ScaloWork：基于分布式池矿的有用工作量证明

比特币区块链使用基于散列的工作量证明（PoW），可防止未受欢迎的参与者占用网络资源。任何进入矿工游戏的参与者都必须证明其已耗费了特定数量的计算资源。然而，最流行的比特币区块链每年消耗 175.87 TWh 的电力，而这部分能源大多被浪费在哈希计算中，而这些计算没有其他用途。已有多项研究探索了通过替换散列函数来重新利用浪费的能源，采用具有实际应用价值的计算问题。网络中的最小支配集（MDS）具有诸多现实应用。基于此概念，Chrisimos [TrustCom '23] 提出以计算支配集来取代基于散列的 PoW。然而，Chrisimos 在效率和解质量方面存在若干缺点。本工作提出了一种新的有用 PoW 框架 ScaloWork，其依据支配集问题的解来决定区块提议人。ScaloWork 依赖图同构的性质，并保证解的可提取性。我们还提出了一种用于计算支配集的分布式方法，允许矿工组成队伍。这使 ScaloWork 能够处理与实际应用相关的更大图，从而增强可扩展性。我们的框架还消除了自由骑手的问题，确保区块奖励分配的公平性。我们进行了详尽的安全分析，证明我们的方案与基于散列的 PoW 一样安全。我们实现了一个原型系统，结果表明我们的系统在所有方面都优于 Chrisimos。