Selfish mining

Origine

Le selfish mining est une stratégie d'attaque économique du minage Bitcoin formalisée par Ittay Eyal et Emin Gün Sirer dans leur papier "Majority is not Enough: Bitcoin Mining is Vulnerable" (Cornell, novembre 2013, publié officiellement à Financial Cryptography 2014). Le résultat a fait grand bruit : il démontre qu'un mineur peut, sous certaines conditions, gagner une part disproportionnée des récompenses sans atteindre les 51 % traditionnellement redoutés.

Comment ça fonctionne

Un mineur "selfish" qui trouve un bloc ne le publie pas immédiatement. Il commence à miner secrètement le bloc suivant tout en gardant son avance privée. Trois cas de figure :

1. Le mineur honnête trouve un bloc : le mineur selfish publie ses blocs secrets pour invalider celui du concurrent.
2. Le mineur selfish étend son avance : il continue à empiler des blocs secrets, augmentant son lead.
3. Le mineur selfish décide de publier : il publie sa chaîne secrète en bloc, rendant invalides tous les blocs publics concurrents.

Le mineur honnête, qui mine à l'aveugle sur une chaîne déjà obsolète, gaspille son hashrate.

Conditions d'efficacité

Selon l'analyse originelle, le selfish mining devient profitable au-delà d'environ :

| Hashrate (γ) | Connexion réseau (γ) | Gain marginal | |--------------|----------------------|---------------| | 33 % | γ = 0 | Pas profitable | | 33 % | γ = 0.5 | Marginal | | 33 % | γ = 1 | Très profitable | | 25 % | γ ≈ 1 | Limite théorique |

Le paramètre γ représente la fraction des mineurs honnêtes qui adoptent la chaîne du selfish lors d'un match. Avec une bonne propagation et une connexion optimisée, γ peut s'approcher de 1.

Pourquoi ça n'arrive pas en pratique

Malgré le papier abondamment cité, aucune preuve solide de selfish mining à grande échelle n'a jamais été établie sur Bitcoin. Plusieurs raisons :

• Détectabilité : des chaînes orphelines persistantes seraient visibles statistiquement.
• Réputation : un pool découvert ferait fuir ses mineurs.
• Coordination : il faut maintenir secrètement une infrastructure complète.
• Risque : si la chaîne secrète n'est pas plus longue, le pool perd ses blocs.
• Effets de réseau : la communauté Bitcoin pénaliserait fortement un pool prouvé selfish.

Les "spy mining" ou "block withholding" sur des pools, plus subtils, ont par contre été constatés.

Mitigations proposées

| Proposition | Auteur | Statut | |-------------|--------|--------| | Random tie-breaking | Eyal & Sirer | Pas implémenté | | Freshness preferred | Heilman | Pas implémenté | | Publish or perish | Diverses | Pas implémenté |

Bitcoin Core utilise la règle "first-seen" : en cas de tie (deux blocs simultanés), on garde le premier vu. C'est une mitigation partielle mais imparfaite.

Implications

Le selfish mining a deux portées :

1. Théorique : il prouve qu'une majorité honnête n'est pas suffisante au sens strict. Le seuil de sécurité est plus bas qu'on ne le pensait.
2. Pratique : il rappelle que la décentralisation du hashrate (pool diversity, mining décentralisé) est plus critique encore que ne le suggère l'analyse 51 %.

À retenir

Le selfish mining est une démonstration académique qui a marqué la recherche cryptoéconomique en 2014. Sa rareté pratique illustre que les incentives sociaux et réputationnels jouent autant que les incitations économiques pures dans la sécurité de Bitcoin.