Распределение вознаграждения между узлами сети блокчейн и правило их мотивации

Аннотация

Предложен подход к оценке возможности равноправного получения узлами блокчейна вознаграждения за закрытие блоков. Для описания потоков транзакций и закрытия блоков применена теория случайных процессов. Проанализировано распределение получаемых узлами вознаграждений за закрытие блока, незначительно различающихся по величине и являющихся значениями нормально распределенной случайной величины. Уточнены понятия мастер-узла и пустого блока. Предложена оценка вероятности получения узлами блокчейна вознаграждения за закрытие блока, близкого к среднему значению на основе закона больших чисел. Рассмотрен вариант работы блокчейна, в котором часть узлов отключена от сети. В этом случае распределение вознаграждения между узлами меняется, но равноправие узлов может сохраниться при соблюдении предлагаемых дополнительных условий. Сформулировано правило мотивации узлов для поддержания их постоянного подключения к сети за счет переноса вознаграждения, предназначавшегося узлам, не ответившим на запрос стать мастер-узлом, и суммирования их с вознаграждением для первого узла, ответившего на запрос. Применены специальные функции штрафа, регулирующие размер вознаграждения, что позволяет сохранить равноправие узлов. Рассмотрен более общий случай, допускающий временное отключение части узлов сети блокчейн. Выполнен анализ ситуации, когда узлы отключаются вынужденно по техническим причинам

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Бардин А.П., Новицкий А.В., Шумилов Ю.Ю. Распределение вознаграждения между узлами сети блокчейн и правило их мотивации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2022, № 2 (139), с. 4--17. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2022-2-4-17

Литература

[1] Satoshi N. Bitcoin: a peer-to-peer electronic cash system. bitcoin.org: веб-сайт. URL: https://bitcoin.org/en/bitcoin-paper (дата обращения: 20.01.2018).

[2] Chepurnoy A., Larangeira М., Ojiganov A. Rollerchain, a blockchain with safely pruneable full blocks. arXiv preprint arXiv:1603.07926, 2016. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1603.07926

[3] Transactions speeds: how do cryptocurrencies stack up to Visa or PayPal? howmuch.net: веб-сайт. URL: https://howmuch.net/articles/crypto-transaction-speeds-compared (дата обращения: 12.08.2019).

[4] Proof of stake versus proof of work. bitfury.com: веб-сайт. URL: http://bitfury.com/content/5-white-apersresearch/pos-vs-pow-1.0.2.pdf (дата обращения: 02.10.2019).

[5] Budish E. The economic limits of bitcoin and the blockchain. NBER Working Paper Series, 2018, no. 24717. URL: http://www.nber.org/papers/w24717 (дата обращения: 04.04.2022).

[6] Сенатов В.В. Центральная предельная теорема. Точность аппроксимации и асимптотические разложения. М., Либроком, 2009.

[7] Де Гроот М. Оптимальные статистические решения. М., Мир, 1974.

[8] Lehmann E.L., Romano J.P. Testing statistical hypotheses. Springer Science + + Business Media, 2005.

[9] Ethereum. bits.media: веб-сайт. URL: https://bits.media/ethereum (дата обращения: 26.05.2020).

[10] Кудрявцев К.Я. Доказательство нормальности распределения подмножества случайных величин на основе преобразования блочных матриц. Вестник НИЯУ МИФИ, 2021, т. 10, № 1, с. 70--76. DOI: https://doi.org/10.1134/S2304487X21010107

[11] Шумилов Ю.Ю., Шумилов Б.Ф. Аналитическое описание многомерных многозначных функций в системах управления. В кн.: Методы проектирования сложных систем. М., Энергоатомиздат, 1985, с. 42--48.

[12] Деон А.Ф., Меняев Ю.А. Полное факториальное моделирование равномерных последовательностей целых случайных величин. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2017, № 5 (116), с. 132--149. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2017-5-132-149

[13] Applebaum B. Pseudorandom generators with long stretch and low locality from random local one-way functions. Proc. 44th Ann. ACM STOC, 2012, pp. 805--816. DOI: https://doi.org/10.1145/2213977.2214050

[14] Lewis T.G., Payne W.H. Generalized feedback shift register pseudorandom number algorithm. J. ACM, 1973, vol. 20, no. 3, pp. 456--486. DOI: https://doi.org/10.1145/321765.321777

[15] Sunklodas J. On normal approximations to strongly mixing random fields. Theory Probab. Appl., 2010, vol. 52, no. 1, pp. 125--132. DOI: https://doi.org/10.1137/S0040585X97982815