更大规模的 Nakamoto 风格区块链未必提供更好的安全性

对 Nakamoto 风格共识协议的广泛研究表明，网络延迟会降低这些协议的安全性。既有的结果表明，也许令人惊讶的是，由于更大网络中延迟的增加，当网络规模小至两个节点时可实现最大安全性。这与区块链的基础相矛盾，即去中心化能提高安全性。在本文中，我们仔细研究了网络规模如何影响 Nakamoto 风格区块链的安全性。我们认为现有安全模型中忽略了一个关键方面：网络越大，攻击者就越难以控制大量的算力。为此，我们引入了一个概率腐败模型，以表达攻击者在更大网络中腐败资源的难度增加。基于我们的模型，我们分析了节点数量对（最大）网络延迟和对抗算力比例的影响。特别是，我们表明：（1）增加节点数量最终会破坏安全性，但（2）依赖少量节点也不能提供良好的安全保障。然后，我们通过在 Bitcoin、Monero、Cardano 和 Ethereum Classic 等部署中模拟数十万个节点的实证评估来验证我们的分析。基于我们的实证分析，我们具体分析了各种现实参数和配置对现有部署中一致性界限以及在提供安全性的同时可容忍的对抗算力的影响。据我们所知，这是第一项在分析和实证上探索当前流行的 Nakamoto 风格部署所实现的现实权衡的工作。