খনন খরচ, খনন পুরস্কার এবং ব্লকচেইন নিরাপত্তার মধ্যকার আন্তঃনির্ভরতা

1 ভূমিকা

এই গবেষণাপত্রটি প্রুফ-অফ-ওয়ার্ক (PoW) ব্লকচেইন ব্যবস্থার ভিতরের মৌলিক অর্থনৈতিক আন্তঃনির্ভরতা অনুসন্ধান করে। এটি এই ধারণা উপস্থাপন করে যে ব্লকচেইন পরিচালনার খরচ (খনন খরচ) আক্রমণ থেকে সুরক্ষিত রাখার খরচের সাথে অন্তর্নিহিতভাবে যুক্ত। মূল গবেষণা প্রশ্নগুলি ক্রিপ্টোকারেন্সি বাজার ফলাফল (মূল্য), খননকারীদের জন্য প্রণোদনা (পুরস্কার) এবং বিতরণকৃত খাতার ফলস্বরূপ নিরাপত্তা স্তরের মধ্যকার সম্পর্ক পরীক্ষা করে।

PoW ব্লকচেইনের ট্রাস্টলেস প্রকৃতি লেনদেন যাচাই এবং নতুন ব্লক তৈরি করতে খননকারীদের গণনামূলক সম্পদ ব্যয় করার উপর নির্ভর করে। তাদের প্রণোদনা প্রাথমিকভাবে ব্লক পুরস্কার দ্বারা চালিত হয়, যা স্থানীয় ক্রিপ্টোকারেন্সিতে নির্ধারিত। অতএব, ক্রিপ্টোকারেন্সির ফিয়াট মূল্যে ধাক্কা সরাসরি খননের লাভজনকতাকে প্রভাবিত করে এবং ফলস্বরূপ, নেটওয়ার্কে নিবেদিত হ্যাশ পাওয়ারের পরিমাণ (এবং এইভাবে নিরাপত্তা) প্রভাবিত করে। এটি বাজার মূল্যায়ন এবং নেটওয়ার্ক নিরাপত্তার মধ্যে একটি সম্ভাব্য প্রতিক্রিয়া চক্র তৈরি করে।

2 তাত্ত্বিক কাঠামো ও ভারসাম্য মডেল

লেখকরা মূল চলকগুলির মধ্যে ভারসাম্য সম্পর্ক উদ্ভাবনের জন্য একটি তাত্ত্বিক মডেল তৈরি করেছেন।

2.1 মূল অর্থনৈতিক মডেল

মডেলটি খননকারীদের যুক্তিসঙ্গত অভিনেতা হিসেবে ধারণা করে। সময় $t$-এ একটি নির্দিষ্ট ব্লকচেইনে হ্যাশ পাওয়ার $H_t$ বরাদ্দ করার সিদ্ধান্তটি প্রত্যাশিত পুরস্কার $R_t$ (ব্লক পুরস্কার + লেনদেন ফি, ফিয়াট মূল্যে) এবং সংশ্লিষ্ট খরচ $C_t$-এর একটি ফাংশন, যা মূলত বিদ্যুৎ ব্যয় দ্বারা চালিত। ভারসাম্যে, প্রান্তিক খরচ প্রান্তিক পুরস্কারের সমান: $MC(H_t) = MR(H_t)$।

2.2 নিরাপত্তা বাজেট ও আক্রমণের খরচ

একটি গুরুত্বপূর্ণ মেট্রিক হল "নিরাপত্তা বাজেট," যা প্রতি একক সময়ে খনন পুরস্কারের মোট ফিয়াট মূল্য দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা যেতে পারে। একটি ৫১% আক্রমণের খরচ সরাসরি এই বাজেটের সাথে সম্পর্কিত। মডেলটি পরামর্শ দেয় যে ব্লকচেইনের অপরিবর্তনীয়তা সৎ নেটওয়ার্ককে অতিক্রম করার জন্য পর্যাপ্ত হ্যাশ পাওয়ার অর্জনের অর্থনৈতিক অসম্ভবতার উপর ভিত্তি করে প্রতিষ্ঠিত, যা $R_t$ এবং হ্যাশ রেট বাজেটের একটি ফাংশন।

3 পদ্ধতি ও তথ্য

3.1 অটোরিগ্রেসিভ ডিস্ট্রিবিউটেড ল্যাগ (ARDL) পদ্ধতি

তাত্ত্বিক সম্পর্কগুলি অভিজ্ঞতামূলকভাবে পরীক্ষা করার জন্য, গবেষণাপত্রটি অটোরিগ্রেসিভ ডিস্ট্রিবিউটেড ল্যাগ (ARDL) কো-ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতি ব্যবহার করে। এই পদ্ধতি বেছে নেওয়া হয়েছে কারণ এটি বিভিন্ন অর্ডার অফ ইন্টিগ্রেশন সহ চলকগুলি (যেমন, I(0) এবং I(1)) পরিচালনা করতে পারে এবং সমস্ত প্রাসঙ্গিক ব্লকচেইন ও বাজার সিরিজ (মূল্য, হ্যাশ রেট, ডিফিকাল্টি, লেনদেন ফি) কে সম্ভাব্য অন্তঃস্থ হিসাবে বিবেচনা করতে দেয়, জটিল প্রতিক্রিয়া চক্রগুলি ধারণ করে।

3.2 তথ্যসম্ভার (২০১৪-২০২১)

বিশ্লেষণে ২০১৪ থেকে ২০২১ সাল পর্যন্ত দৈনিক তথ্য ব্যবহার করা হয়েছে, যাতে বিটকয়েনের মতো প্রধান PoW ক্রিপ্টোকারেন্সিগুলি অন্তর্ভুক্ত। মূল চলকগুলির মধ্যে রয়েছে:

• ক্রিপ্টোকারেন্সি মূল্য (USD)
• নেটওয়ার্ক হ্যাশ রেট
• খনন ডিফিকাল্টি
• ব্লক পুরস্কার (কয়েনবেস + ফি)
• লেনদেন সংখ্যা/ফি

4 অভিজ্ঞতামূলক ফলাফল ও বিশ্লেষণ

4.1 মূল্য-নিরাপত্তা স্থিতিস্থাপকতা

ফলাফলগুলি শক্তিশালী অভিজ্ঞতামূলক প্রমাণ প্রদান করে যে ক্রিপ্টোকারেন্সি মূল্য এবং খনন পুরস্কার ব্লকচেইন নিরাপত্তা ফলাফলের সাথে অন্তর্নিহিতভাবে যুক্ত। মূল্যে একটি ইতিবাচক ধাক্কা বিলম্ব সহ নেটওয়ার্ক হ্যাশ রেট (নিরাপত্তা) পরিসংখ্যানগতভাবে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধির দিকে নিয়ে যায়, যা প্রণোদনা প্রক্রিয়াকে নিশ্চিত করে।

4.2 খনন পুরস্কার বনাম খরচের স্থিতিস্থাপকতা

একটি মূল ফলাফল হল যে নেটওয়ার্ক নিরাপত্তার সাপেক্ষে খনন পুরস্কারের স্থিতিস্থাপকতা খনন খরচের স্থিতিস্থাপকতার চেয়ে বেশি। এর অর্থ হল, অন্তত পর্যবেক্ষিত পরিসরে, হ্যাশ পাওয়ার বরাদ্দের সিদ্ধান্ত নেওয়ার সময়, খননকারীরা কার্যকরী খরচের পরিবর্তনের (যেমন, বিদ্যুতের মূল্যের ওঠানামা) চেয়ে সম্ভাব্য আয়ের পরিবর্তনের (মূল্য-চালিত পুরস্কার) প্রতি বেশি সাড়া দেয়।

4.3 মূল পরিসংখ্যানিক ফলাফল

ARDL মডেলগুলি চলকগুলির মধ্যে স্থিতিশীল দীর্ঘমেয়াদী সম্পর্ক দেখায়। ত্রুটি সংশোধন পদগুলি উল্লেখযোগ্য, যা নির্দেশ করে যে ভারসাম্য থেকে বিচ্যুতি (যেমন, একটি নির্দিষ্ট মূল্য স্তরের জন্য হ্যাশ রেট খুব কম হওয়া) সময়ের সাথে সাথে সংশোধন হয়, যা তাত্ত্বিক মডেলে বর্ণিত গতিশীল সমন্বয় প্রক্রিয়াকে সমর্থন করে।

5 আলোচনা ও প্রভাব

5.1 নেটওয়ার্ক নিরাপত্তা প্রতিক্রিয়া চক্র

ফলাফলগুলি একটি প্রতিক্রিয়া চক্রের অস্তিত্ব যাচাই করে: উচ্চতর ক্রিপ্টো মূল্য → উচ্চতর ফিয়াট খনন পুরস্কার → বর্ধিত খনন/হ্যাশ রেট → উন্নত অনুভূত নিরাপত্তা → বর্ধিত ব্যবহারকারী গ্রহণ/চাহিদা → মূল্যের উপর ঊর্ধ্বমুখী চাপ। এই চক্রটি PoW ব্লকচেইন অর্থনীতির একটি মৌলিক চালক, কিন্তু মূল্য তীব্রভাবে হ্রাস পেলে সম্ভাব্য ভঙ্গুরতার একটি উৎসও বটে।

5.2 অস্থিরতার প্রভাব

গবেষণাপত্রটি পরামর্শ দেয় যে এই আন্তঃনির্ভরতাগুলি ক্রিপ্টোকারেন্সি রিটার্নের চরম অস্থিরতায় অবদান রাখে। নিরাপত্তা একটি বহির্জাত, নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্য নয়, বরং এটি গতিশীলভাবে এবং অন্তঃস্থভাবে বাজার মনোভাব এবং খননকারী অর্থনীতি দ্বারা নির্ধারিত হয়, যা বিনিয়োগকারী এবং ব্যবহারকারীদের জন্য ঝুঁকির একটি নতুন মাত্রা তৈরি করে।

6 উপসংহার ও ভবিষ্যৎ গবেষণা

গবেষণাটি এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছে যে একটি PoW ব্লকচেইনের নিরাপত্তা কেবল একটি প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্য নয়, বরং এটি গভীরভাবে অর্থনৈতিক। আক্রমণ প্রতিরোধের খরচ খননের জন্য বাজার-চালিত পুরস্কারের সাথে অন্তর্নিহিতভাবে যুক্ত। ভবিষ্যতের গবেষণা এই কাঠামোকে প্রুফ-অফ-স্টেক (PoS)-এর মতো বিকল্প ঐকমত্য প্রক্রিয়াগুলির নিরাপত্তা অর্থনীতি বিশ্লেষণ করতে এবং তাদের নিরাপত্তা বাজেটগুলি বিভিন্ন বাজার চলকের সাথে কীভাবে সম্পর্কিত তা বিস্তৃত করতে পারে।

7 মূল বিশ্লেষণ: একটি সমালোচনামূলক শিল্প দৃষ্টিভঙ্গি

8 প্রযুক্তিগত বিবরণ ও গাণিতিক কাঠামো

মূল ভারসাম্য একটি সরলীকৃত খননকারী লাভ ফাংশন দ্বারা উপস্থাপন করা যেতে পারে:

$\Pi_t = \frac{H_t}{H_{total,t}} \cdot R_t - C(H_t)$

যেখানে:

• $\Pi_t$: সময় $t$-এ লাভ।
• $H_t$: একজন পৃথক খননকারী দ্বারা অবদানকৃত হ্যাশ রেট।
• $H_{total,t}$: মোট নেটওয়ার্ক হ্যাশ রেট।
• $R_t$: মোট ফিয়াট ব্লক পুরস্কার = $P_t \cdot (B + F_t)$, যেখানে $P_t$ ক্রিপ্টো মূল্য, $B$ নির্দিষ্ট ব্লক ভর্তুকি, এবং $F_t$ ফি।
• $C(H_t)$: খরচ ফাংশন, সাধারণত $C(H_t) = \gamma \cdot E \cdot H_t$, যেখানে $\gamma$ প্রতি ইউনিট শক্তি খরচ এবং $E$ শক্তি দক্ষতা (জুল/হ্যাশ)।

একটি ৫১% আক্রমণের বিরুদ্ধে নিরাপত্তা প্রায়শই সংখ্যাগরিষ্ঠ হ্যাশ পাওয়ার অর্জনের খরচ দ্বারা মডেল করা হয়। একটি সরল আনুমানিক হল আক্রমণের খরচ $AC_t$ একটি সময় উইন্ডো $\tau$-এর উপর নিরাপত্তা বাজেটের সমানুপাতিক: $AC_t \propto \sum_{i=t-\tau}^{t} R_i$। গবেষণাপত্রের ARDL মডেল $P_t$, $H_{total,t}$, এবং $R_t$-এর মধ্যে কো-ইন্টিগ্রেশন পরীক্ষা করে।

9 পরীক্ষামূলক ফলাফল ও চিত্রের বিবরণ

চিত্র ২ (ধারণাগত): প্রতিক্রিয়া চক্র চিত্র। গতিশীল আন্তঃনির্ভরতা চিত্রিত করার জন্য একটি ফ্লোচার্ট: "ক্রিপ্টোকারেন্সি মূল্য ধাক্কা" "খনন পুরস্কারে পরিবর্তন (ফিয়াট)"-এর দিকে নিয়ে যায় যা "খননকারী প্রণোদনা ও হ্যাশ রেট বরাদ্দ"-কে প্রভাবিত করে, যার ফলে "ব্লকচেইন নিরাপত্তার অনুভূত পরিবর্তন" ঘটে। এটি তারপর "ব্যবহারকারী চাহিদা ও পোর্টফোলিও সমন্বয়"-কে প্রভাবিত করে, "ক্রিপ্টোকারেন্সি মূল্য"-এর উপর ঊর্ধ্বমুখী বা নিম্নমুখী চাপ প্রয়োগ করে, চক্রটি বন্ধ করে।

চিত্র ৩ (অভিজ্ঞতামূলক): সময় সিরিজ ও কো-ইন্টিগ্রেশন প্লট। সম্ভবত একাধিক প্যানেল রয়েছে: (ক) ২০১৪-২০২১ থেকে বিটকয়েন মূল্য (লগ স্কেল) এবং নেটওয়ার্ক হ্যাশ রেট (লগ স্কেল)-এর সহ-আন্দোলন, স্পষ্ট দৃশ্যমান পারস্পরিক সম্পর্ক দেখায়। (খ) কো-ইন্টিগ্রেশনের জন্য বাউন্ডস টেস্টের ফলাফল, F-পরিসংখ্যান উপরের সমালোচনামূলক মানকে ছাড়িয়ে যাওয়া দেখায়, একটি দীর্ঘমেয়াদী সম্পর্ক নিশ্চিত করে। (গ) ARDL মডেল থেকে ত্রুটি সংশোধন পদ (ECT)-এর প্লট, শূন্যে গড়-প্রত্যাবর্তন প্রদর্শন করে, যা ভারসাম্য সংশোধন প্রক্রিয়াকে বৈধতা দেয়।

ফলাফলের সারণী: ARDL দীর্ঘমেয়াদী সহগ। আনুমানিক স্থিতিস্থাপকতা উপস্থাপনকারী একটি সারণী। উদাহরণস্বরূপ, এটি দেখাবে যে ক্রিপ্টোকারেন্সি মূল্যে ১% বৃদ্ধি দীর্ঘমেয়াদে নেটওয়ার্ক হ্যাশ রেটে X% বৃদ্ধির সাথে যুক্ত (পরিসংখ্যানগতভাবে ১% স্তরে উল্লেখযোগ্য)। অন্য সারিটি দেখাবে যে খনন খরচের সাপেক্ষে হ্যাশ রেটের স্থিতিস্থাপকতা Y%, যেখানে Y < X, যা পার্থক্যমূলক স্থিতিস্থাপকতা সম্পর্কে মূল ফলাফলকে সমর্থন করে।

10 বিশ্লেষণ কাঠামো: একটি সরলীকৃত উদাহরণ

পরিস্থিতি: একটি কাল্পনিক PoW ক্রিপ্টোকারেন্সি, "চেইনএক্স"-এর নিরাপত্তা গতিপথ বিশ্লেষণ করা, ৫০% মূল্য পতনের পরে।

কাঠামো প্রয়োগ:

1. প্রাথমিক অবস্থা: চেইনএক্স মূল্য = $১০০। ব্লক পুরস্কার = ১০ X-কয়েন। নিরাপত্তা বাজেট = $১০০০/ব্লক। হ্যাশ রেট = ১০ EH/s। আক্রমণের খরচ (আনুমানিক) = $৫০০,০০০।
2. ধাক্কা: বাজার পতন। মূল্য $৫০-এ নেমে যায়।
3. তাত্ক্ষণিক প্রভাব: নিরাপত্তা বাজেট অর্ধেক হয়ে $৫০০/ব্লক হয়। ফিয়াটে খননকারী আয় ৫০% কমে যায়।
4. খননকারীদের প্রতিক্রিয়া (স্বল্পমেয়াদী): গবেষণাপত্রের স্থিতিস্থাপকতা ফলাফল অনুসারে, খননকারীরা পুরস্কার পরিবর্তনের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। কম দক্ষ খননকারীরা ($C(H_t) > আয়) মেশিন বন্ধ করে দেয়। নেটওয়ার্ক হ্যাশ রেট হ্রাস পেতে শুরু করে।
5. গতিশীল সমন্বয়: ডিফিকাল্টি সমন্বয় বিলম্বিত হয় (যেমন, প্রতি ২ সপ্তাহে)। এই সময়ের মধ্যে, অবশিষ্ট খননকারীদের ব্লক জেতার উচ্চতর সুযোগ থাকে, আয়ের পতন আংশিকভাবে অফসেট করে। ARDL মডেলের ত্রুটি সংশোধন প্রক্রিয়া একটি নতুন ভারসাম্য হ্যাশ রেটের দিকে এই সমন্বয়টি ধারণ করবে।
6. নতুন ভারসাম্য (দীর্ঘমেয়াদী): হ্যাশ রেট একটি নিম্ন স্তরে স্থির হয়, ধরা যাক ৬ EH/s। আক্রমণের খরচ নতুন, নিম্ন নিরাপত্তা বাজেট এবং সম্ভাব্যভাবে নিম্ন হ্যাশ রেট অর্জন খরচের ভিত্তিতে পুনঃগণনা করা হয়, এখন আনুমানিক $২০০,০০০। চেইনএক্স-এর নিরাপত্তা একটি বাজার ঘটনার কারণে মৌলিকভাবে হ্রাস পেয়েছে।
7. প্রতিক্রিয়া: নিম্ন হ্যাশ রেট এবং উচ্চতর নিরাপত্তা উদ্বেগ রিপোর্ট করা হতে পারে, ব্যবহারকারী/বিকাশকারী আত্মবিশ্বাস হ্রাস করে, সম্ভাব্যভাবে মূল্যের উপর আরও নিম্নমুখী চাপ প্রয়োগ করে, অস্থির প্রতিক্রিয়া চক্রটি চিত্রিত করে।

11 ভবিষ্যৎ প্রয়োগ ও গবেষণার দিকনির্দেশ

• প্রুফ-অফ-স্টেক (PoS) নিরাপত্তা অর্থনীতি: PoS নেটওয়ার্কগুলিতে একটি অনুরূপ কাঠামো প্রয়োগ করা। এখানে, "নিরাপত্তা বাজেট" হল স্টেক করা সম্পদের ফিয়াট মূল্য (এবং স্টেকিং পুরস্কার)। আন্তঃনির্ভরতাগুলি সম্ভবত যাচাইকারী ফলন, টোকেন মূল্য এবং স্ল্যাশিং ঝুঁকি জড়িত। গবেষণা PoS বনাম PoS নিরাপত্তা মডেলগুলির স্থিতিস্থাপকতা এবং স্থিতিশীলতা তুলনা করতে পারে।
• মাল্টি-চেইন বিশ্লেষণ ও নিরাপত্তা প্রতিযোগিতা: মডেলটিকে এমন একটি বিশ্বে প্রসারিত করা যেখানে খননকারীরা একাধিক PoW চেইনের মধ্যে গতিশীলভাবে হ্যাশ পাওয়ার স্যুইচ করতে পারে (যেমন, বিটকয়েন, লাইটকয়েন, বিটকয়েন ক্যাশ)। এটি একটি ক্রস-চেইন নিরাপত্তা বাজার তৈরি করে। একটি চেইনে মূল্য আন্দোলন অন্য চেইনের নিরাপত্তাকে কীভাবে প্রভাবিত করে?
• নিয়ন্ত্রক প্রভাব মডেলিং: সম্ভাব্য নিয়ন্ত্রণের প্রভাব সিমুলেট করতে কাঠামোটি ব্যবহার করা (যেমন, খননের উপর কার্বন ট্যাক্স, লেনদেন কর) প্রধান ব্লকচেইনগুলির ভারসাম্য নিরাপত্তা স্তরের উপর।
• নিরাপত্তা বাজেট পূর্বাভাস: ম্যাক্রোইকোনমিক সূচক, শক্তি মূল্য এবং অন-চেইন মেট্রিক্সের ভিত্তিতে নিরাপত্তা বাজেটের জন্য ভবিষ্যদ্বাণীমূলক মডেল বিকাশ করা, প্রাতিষ্ঠানিক গ্রহণের জন্য ঝুঁকি মূল্যায়নে সহায়তা করা।
• হাইব্রিড ঐকমত্য মডেল: উদীয়মান হাইব্রিড মডেলগুলির নিরাপত্তা অর্থনীতি তদন্ত করা যা PoW এবং PoS-কে একত্রিত করে, লক্ষ্য হল আরও স্থিতিশীল নিরাপত্তা বাজেট তৈরি করা যা বিশুদ্ধ সম্পদ মূল্য অস্থিরতার উপর কম নির্ভরশীল।

12 তথ্যসূত্র

1. Ciaian, P., Kancs, d'A., & Rajcaniova, M. (2021). Interdependencies between Mining Costs, Mining Rewards and Blockchain Security. (Working Paper).
2. Pagnotta, E. (2021). Decentralizing Money: Bitcoin Prices and Blockchain Security. The Review of Financial Studies.
3. Lee, J. (2019). Blockchain Security: A Survey of Techniques and Research Directions. IEEE Transactions on Services Computing.
4. Bank for International Settlements. (2019). Annual Economic Report. Chapter III: Big tech in finance: opportunities and risks.
5. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
6. Budish, E. (2018). The Economic Limits of Bitcoin and the Blockchain. National Bureau of Economic Research (NBER) Working Paper No. 24717.