Blockchain (BC) systems are highly distributed peer-to-peer networks that offer an alternative to centralized services and promise robustness to coordinated attacks. However, the resilience and overall security of a BC system rests heavily on the structural properties of its underlying peer-to-peer overlay. Despite their success, BC overlay networks' critical design aspects, connectivity properties and network-layer inter-dependencies are still poorly understood. In this work, we set out to fill this gap and study the most important overlay network structural properties and robustness to targeted attacks of seven distinct BC networks. In particular, we probe and crawl these BC networks every two hours to gather information about all their available peers, over a duration of 28 days. We analyze 335 network snapshots per BC network, for a total of 2345 snapshots. We construct, at frequent intervals, connectivity graphs for each BC network, consisting of all potential connections between peers. We analyze the structural graph properties of these networks and compare them across the seven BC networks. We also study how these properties associate with the resilience of each network to partitioning attacks, i.e., when peers are selected, attacked and taken offline, using different selection strategies driven by the aforementioned structural properties. In fact, we show that by targeting fewer than 10 highly-connected peers, major BCs such as Bitcoin can be partitioned into disjoint, i.e., disconnected, components. Finally, we uncover a hidden interconnection between different BC networks, where certain peers participate in more than one BC network, which has serious implications for the robustness of the overall BC network ecosystem.


翻译:屏障链( BC) 系统是高度分布的平方对方网络,提供集中服务的一种替代办法,并有望在协调攻击中保持稳健。然而,一个 BC 系统的复原力和总体安全性在很大程度上取决于其基本的同端对端重叠的结构性特性。尽管不列颠哥伦比亚重叠网络取得了成功,但对每个不列颠哥伦比亚网络的关键设计方面、连通性以及网络层面的相互依存性仍然不甚了解。在这项工作中,我们着手填补这一差距,研究七个不同的 BC 网络中最重要的重叠网络结构特性和强力性,以抵消七个不同的 BC 网络的袭击。特别是,我们每两小时对这些不列颠哥伦比亚网络进行探测和爬行,以收集其所有现有同侪的信息,为期28天。我们分析每不列颠哥伦比亚网络的335次网络截图,总共2345次截图。我们经常为每个不列颠哥伦比亚网络建立连接性图,包括同侪所有潜在联系。我们对这些网络的结构图性属性进行了比较,并将这些特性与每个网络的抵御性攻击的能力联系起来,也就是说,例如,当同级网络被选中、攻击和升级时,我们以10次的内联为主要的内联,最后,我们通过不同的内部隔断断断分局进行这种选择,我们以不同的内部隔断断断。

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