工作量证明系统中的安全性定价
密码学与安全
2020-12-08 v1
摘要
去中心化区块链安全性的一个关键组成部分是区块生产者的机会成本证明。在工作量证明（PoW）情形下——目前最知名的系统所采用——该成本来自所耗费的计算。在本文中，我们根据矿工以法币计的成本来刻画其安全性投资。这使得能够跨通常使用不同 PoW 算法并以不同加密货币单位奖励矿工的 PoW 区块链比较安全性分配。我们证明存在唯一的分配均衡，仅依赖于市场价格，该均衡既可由策略性矿工（考量他人行为者）实现，也可由仅寻求短期利润的矿工实现。事实上，后者会在不知情的情况下补偿任何将安全性分配故意移离均衡的企图。我们的结论通过分析性的马尔可夫决策过程建立、博弈论分析以及无套利条件推导得到支持。我们用超过两年的区块链与价格数据实证证据佐证了这些结果。总体一致性很强。我们表明，在 2018 年 1 月 1 日至 2020 年 8 月 1 日期间，市场价格预测 Bitcoin 与 Bitcoin Cash 之间安全性分配的误差小于 0.6%。而从 2019 年 10 月初至 2020 年 8 月 1 日，市场价格预测 Bitcoin 与 Litecoin 之间安全性分配的误差为 0.45%。这些结果进一步由我们所确立的市场价格变动与安全性分配变动之间的格兰杰因果关系所佐证。为展示我们结果的实用性，我们描述了一种利用该均衡仅从链上信息估算 PoW 加密货币价格比率的无信任预言机。
引用
@article{arxiv.2012.03706,
title = {Pricing Security in Proof-of-Work Systems},
author = {George Bissias and Rainer Böhme and David Thibodeau and Brian N. Levine},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.03706},
year = {2020}
}