共识博弈与区块链生态共识均衡

本文的目的是建立刻画区块链生态系统行为表现的“共识博弈”的一般框架,并针对“矿池间隔博弈”的“共识均衡”的存在性进行刻画和解读。特别是通过引进共识博弈这个新概念作为出发点,尽管区块链平台生态本身会受到诸如挖矿间隔等行为的干扰,我们证明了在合理的激励机制下一般区块链平台的共识博弈均衡点的存在性,从正面的角度回答了区块链生态本身发展是否稳定这个非常基本和核心的问题。这里,“间隔博弈”(不良)行为出现所在的区块链生态是指基于Nakamoto在2008年提出的遵循按照最长主链建设的“工作量证明”作为基本的共识原则的挖矿平台。特别地,本文首先在一般激励机制条件下,基于区块链生态中的共识博弈框架,在有挖矿间隔等不良行为出现的情况下,建立了在一般激励相容机制条件下的共识均衡点的存在性结果和对应区块链生态能够持续运转的稳定性解读;然后结合在“挖(币)矿”工作中涉及到的工作费用、奖励机制和挖矿能力这三类描述激励机制的核心要素,从挖矿工(组)收益的角度,针对不同嵌入场景对挖矿工(组)的“间隔博弈行为”可能产生的影响进行了解读和分析。本文的理论结果和案例分析表明,结合不同挖矿场景相合适的激励相容机制,共识博弈(均衡)这个概念可以在理论的层面(即,不需要情景数据模拟结果的支持),能够得到或形成针对不同场景下的挖矿行为的解释和解读。此外,我们有理由期待和相信,结合影响挖矿(组)收益相关的要素因子,共识博弈可以帮助我们构建对应的合适场景的激励相容机制,通过刻画挖矿工(组)出现的诸如“间隔行为”,“分叉链”,“矿池攻击”等(不良)行为,支撑数字经济的健康发展,并对共识经济学基础理论的发展能够起到推进作用。

基于多用户变色龙哈希的可修正联盟链方案设计

因存在缺乏数据监管策略、数据包含可疑或有害信息、数据上链后无法修改等问题,现有的区块链架构容易成为低成本网络犯罪的法外场所,因而限制了其可用性。可修正区块链方案被认为是解决这一问题的有效途径,但如何将这一理念与联盟链的优势相结合是一个尚未解决的技术问题。为此,所提方案扩展了变色龙哈希函数的概念到多用户情形,引入群组公钥,完善了单一用户持有密钥导致的修改权限中心化问题。在此基础上,提出了一种面向联盟链的可修正区块链方案,采用请求修改-修改验证的两阶段模式完成修改功能。在通用模型和随机预言模型下,基于离散对数问题困难假设,分别证明了所提方案是抗碰撞的和多用户安全的。仿真实验和对比分析论证了所提方案的有效性和可用性。

区块链网络最优传播路径和激励相结合的传播机制

由于区块链网络中的区块链分叉容易引起攻击者进行双重支付攻击,如何减少分叉概率成为一个非常有意义且有挑战性的研究问题.针对已有的通过优化区块链网络中交易和区块的传播机制以减少分叉概率的研究存在的3个问题:仅减少了相邻节点间的传播延迟或传播过程的路由跳数、传播过程产生大量的通信消息、基于传播路径上的节点都会继续传播交易和区块的假设,提出了区块链网络中最优传播路径和激励(optimal propagation path and incentive,OPPI)相结合的传播机制,以减少总传播延迟和通信消息数,从而在传播效率和传播开销之间达到较好的平衡.仿真实验结果表明:和已有的基于Gossip的区块链网络传播机制相比,当网络拓扑结构分别为随机图、无尺度图、小世界网络图时,在节点个数分别为10,100,1 000,10 000且节点度数k分别设置为2,4,8时,OPPI均大幅度减少了总传播延迟和传播过程产生的通信消息数,其将总传播延迟减少了99.4%~99.98%,并将通信消息数减少了99%~99.1%.

比特币区块链分叉研究

比特币是一种新型数字货币系统。它开创性地利用密码学元素和共识机制构建了一个安全的去中心化系统。区块链是比特币的核心,它利用点对点网络通信,将交易数据备份在系统中的每一个节点,从而构建成一个巨大的分布式公共账簿。由于网络的异步性和挖矿竞争的存在,比特币区块链有发生分叉的可能。分叉会破坏节点之间数据的一致性,影响系统的安全性和可用性,是非常重要的研究对象。首先介绍比特币中区块链分叉产生的原因以及比特币系统处理分叉的方法,其次分析影响分叉产生的各种因素和比特币是如何控制分叉产生的,最后列举一些基于分叉的攻击手段、改良方案以及应用场景。

采用拒绝服务的无线区块链网络区块传输策略

无线区块链网络中存在恶意分叉与非恶意分叉的安全问题,针对非恶意分叉问题,提出了一种新的区分优先级的区块传输策略。该策略决定区块和交易在信道中是立即传输还是排队等待,通过降低区块排队时延来减少非恶意分叉的发生。针对分叉区块造成的系统算力分化问题,提出了一种拒绝服务策略来协助区块传输。区块传输过程是一个排队等待通信节点服务的过程,利用双队列单服务器排队模型对其进行建模,并基于该模型分析所提策略的系统性能。仿真结果表明,该策略能够有效降低区块传输过程中的排队时延,减少非恶意分叉的发生,进而提高系统的安全性。

一种优化的权益证明共识策略

区块链作为一种去中心化的分布式账本技术,主要功能是在无信任的节点之间达成共识。在区块链中合适的共识机制能提高区块链性能,保证交易数据安全。针对权益共识机制中存在的"无风险投注"问题,提出一种新的权益证明共识策略。该策略允许投票节点投出支持票和反对票,若节点对某一分叉投支持票且该分叉最后胜出,则节点获得收益,若节点对某一分叉投出反对票且该分叉最后失败,则节点也获得收益。在以太坊平台上部署智能合约验证该投票策略,结果表明,该策略可以正常执行,并且节点最终达到共识。

区块链的共识与分叉:The DAO案例对以太坊分叉的影响分析及启示

探究共识与分叉的因果机理是区块链治理的关键问题。在突发事件下(如黑客攻击)区块链难以达成共识,导致分叉。本文从独特的视角研究一个重大区块链项目的失败案例(The DAO),分析黑客攻击事件如何影响区块链的共识与分叉。构建区块链的经济理论框架,建立共识模型并求解均衡条件。从短期和长期两个角度分析当区块链项目遭遇黑客攻击后,矿工既得利益、区块链应用价值判断和挖矿难度调整三个因素导致区块链分叉的机理,并讨论矿工风险厌恶、多链挖矿对共识和分叉的影响。研究发现:由于矿工算力差异、利益诉求有别,回撤操作反而造成区块链难以达成共识,原链分叉为高价值、高难度的新链,以及低价值、低难度的旧链,破坏区块链的最优均衡。本文深化区块链治理的理论,为数字货币是否采用区块链技术、区块链技术的发展和监管等问题提供有意义的启示。

预防区块链分叉的节点检测算法研究

区块链系统中的节点通过挖矿进行算力较量,获胜者赢得交易的记账权和一定奖励.由于节点之间存在竞争挖矿以及网络传输的异步性,就难以避免恶意节点干扰节点挖矿结果,进而导致区块链产生分叉现象.区块链分叉致使节点之间的数据一致性难以保障,严重影响区块链的安全性.利用区块链分叉节点检测算法,对节点池具有挖矿能力的节点的挖矿行为进行预判,对节点忠诚度进行检测以此降低分叉产生的概率,从而预防区块链产生分叉.