आशाजनक दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है, जो सतत पीओडब्ल्यू ब्लॉकचेन संचालन के लिए एक रूपरेखा प्रदान करता है।

9 मूल विश्लेषण

सीधी बातTargeted Nakamoto बिटकॉइन के मौलिक स्थिरता विरोधाभास को हल करने का प्रयास करता है, लेकिन कार्यान्वयन जटिलता इसके सैद्धांतिक लाभों से अधिक हो सकती है। यह वास्तविक दुनिया की समस्या की तलाश में एक और शैक्षणिक समाधान है।

तार्किक श्रृंखलापेपर का मुख्य तर्क एक स्पष्ट आर्थिक तर्क का अनुसरण करता है: हैशरेट सुरक्षा लाभ और पर्यावरणीय लागतें उत्पन्न करता है → इष्टतम हैशरेट कुल लागत को कम करता है → प्रोटोकॉल समायोजन खनिकों को इस इष्टतम स्थिति की ओर मार्गदर्शित कर सकते हैं। हालाँकि, कार्यान्वयन के स्तर पर यह श्रृंखला टूट जाती है। कई मैकेनिज्म डिज़ाइन पेपर्स (जैसे शुरुआती CycleGAN शोध में सुरुचिपूर्ण लेकिन अव्यावहारिक विचार) की तरह, गणितीय सुंदरता ब्लॉकचेन वास्तविकता में अनुवादित नहीं होती। यह धारणा कि खनिक पुरस्कार में हेरफेर को निष्क्रियता से स्वीकार करेंगे, बिटकॉइन खनन को प्रेरित करने वाली प्रतिस्पर्धी गतिशीलता को नजरअंदाज करती है।

प्रमुख बिंदु और कमियाँ:मौद्रिक तटस्थता तंत्र वास्तव में अभिनव है - पुरस्कार परिवर्तनों को ऑफसेट करने के लिए UTXO समायोजन का उपयोग बिटकॉइन की आर्किटेक्चर की गहरी समझ दर्शाता है। यह Ethereum के शुरुआती डिफिकल्टी बम जैसे सरल प्रस्तावों से बेहतर है। हालाँकि, यह प्रस्ताव उसी केंद्रीय योजना के जाल में फंसता है जिससे बचने के लिए बिटकॉइन को डिज़ाइन किया गया था। "इष्टतम" हैशरेट निर्धारित करने के लिए ठीक उसी प्रकार के व्यक्तिपरक निर्णय की आवश्यकता होती है जिसे विकेंद्रीकृत सिस्टम समाप्त करते हैं। कैम्ब्रिज बिटकॉइन इलेक्ट्रिसिटी कंजम्पशन इंडेक्स दर्शाता है कि बिटकॉइन वर्तमान में लगभग 100 TWh प्रति वर्ष खपत करता है - यह तय करने का अधिकार किसे है कि "सही" संख्या क्या होनी चाहिए?

कार्यवाही के निहितार्थ:डेवलपर्स के लिए: अन्य अनुप्रयोगों के लिए UTXO समायोजन तंत्र का अध्ययन करें, लेकिन केंद्रीय योजना के पहलुओं से बचें। माइनर्स के लिए: उभरने वाली अधिक परिष्कृत पुरस्कार संरचनाओं के लिए तैयार रहें। शोधकर्ताओं के लिए: नवीकरणीय ऊर्जा एकीकरण जैसे कम दखल देने वाले समाधानों पर ध्यान केंद्रित करें। बिटकॉइन समुदाय को इसे एक दिलचस्प विचार प्रयोग के रूप में देखना चाहिए न कि एक व्यावहारिक उन्नयन पथ के रूप में। जैसा कि बिटकॉइन कोर विकास प्रक्रिया ने दिखाया है (संदर्भ: Bitcoin Improvement Proposals governance model), सुरुचिपूर्ण शैक्षणिक समाधान शायद ही कभी बिटकॉइन के रूढ़िवादी उन्नयन दर्शन के संपर्क में बच पाते हैं।

10 तकनीकी विवरण

The protocol uses a control theory approach with the fundamental equation: $H_{t+1} = H_t + \beta(R_t - C(H_t))$ where $\beta$ is adjustment speed, $R_t$ is current reward, and $C(H_t)$ is mining cost function. The optimal hashrate $H^*$ solves: $\min_H [\alpha \cdot SecurityCost(H) + (1-\alpha) \cdot EnvironmentalCost(H)]$ where $\alpha$ is the security-emission tradeoff parameter.

11 कोड कार्यान्वयन

function calculate_reward_adjustment(current_difficulty, target_difficulty):
    deviation = current_difficulty - target_difficulty
    if abs(deviation) > THRESHOLD:
        adjustment = -SENSITIVITY * deviation
        return adjustment
    return 0

def update_utxo_set(block_reward_change, utxo_set):
    total_adjustment = block_reward_change * BLOCK_INTERVAL
    adjustment_factor = 1 + (total_adjustment / utxo_set.total_value)
    for utxo in utxo_set:
        utxo.value *= adjustment_factor
    return utxo_set

12 भविष्य के अनुप्रयोग

यह तंत्र अन्य PoW ब्लॉकचेन में भी अनुकूलित किया जा सकता है जो समान स्थिरता चुनौतियों का सामना कर रहे हैं। संभावित अनुप्रयोगों में शामिल हैं: Ethereum Classic, Litecoin, और उभरते हुए औद्योगिक ब्लॉकचेन प्लेटफॉर्म। UTXO समायोजन तकनीक का उपयोग केंद्रीय बैंक डिजिटल मुद्राओं में मौद्रिक नीति को लागू करने के लिए भी किया जा सकता है।

13 संदर्भ

1. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System
2. Cambridge Centre for Alternative Finance (2023). Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index
3. Buterin, V. (2014). Ethereum White Paper
4. Aronoff, D. (2025). Targeted Nakamoto: A Bitcoin Protocol to Balance Network Security and Carbon Emissions
5. Zhu et al. (2017). Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks (CycleGAN)