Zentralisierung beim PoS-Setup angehen

Die Blockchain-Technologie verändert, wie wir über Vertrauenssysteme und Transaktionen denken. Es begann mit Bitcoin und hat sich auf viele andere Kryptowährungen und Plattformen ausgeweitet. Ein wichtiger Teil dieser Technologie ist, wie sie Konsens unter den Nutzern erzielt, was entscheidend für die Genauigkeit und Sicherheit des Systems ist.

Konsens kann durch verschiedene Methoden erreicht werden, wie Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS). PoW erfordert, dass Nutzer komplexe mathematische Probleme lösen, um neue Transaktionsblöcke vorzuschlagen, was viel Energie verbraucht. PoS hingegen erlaubt es den Nutzern, neue Blöcke basierend auf der Menge an Kryptowährung zu erstellen, die sie besitzen und bereit sind, als Sicherheit zu „staken“. Diese Methode gilt allgemein als energieeffizienter.

#Was ist Bootstrapping in PoS?

Wenn ein neues PoS-System geschaffen wird, braucht es eine anfängliche Verteilung von Coins unter den Nutzern. Dieser Prozess wird Bootstrapping genannt. Die Art und Weise, wie Coins in dieser Phase verteilt werden, kann langfristige Auswirkungen auf die Sicherheit und Fairness des Systems haben. Wenn es schlecht gemacht wird, kann es zur Zentralisierung führen, bei der eine kleine Gruppe einen grossen Teil des Stakes kontrolliert und die Integrität des Systems untergräbt.

#Die Herausforderung der Zentralisierung

Zentralisierung ist eine grosse Sorge in PoS-Systemen. Wenn zu viele Coins während der Bootstrapping-Phase an ein paar Nutzer verteilt werden, haben diese Nutzer zu viel Macht. Sie könnten das System manipulieren, für ihre eigenen Interessen abstimmen oder sogar das Netzwerk angreifen.

Einige reale Beispiele für zentralisierte PoS-Systeme sind Polygon und mehrere andere, bei denen eine kleine Gruppe von Validierern einen Grossteil des Stakes hält. Ereignisse wie der Luna-Crash zeigen, wie Zentralisierung zu Schwachstellen und unberechenbarem Marktverhalten führen kann.

#Die Wichtigkeit der Dezentralisierung

Dezentralisierung ist entscheidend für die Sicherheit und Governance von Blockchain-Systemen. Ein System, das zu zentralisiert ist, birgt Risiken der Manipulation und kann zu ernsthaften Governance-Problemen führen. Wenn nur ein paar Akteure zu viel vom Stake kontrollieren, können sie Entscheidungen treffen, die alle anderen betreffen, oft zu ihrem eigenen Vorteil.

Deshalb ist es wichtig, Wege zu finden, um Dezentralisierung während des Bootstrapping-Prozesses zu gewährleisten. Das bedeutet, Protokolle zu schaffen, die Coins so verteilen, dass keine Gruppe übermässige Kontrolle erlangt.

#Ziel der Studie

Diese Studie zielt darauf ab, die Zentralisierung in PoS-Systemen während der Bootstrapping-Phase zu thematisieren. Indem wir bestehende Methoden untersuchen und einen neuen Ansatz vorschlagen, hoffen wir, eine gerechtere und dezentralisierte Umgebung für PoS-Systeme zu schaffen.

Wir definieren spezifische Kriterien für ein erfolgreiches Bootstrapping-Protokoll, die Folgendes umfassen:

1. Individuelle Rationalität (IR): Jeder Teilnehmer sollte von der Teilnahme am System profitieren.
2. Anreizkompatibilität (IC): Die Teilnehmer müssen einen starken Grund haben, das festgelegte Protokoll zu befolgen.
3. Dezentralisierung (DC): Die endgültige Verteilung der Coins sollte nicht zur Zentralisierung führen.

#Analyse der aktuellen Bootstrapping-Methoden

Es gibt mehrere Methoden, die häufig für Bootstrapping in PoS-Systemen verwendet werden:

• Airdrop: Coins werden an Nutzer basierend auf spezifischen Kriterien verteilt. Diese Methode kann jedoch zu Manipulation führen, da Akteure falsche Identitäten erstellen können, um mehr Coins zu bekommen.

• Proof-of-Burn (PoB): Nutzer „verbrennen“ eine bestimmte Menge an Kryptowährung, um neue Token zu erhalten. Diese Methode wird kritisiert, weil sie nicht sicherstellt, dass die Teilnehmer genug Nutzen erhalten.

Was wir gesehen haben, ist, dass diese Methoden oft nicht die Kriterien für ein ideales Bootstrapping-Protokoll erfüllen. Airdrops können zu Zentralisierung durch Sybil-Angriffe führen, und PoB bietet möglicherweise nicht genug Anreiz für Nutzer, ehrlich teilzunehmen.

#Einführung einer neuen Kennzahl für Zentralisierung

Um die Dezentralisierung in PoS-Systemen besser zu analysieren, schlagen wir eine neue Kennzahl namens C-NORM vor. Diese Kennzahl konzentriert sich darauf zu verstehen, wie die Verteilung von Coins zur Zentralisierung oder Dezentralisierung führen kann. C-NORM berücksichtigt sowohl die Menge an gehaltenem Stake als auch die Bewertungen der Spieler, was eine umfassendere Perspektive darauf bietet, wie dezentral ein System wirklich ist.

#Zentralisierungsspiel

Das Konzept eines Zentralisierungsspiels wird eingeführt, um die Effektivität verschiedener Zentralisierungsmetriken, einschliesslich C-NORM, zu bewerten. Indem wir Szenarien simulieren, in denen Spieler kolludieren und Allianzen bilden können, können wir besser verstehen, wie bestehende Metriken der Realität strategischen Verhaltens in Blockchain-Netzwerken standhalten.

In diesem Spiel agiert ein Spieler als Herausforderer, der versucht, ein zentralisiertes System darzustellen, während ein anderer Spieler versucht zu erkennen, ob das System tatsächlich zentralisiert oder dezentralisiert ist. Durch diese Simulationen können wir die Effektivität verschiedener Metriken, einschliesslich C-NORM, zur Erfassung von Zentralisierung bewerten.

#Bewertung bestehender Bootstrapping-Protokolle

Wir bewerten mehrere prominente Bootstrapping-Methoden anhand der festgelegten Kriterien für ein ideales Protokoll.

• Airdrop: Diese Methode lädt nicht nur Spieler ein, fragwürdige Praktiken wie das Erstellen mehrerer Identitäten für mehr Belohnungen zu verfolgen, sondern sie stellt auch nicht sicher, dass die Teilnehmer einen echten Anreiz haben, sich an die Regeln zu halten.

• Proof-of-Burn: Ähnlich wie Airdrop garantiert diese Methode keine individuellen Vorteile für alle Teilnehmer. Tatsächlich machen potenzielle Verluste eine echte Teilnahme weniger attraktiv.

Angesichts der Mängel dieser Methoden erkunden wir eine vielversprechende Alternative: eine auf Proof-of-Work basierende Bootstrapping-Methode namens W2SB.

#Proof-of-Work als Bootstrapping-Lösung

Proof-of-Work hat eingebaute Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Fairness. Da Miner komplexe Probleme lösen müssen, um Blöcke vorzuschlagen, widersteht diese Methode von Natur aus Manipulation.

Wenn wir W2SB analysieren, stellen wir fest, dass es die erforderlichen Kriterien für ein ideales Bootstrapping-Protokoll erfüllt. Der erwartete Nutzen für die Teilnehmer ist höher als die Enthaltsamkeit, und die Teilnehmer haben klare Anreize, durchzuhalten. Darüber hinaus erreicht das System, wenn das Protokoll über eine ausreichende Anzahl von Runden ausgeführt wird, Dezentralisierung.

#Empirische Analyse von W2SB

Wir führen auch Experimente durch, um die Effektivität von W2SB bei der Schaffung eines dezentralen PoS-Systems zu testen. Indem wir die Ankunft von Teilnehmern und deren jeweiligen Stakes simulieren, sammeln wir wertvolle Daten darüber, wie W2SB im Laufe der Zeit abschneidet.

Die Ergebnisse zeigen, dass, wenn wir die Anzahl der Runden erhöhen, die Zentralisierungskennzahl näher an Null rückt, was auf eine verbesserte Dezentralisierung hinweist. Darüber hinaus beobachten wir, dass jedes gewünschte Mass an Dezentralisierung erreicht werden kann, indem das Protokoll über eine bestimmte Anzahl von Runden ausgeführt wird.

#Fazit und zukünftige Arbeiten

Zusammenfassend beleuchtet diese Studie das Problem der Zentralisierung im PoS-Bootstrapping. Wir haben eine neue Kennzahl, C-NORM, eingeführt, um besser zu bewerten, wie unterschiedliche Methoden abschneiden, und einen neuen Ansatz mit W2SB skizziert, der vielversprechend gezeigt hat, um die Ziele von IR, IC und Dezentralisierung zu erreichen.

Zukünftige Forschungen können auf dieser Arbeit aufbauen, indem sie Methoden für eine bessere Energieeffizienz in Bootstrapping-Protokollen erkunden und Fragen zur Zentralisierung untersuchen, die nach dem Bootstrapping aufgrund von Stake-Pools und anderen Faktoren auftreten können. Diese Herausforderungen anzugehen, wird entscheidend für die fortlaufende Entwicklung robuster und gerechter Blockchain-Systeme sein.