PureLottery：一种基于新型单败淘汰赛算法的公平且抗偏倚领导者选举方案
数据结构与算法
2024-02-28 v1 密码学与安全
分布式、并行与集群计算
计算机科学与博弈论
摘要
领导者选举（Leader Election, LE）在分布式系统和区块链技术中至关重要，它确保一名参与者担任领导者。传统的 LE 方法通常依赖于分布式随机数生成（RNG），面临易受操纵、缺乏公平性以及需要可验证延迟函数（VDFs）和公开可验证秘密共享（PVSS）等复杂过程等问题。本学士论文提出了一种新的随机化 LE 方法，利用博弈论假设，即旨在被选为领导者的参与者自然会避免降低其当选几率的行为。这一视角通过消除对去中心化 RNG 的需求简化了 LE。受单败淘汰制体育锦标赛启发，我们引入了 PureLottery，该方法为区块链环境提供了一种公平、抗偏倚且高效的 LE 解决方案。其运作原理是每场比赛由两名参与者竞争，使得共谋努力无效。PureLottery 以其低计算和通信复杂度脱颖而出，适用于智能合约实现。它为诚实行为提供了强大的博弈论激励，并能抵御对手攻击，确保无法通过不诚实行为增加当选几率。该协议保证每位诚实玩家至少有 1/n 的获胜几率，无论其他 n-1 名参与者中是否存在对手操纵。PureLottery 还可解决相关问题，如参与者排名、选举多名领导者以及领导者回避，展示了其在包括彩票和区块链协议在内的各种应用中的多功能性。开源实现已公开发布供使用。
引用
@article{arxiv.2402.17459,
title = {PureLottery: Fair and Bias-Resistant Leader Election with a Novel Single-Elimination Tournament Algorithm},
author = {Jonas Ballweg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.17459},
year = {2024}
}