基于智能体的区块链协议模拟——以 Kadena 的 Chainweb 为例

尽管许多分布式共识协议在存在恶意参与者时提供鲁棒的活动性与一致性保证，但关于经济激励如何影响安全性的定量估计却寥寥无几。本文描述了一个模拟对抗性智能体（包括经济理性者与拜占庭式者）如何与区块链协议交互的系统。该系统为攻击的经济难度以及某些参与者的存在如何影响协议级统计量（如恢复活动性的期望时间）提供统计估计。该模拟系统受算法交易与强化学习系统设计的影响，后者使用对智能体奖励机制的显式建模来评估并优化完全自主的智能体。我们实现并将该模拟框架应用于 Kadena 的 Chainweb——一个并行化工作量证明系统，其中矿工激励遵从性如何影响安全性与抗审查性具有复杂性。我们给出了文献中首个 Chainweb 的形式化描述，并利用该形式化描述来指导我们的模拟设计。我们的模拟结果包括作为分片连接性函数的区块高度增长率的相变，以及 Chainweb 中审查对理性矿工而言成本过高而不愿参与的实证证据。我们以模拟如何能在多种情境下指导并优化协议开发（包括权益证明参数优化与点对点网络设计）的展望作结。