我们或许同行，但我跑得更快：区块链中的网络公平性与可扩展性

基于区块链的分布式账本（DLs）有望通过实现真正的民主化来变革现有金融体系。过去十年，区块链技术已在从银行业到房地产业的众多新应用中得到见证。然而，为了被普遍采用，区块链系统必须具备可扩展性以支持高交易量。随着我们提高 DL 系统的吞吐量，底层点对点网络可能面临多层次挑战以跟上需求。由于网络容量各异，较慢节点相对于较快节点处于相对劣势，这可能对其收益产生负面影响。为量化其相对优势或劣势，我们引入两种网络公平性度量：$p_f$（抢先概率）和 $\alpha_f$（发布公平性）。我们表明，随着区块链的扩展，这两种度量均恶化，意味着较慢节点在更高吞吐量下面临劣势。这导致较快节点获得超过其公平份额的奖励，而较慢节点（就网络质量而言较慢）获得更少。因此，区块链系统中的公平性与可扩展性并不齐头并进。在理性矿工的设定下，公平性的缺失导致矿工偏离“最长链规则”或进行低挖（undercut），这将降低区块链对抗拜占庭对手的韧性。因此，公平性不仅是区块链系统的理想属性，也对区块链安全至关重要，任何可扩展区块链协议都必须确保公平性。