ブロックチェーンにおけるマイニング公平性の定量的な解析

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2024-03-05
• タイトル: ブロックチェーンにおけるマイニング公平性の定量的な解析
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Quantitative Analysis of the Mining Fairness in a Blockchain
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: IA-C
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 東京工業大学
• 著者所属: 京都大学
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Tokyo Institute of Technology
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Kyoto University
• 著者名: 櫻井, 晶; 首藤, 一幸
• 著者名(英): Akira, Sakurai; Kazuyuki, Shudo
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: ブロックチェーンにおけるマイニング公平性とはハッシュレートの割合とブロック報酬率の等しさのことを指す．マイニング公平性はシステムのトランザクション処理能力と分権性を結びつける重要な概念である．トランザクション処理能力を改善するためにナイーブなアプローチを採ると，フォーク率の悪化につながる．このようなフォーク率の悪化はマイニング公平性の乱れを意味する．そしてマイニング公平性の乱れはシステムの中央集権化を招く．また Proof of Work と GHOST を用いるブロックチェーンシステムにおいてマイニング公平性はトランザクション処理能力の直接的なボトルネックになっている．Proof of Work を採用していた当時の Ethereurm は，ブロックチェーンのトランザクション処理能力におけるフォーク率悪化によるセキュリティの問題とマイニング公平性の問題に対して修正した GHOST を用いることによって対処した．フォーク率に関する問題はこれにより解決したがマイニングの公平性に関わる問題は完全に解決することはできなかった．その意味で Ethereum におけるトランザクション処理能力のボトルネックはマイニング公平性にあった．このような重要性にもかかわらずマイニング公平性を定量的に扱う試みは充分になされてきたとは言い難いのが現状である．本論文で，我々はマイニング公平性を定量的に扱う手法を提案する．まず複雑なブロックチェーンネットワークをシンプルな数理的なモデルで近似する．具体的にはラウンド毎に生成されるブロック数が多くても 2 個とする．次にこのモデルの下で各マイナーのマイニング公平性を定量的に求める．また本論文で，我々はより直接的な指標であるマイニング公平性という観点から既存のブロックチェーンネットワークの改善手法を改めて評価する．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: The mining fairness in blockchain refers to the equality between the proportion of hashrate and block reward rate. The mining fairness is a crucial concept that links a system’s transaction processing capacity with its decentralization. Naive approaches to improving transaction processing capacity, such as shortening the block generation interval, can lead to an increase in the fork rate in the blockchain. Such an increase in the fork rate causes a disruption in the mining fairness, which in turn can lead to the centralization of the system. In blockchain systems utilizing Proof of Work and GHOST, the mining fairness becomes a direct bottleneck for transaction processing capacity. Ethereum, in its time using Proof of Work, addressed the security issues and mining fairness problems arising from increased fork rates due to transaction processing capacity, by adopting a modified version of GHOST. While this resolved issues related to the fork rate, it did not completely solve the problems related to the mining fairness. In this sense, the bottleneck in Ethereum’s transaction processing capacity was due to mining fairness. Despite its importance, there have been insufficient attempts to quantitatively address the mining fairness. In this paper, we propose a method to quantitatively handle the mining fairness. We first approximate a complex blockchain network with a simple mathematical model. Specifically, we assume a maximum of two blocks are generated per round. Then, under this model, we quantitatively determine the mining fairness for each miner. Furthermore, in this paper, we re-evaluate existing blockchain network improvement methods from the perspective of the mining fairness.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AA12326962
• 書誌情報: 研究報告インターネットと運用技術（IOT）; 巻 2024-IOT-64, 号 17, p. 1-5, 発行日 2024-03-05
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8787
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会