Проектирование более низких, более дешевых систем платы за блокчейн
30 июня 2025 г.Авторы:
(1) Sankarshan Damle, IIIT, Хайдарабад, Хайдербад, Индия (Sankarshan.damle@research.iiit.ac.in);
(2) Маниша Падала, IISC, Бангалор, Бангалор, Индия (manishap@iisc.ac.in);
(3) Суджит Гуджар, IIIT, Хайдарабад, Хайдербад, Индия (sujit.gujar@iiit.ac.in).
Таблица ссылок
Аннотация и 1. Введение
Связанная работа
Предварительные
3.1 TFMS: желательные свойства
3.2 Механизм перераспределения Groves (RM)
Идеал-TFRM: невозможность достижения строго положительного индекса перераспределения
Механизм перераспределения платы за транзакцию (TFRM)
R-TFRM: TFRM, надежный для манипуляций с шахтером
6.1 R-TFRM: анализ влияния манипуляций с шахтером на скидку и доходы от шахтеров
R2-TFRM: надежный и рациональный TFRM
Заключение и ссылки
A. Доказательства для результатов раздела 4 и 5
B. Доказательства для результатов раздела 6
C. Доказательства для результатов раздела 7
АБСТРАКТНЫЙ
Блокчейны развертывают механизмы платы за транзакцию (TFMS), чтобы определить, какие пользовательские транзакции включают в блоки, и определить их платежи (то есть плата за транзакцию). Увеличение спроса и дефицитных ресурсов блокировки привели к высокой комиссии за транзакцию пользователей. Поскольку эти блокчейны являются общественным ресурсом, может быть предпочтительнее сократить эти сборы за транзакцию. С этой целью мы вводим механизмы перераспределения платы за транзакцию (TFRMS) - перераспределение выплат VCG, собранные из таких TFM, как скидки, чтобы минимизировать сборы за транзакцию. Классические механизмы перераспределения (RMS) достигают этого, обеспечивая при этом распределительную эффективность (AE) и совместимость с стимулированием пользователя (UIC). Наш первый результат показывает нетривиальность применения RM в TFMS. Более конкретно мы доказываем, что невозможно уменьшить сборы за транзакцию, когда (i) транзакции, которые не подтверждаются, не получают скидки, и (ii) шахтер может стратегически манипулировать механизмом. При этом мы предлагаем надежный TFRM (R-TFRM): механизм, который ставит под угрозу индивидуальную рациональность честного шахтера, чтобы гарантировать строго положительные скидки для пользователей. Затем мы вводим надежную и рациональную TFRM (R 2 -TFRM), который использует доверенную случайность на цепь, которая дополнительно гарантирует индивидуальную рациональность Майнера (в ожидании) и строго положительные скидки. Наши результаты показывают, что TFRM обеспечивают новое многообещающее направление для снижения сборов за транзакцию в общественных блокчейнах.
1 Введение
Общественные блокчейны достигли основной известности с биткойнами [29] и Ethereum [4], обработки> 1𝑀 транзакций ежедневно [38, 39]. Чаще всего общедоступные блокчейны составляют криптографически связанную серию блоков. Каждый блок может состоять из нескольких отдельных транзакций. Шахтеры, которым поручено создание блоков, добавляют подмножество транзакций из набора выдающихся транзакций (называемых Mempool). Чтобы стимулировать шахтеров добавить свою транзакцию в блок, создатели транзакций (впредь пользователей) включают в себя комиссию в качестве комиссии. Плата поглощает оценку пользователей за добавление их транзакции в блок. Roughgarden [33] предлагает механизмы платы за транзакцию (TFMS) для изучения стратегического взаимодействия между майнером и пользователями.
Механизм платы за транзакцию (TFM).TFMS напоминает классическую аукционную обстановку. Пользователи предъявляют заявку, чтобы включить свои транзакции в блок, а майнер имитирует аукциониста, чтобы выбрать подмножество, что максимизирует его доход. Например, TFM биткойна напоминает аукцион первой цы, где шахтер блока жадно добавляет транзакции с самыми высокими предложениями. К сожалению, растущий спрос, рыночная волатильность криптовалюты и экономика по запросу предложения привели к чрезмерной оплате пользователей [2]. Например, Messias et al. [26] показывают, что 30% платы за биткойны на два порядка больше, чем рекомендовано.
Принимая во внимание общественные блокчейны как общий ресурс, желательно не навязать обвинениям за подтверждение транзакции. Однако, учитывая нехватку подтверждения каждой транзакции из -за ограничений ресурсов, можно предпочесть только подтвердить транзакции с более высокой стоимостью (относящиеся к их важности для пользователей). Отсутствие сборов за транзакцию может привести к тому, что пользователи не искажают ценность своих транзакций, чтобы обеспечить подтверждение. Следовательно, эта статья направлена на разработку TFM, которые минимизируют плату за транзакцию при соблюдении других свойств, связанных с стимулом.
Очевидно, что минимизация сборов за транзакцию противоречит цели майнера по максимизации доходов. Таким образом, задача проектирования TFM с учетом минимизации сборов является более сложной, чем в классическом аукционе, в первую очередь потому, что в TFMS шахтеры имеют полный контроль над транзакциями, которые они включают в свои блоки [33].
Наша цель.Мы стремимся разработать TFM, который удовлетворяет определенным теоретическим свойствам игры, таким как (i) распределительная эффективность (AE): подтвержденные транзакции максимизируют общую оценку, (ii) совместимость с стимулированием пользователя (UIC): пользователи предъявляют свою истинную оценку и индивидуальную рациональность (IR): пользователи получают неотразительную отдачу. В то же время TFM должен активно сокращать плату за транзакции для пользователей, тем самым улучшая привлекательность блокчейна. К сожалению, из знаменитой теоремы о невозможности зеленого Лафнтона [25] мы знаем, что невозможно спроектировать TFM, которая является как AE, так и UIC и которая гарантируетНОЛЬНАЯ ЧИСТА- в проектировании механизма обычно называется какСильный бюджетный баланс.
Учитывая это, наша цель состоит в том, чтобы спроектировать TFM, который является как AE, так и UIC при минимизации сборов за транзакцию (или слабо сбалансирован с бюджетом). Мотивирован из Maskin et al. [25], литература по проектированию механизма предлагает использование механизма перераспределения Гроувса (RM) для этой цели [7, 17, 25]. В RM Groves выполняется механизм VCG, а затем избыточные деньги перераспределяются среди пользователей при сохранении других теоретичных свойств игры.
Похоже, эта статья представляетМеханизмы перераспределения сборов за транзакцию(TFRMS): общий класс TFM, основанный на RMS, где майнер предлагает скидки от сборов за транзакции, собранных пользователям, сохраняя AE, UIC и IR. Предлагая скидкам пользователей, TFRM, по сути, уменьшают плату за транзакции, выплачиваемые ими. На рисунке 1 представлен обзор.
TFRM: проблемы.Проектирование таких TFRM имеет следующие основные проблемы.
Шахтер IC (MIC):Поскольку шахтеры обладают полным контролем над транзакциями, включенными в их блоки [33], они могут отклониться от
Предполагаемое правило распределения TFM (то есть выбор другого подмножества из Мемпула) и может ввести «фальшивые» транзакции (то есть транзакции, созданные стратегически для увеличения их дохода) в свои блоки [33]. Это похоже наШилл ставки[32] На традиционных аукционах. Таким образом, крайне важно, чтобы TFRM поддерживал AE, UIC и низкие сборы за транзакцию даже перед лицом манипуляции с шахтером (или, поочередно, в присутствииСтратегический шахтер)
Roughgarden [33] вводит понятие майнера (MIC) для моделирования стратегического поведения майнера. В теории аукциона в теореме Myersonsatterthwaite невозможности [28] говорится, что невозможно спроектировать механизм, который является AE, IR, слабо бюджетным сбалансированным и IC для обеих сторон рынка. Проектирование TFRM аналогична такому двустороннему аукциону, и достижение IC обеих сторон (с другими свойствами) является неуловимым.
Пользовательский IC (UIC):Как правило, RMS обеспечивает UIC, предлагая скидки всем, кто участвует в аукционе (независимо от распределения). В TFRM транзакции, которые являются частью меморандумы (то есть, не являются частью блока), недоступны для блокчейна. Таким образом, в отличие от RMS, в TFRM, мы не можем предложить скидки для каждой доступной транзакции. Поскольку некоторые транзакции не получают скидки, мы можем легко построить экземпляры, когда пользователи этих транзакций имеют стимул для переосмысления, чтобы получить включение в блок и получать скидки. Таким образом, обеспечение UIC в TFRM является нетривиальным. Таким образом, мы предлагаемОграниченный UIC(Ruic), что гарантирует, что торгов правдиво является слабо доминирующей стратегиейтолькоДля пользователей, чьи транзакции включены в блок.
Наши вклад.В целом, мы (i) официально вводим TFRM (см. Рисунок 1 для обзора), (ii) анализируем проблемы, связанные с манипуляциями с майнерами в ванильных TFRM, и (iii) вводим два новых TFRM, а именно R-TFRM и R 2-TFRM, которые устойчивы к манипуляциям с шахтером. Мы обсуждаем это подробно дальше.
(1) Идеал-TFRM. Поскольку мы не можем предложить скидки для всех транзакций в Мемпуле, мы начинаем наш анализ с «идеального TFRM», который предлагает ненулевые скидки только для подтвержденных транзакций. К сожалению, мы показываем, что идеально-TFRM не может удовлетворить UIC, предлагая ненулевые скидки подтвержденным транзакциям (теорема 2).
(2)TFRM: эффект стратегического шахтера.Мы переключаем наше внимание на TFRM, которые предоставляют скидки на все транзакции, включенные в блок. Эффективность RM измеряется с использованием индекса перераспределения (RI) [18], который представляет собой часть перераспределенного избытка VCG. Чтобы поглощать эффект стратегических шахтеров, мы вводим устойчивый индекс перераспределения (RRI). RRI измеряет часть перераспределенных средств при оптимальных манипуляциях с шахтером. Мы доказываем, что невозможно спроектировать TFRM, который удовлетворяет AE, RUIC и IR для пользователей (IR𝑢), так и для шахтеров (IRM), в то же время гарантируя строго положительный RRI (теорема 3).
(3)Надежный TFRM (R-TFRM).Учитывая эти невозможности, мы предлагаем R-TFRM: TFRM, который гарантирует строго положительный RRI и удовлетворяет все специфические для пользователя свойства. Однако R-TFRM не является индивидуально рациональным для шахтера [1].
По своей сути, R-TFRM строится на RM с выплатами VCG в качестве платы за транзакцию и линейной функцией скидок. Функция скидки максимизирует скидку в худшем случае, удовлетворяя RUIC, IR𝑢 и Abx-IRM. Проектирование такой функции скидок эквивалентно решению линейной программы на рисунке 4 для ее коэффициентов. Мы, наконец, показываем, что платежи уменьшаются на долю 𝑘/𝑛, где 𝑘 Транзакции подтверждаются из 𝑛, включенного в блок (теорема 5). Фракция остается прежней, даже с манипуляциями с шахтером, то есть RRI также составляет 𝑘/𝑛. Другими словами, каждый подтвержденный пользователь видит снижение на (1-𝑘/𝑛) в плате за транзакцию по сравнению с эквивалентным TFM на основе VCG.
Эта статья есть
[1] Мы отмечаем, что шахтеры, или блокируют предложения в целом, часто имеют альтернативные потоки доходов (например, блок -вознаграждение [29] или вознаграждения за аттестацию [35]). Эти вознаграждения могут в первую очередь помочь поглотить снижение доходов из -за снижения сборов за транзакцию. Они также могут облегчить отсутствие гарантии IRM в R-TFRM.
Оригинал