PoS ブロックチェーンのブートストラッピングにおける集中化: ゲーム理論的分析

Основні поняття

PoSブロックチェーンのブートストラッピングプロトコルは集中化を引き起こす可能性がある。我々は、ブートストラッピングプロトコルが個人合理性、インセンティブ互換性、および(𝜏,𝛿,𝜖)分散化の条件を満たすべきであると提案する。また、C-NORMという新しい集中化指標を提案し、その有効性を示す。

Анотація

本論文では、PoS(Proof-of-Stake)ブロックチェーンのブートストラッピングにおける集中化の問題を分析しています。

まず、ブートストラッピングをゲーム理論的に定式化し、Γbootstrapというゲームを提案しました。このゲームでは、参加者が戦略的に行動し、Sybil攻撃を行うことができます。

次に、理想的なブートストラッピングプロトコルが満たすべき3つの条件を定義しました:

1. 個人合理性(IR): 参加者にとって参加するメリットがある
2. インセンティブ互換性(IC): プロトコルに従うのが最適戦略
3. (𝜏,𝛿,𝜖)分散化: 一定の分散性を達成する

集中化を定量化するために、C-NORMという新しい指標を提案しました。C-NORMは、PoSシステムのトランザクション履歴をグラフ化したPoS System Graph (PSG)を用いて定義されます。PSGは、プレイヤーの実効的な持ち株を捉えることができ、Sybil攻撃にも強いです。

さらに、C-NORMの有効性を検証するためにΓcentというゲームを定義しました。このゲームでは、メトリック記述者が集中化されたシステムと分散化されたシステムを区別することが要求されます。C-NORMは他の指標に比べて、このゲームに勝つ確率が非常に高いことを示しました。

最後に、IC性とC-NORMが低い場合、PoSシステムが(𝜏,𝛿,𝜖)分散化を満たすことも証明しました。

以上より、本論文では、PoSブロックチェーンのブートストラッピングにおける集中化の問題に取り組み、理想的なブートストラッピングプロトコルの条件と、それを評価する新しい指標を提案しています。

Статистика

PoSブロックチェーンのトップ10のステークホルダーが総ステークの1/3以上を保有している例がある
Polygonハードフォークでは13人のバリデーターの署名で承認された

Цитати

"Proof-of-stake (PoS) has emerged as a natural alternative to the resource-intensive Proof-of-Work (PoW) blockchain, as was recently seen with the Ethereum Merge."
"Centralization in PoS blockchains exposes them to the risk of potential attacks such as denial of service (DoS), blacklisting, and double-spending."

Ключові висновки, отримані з

Centralization in Proof-of-Stake Blockchains: A Game-Theoretic Analysis of Bootstrapping Protocols

by Varul Srivas... о arxiv.org 04-16-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.09627.pdf

Глибші Запити

PoSブロックチェーンのブートストラッピングにおける集中化以外の要因は何か?

PoSブロックチェーンにおける集中化の他の要因には、取引所やステーキングプールなどの機関による中央集権化があります。これらの機関が大量のステークを保有することで、システム全体のバリデーションや意思決定に影響を与える可能性があります。また、ネットワークのストレージコストの増加やプロトコルの変更による影響も中央集権化の要因として考えられます。

PoSブロックチェーンの分散化を達成するための他の方法はあるか?

PoSブロックチェーンの分散化を達成するための他の方法として、以下のようなアプローチが考えられます。

ガバナンスの透明性と民主的な意思決定プロセスの確立：プロトコルの変更やアップグレードにおいて、コミュニティ全体の意見を反映させる仕組みを導入することで、中央集権化を防ぐことができます。
ステークの分散化を促進する仕組みの導入：ステーク保有者が適切に分散されるような報酬メカニズムやステーキングプールの運営方法を設計することで、システム全体の分散化を促進することができます。

PoSブロックチェーンの分散化と他の性能指標(セキュリティ、スケーラビリティ、ガバナンスなど)との関係はどのようなものか?

PoSブロックチェーンの分散化は、セキュリティ、スケーラビリティ、ガバナンスなどの他の性能指標と密接に関連しています。分散化が適切に実現されることで、以下のようなメリットが得られます。

セキュリティ：分散化されたネットワークは、単一の攻撃に対してより耐性があります。ステークが均等に分散されていることで、攻撃者がシステムを乗っ取ることが困難になります。
スケーラビリティ：分散化により、ネットワーク全体の処理能力やスケーラビリティが向上します。複数の参加者がネットワークを支えることで、トランザクションの処理速度やスケーラビリティが向上します。
ガバナンス：分散化されたネットワークでは、意思決定プロセスがより民主的になります。ステークホルダー全体が参加しやすい環境が整備されることで、より公正な意思決定が行われることが期待されます。