El autor:
Johnnatan Messias Peixoto Afonso
Author:
Johnnatan Messias Peixoto Afonso
Mesa de la izquierda
Capítulo 1: IntroducciónCHAPTER 2: BACKGROUND
2.1 Blockchains y contratos inteligentes
2.2 Normas de priorización de transacciones
2.3 Priorización de transacciones y transparencia de contenciones
2.5 Escalabilidad de Blockchain con soluciones de capa 2.0
CHAPTER 3. TRANSACTION PRIORITIZATION NORMS
CHAPTER 4. TRANSACTION PRIORITIZATION AND CONTENTION TRANSPARENCY
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Transaction Prioritization and Contention Transparency
4.2 On contention transparency
CHAPTER 5. DECENTRALIZED GOVERNANCE
CHAPTER 6. RELATED WORK
6.1 Normas de priorización de transacciones
6.2 Priorización de transacciones y transparencia de contenciones
CHAPTER 7. DISCUSSION, LIMITATIONS & FUTURE WORK
7.1 Ordenación de transacciones
7.2 Transparencia de las transacciones
7.3 Votación de la distribución de energía para modificar los contratos inteligentes
Appendices
ANEXO A: Análisis adicional de las normas de priorización de transacciones
ANEXO C: Análisis adicional de la distribución del poder de voto
Abstracción
Blockchains revolucionaron sectores centralizados como el bancario y las finanzas promoviendo la descentralización y la transparencia. En una blockchain, la información se transmite a través de transacciones emitidas por los participantes o aplicaciones. Los mineros seleccionan, ordenan y validan crucialmente las transacciones pendentes para la inclusión de bloques, priorizando a aquellos con incentivos o tasas más altas.
Además, las aplicaciones que funcionan en la parte superior de una blockchain a menudo se basan en protocolos de gobernanza para descentralizar el poder de toma de decisiones para hacer cambios en su funcionalidad principal. Estos cambios pueden afectar la forma en que los participantes interactúan con estas aplicaciones. Puesto que un token equivale a un voto, los participantes que poseen múltiples tokens tienen un mayor poder de voto para apoyar o rechazar los cambios propuestos.
En esta tesis, auditamos las blockchains de Bitcoin y Ethereum para investigar las normas seguidas por los mineros en la determinación de la priorización de la transacción.También auditamos los protocolos de gobernanza descentralizada como Compound para evaluar si el poder de voto está distribuido equitativamente entre los participantes.Nuestros hallazgos tienen implicaciones significativas para el desarrollo futuro de las blockchain y las aplicaciones descentralizadas.
Publicaciones
Parts of this thesis have appeared in the following publications and technical reports.
• “Entender la gobernanza de Blockchain: Analizar el voto descentralizado para modificar los contratos inteligentes de DeFi”. J. Messias, V. Pahari, B. Chandrasekaran, K. P. Gummadi y P. Loiseau. Este trabajo ha sido presentado y actualmente estamos esperando una decisión.
• “Dissecting Bitcoin and Ethereum Transactions: On the Lack of Transaction Contention and Prioritization Transparency in Blockchains”.J. Messias, V. Pahari, B. Chandrasekaran, K. P. Gummadi, and P. Loiseau. In Proceedings of 27th Financial Cryptography and Data Security (FC), Bol, Braˇc, Croacia, mayo de 2023.
• “Selfish & Opaque Transaction Ordering in the Bitcoin Blockchain: The Case for Chain Neutrality”. J. Messias, M. Alzayat, B. Chandrasekaran, K. P. Gummadi, P. Loiseau, y A. Mislove. En Proceedings of the 21st ACM SIGCOMM Internet Measurement Conference (IMC), Virtual Event, noviembre de 2021.
• “On Blockchain Commit Times: An analysis of how miners choose Bitcoin transactions”.J. Messias, M. Alzayat, B. Chandrasekaran, y K. P. Gummadi. En el 2nd International KDD Workshop on Smart Data for Blockchain and Distributed Ledger (SDBD), Evento Virtual, agosto de 2020.
Additional publications and technical reports while at MPI-SWS.
• “Modeling Coordinated vs. P2P Mining: An Analysis of Inefficiency and Inequality in Proof-of-Work Blockchains”. M. Alzayat, J. Messias, B. Chandrasekaran, K. P. Gummadi, y P. Loiseau. junio de 2021.
• “(Mis)Diseminación de Información en WhatsApp: Recopilación, Análisis y Contramedidas”.G. Resende, P. Melo, H. Sousa, J. Messias, M. Vasconcelos, J. Almeida, y F. Benevenuto.En Procedimientos de la 28a Web Conference (WWW), San Francisco, EE.UU., mayo de 2019.
• “WhatsApp Monitor: A Fact-Checking System for WhatsApp”. P. Melo, J. Messias, G. Resende, K. Garimella, J. Almeida, y F. Benevenuto. En Procedimientos de la 13a Conferencia Internacional AAAI sobre Web y Medios Sociales (ICWSM), Múnich, Alemania, junio de 2019.
• “Cuantificación de los prejuicios de búsqueda: Investigar los prejuicios políticos en las redes sociales y en la búsqueda web”. J. Kulshrestha, M. Eslami, J. Messias, M. B. Zafar, S. Ghosh, K. P. Gummadi y K. Karahalios. En el periódico de recopilación de información, Springer. volumen 22, edición 1-2, abril de 2019.
• “En Microtargeting Socially Divisive Ads: A Case Study of Russia-Linked Ad Campaigns on Facebook”.F. N. Ribeiro, K. Saha, M. Babaei, L. Henrique, J. Messias, F. Benevenuto, O. Goga, K. P. Gummadi, y E. M. Redmiles.En Proceedings of Conference on Fairness, Accountability, and Transparency (FAT*), Atlanta, Georgia. enero 2019.
Reconocimientos
Quisiera expresar mi gratitud a mi asesor, Krishna P. Gummadi, por su feedback inestimable y apoyo inabalable a lo largo de mi trayecto de doctorado.También estoy profundamente agradecido a Balakrishnan Chandrasekaran y Patrick Loiseau por sus perspectivas constructivas y el alento en mis estudios.También debo extender mi aprecio a mi asesor anterior, Fabrício Benevenuto, cuya orientación y apoyo consistente me llevó a través de este viaje de doctorado.
Quiero agradecer a Ayan Majumdar, Abhisek Dash, Camila Kolling, David Miller, Junaid Ali, Sepehr Mousavi, Till Speicher, Vabuk Pahari, Vedant Nanda, Nina Grgi ́c-Hlaˇca, y muchos otros que han hecho un impacto en mi viaje de doctorado.
Extiendo mi agradecimiento a los excepcionales asistentes de investigación de MPI-SWS, que con entusiasmo celebraron cada hito en mis estudios de doctorado. Una mención especial se refiere a Mohamed Alzayat, cuyo feedback y colaboración fueron instrumentales al embarcarme en mis temas de investigación. También estoy agradecido a Ahana Ghosh, Andi Nika, Andrea Borgarelli, Angelica Goetzen, Chao Wen, Debasmita Lohar, George Tzannetos, Heiko Becker, JanOliver Kaiser, Lennard Gäher, Matheus Stolet, Michael Sammler, Mihir Vahanwala, Nils Müller, Oshrat Ayalon, Pierfrances Ingo, Ralf Jung, Rati Devidze, Roberta De Viti, Victor Alexandru Padurean, Vaastavand, y muchos otros por su firme apoyo.
Estoy agradecido por las vibrantes interacciones que tuve con los internos que compartieron y discutieron ideas de investigación intrigantes, con un grito especial a Aleksa Sukovic, Ani Saxena, Ana-Andreea Stoica, Baltasar Dinis, Barbara Gomes, Daniel Kansaon, Diogo Antunues, Isadora Salles, Ignacio Tiraboschi, Lucas Costa De Lima, Maria Petrisor, Pedro Las-Casas, Ruchit Rawal, Sapana Chaudhary, y muchos otros.
Estoy agradecido a todo el personal de MPI-SWS, en particular, Annika Meiser, Carina Schmitt, Christian Klein, Claudia Richter, Gretchen Gravelle, Krista Ames, Maria-Louise Albrecht, Rose Hoberman y Sarah Naujoks por sus sinceros esfuerzos y ayuda durante mis estudios de doctorado.
También quiero extender mi agradecimiento a mi padre, Jota Missias, a mi madre, Varlene, y a mis hermanos, Joarlens y Jeanderson, por su apoyo incondicional.
Introducción
Blockchains tales a través de la Fundación tienen el potencial de transformar los sectores tradicionales y centralizados de gran importancia para la sociedad, como el bancario y las finanzas (Adams et al., 2021; Daian et al., 2020; Perez et al., 2021; Qin et al., 2021). Como resultado, hay muchos medios seguros para garantizar el cumplimiento a través de contratos (es decir, acuerdos establecidos) y mecanismos de garantía, especialmente en situaciones en las que los participantes no pueden confiar unos en otros (Nakamoto, 2008; Sasson et al., 2014; Van Saberhagen, 2013; Wood et al., 2014). Como resultado, hay muchas blockchain disponibles como Bitcoin (Nakamoto, 2008), Ethereum (Wood et al., 2014), Polkadot (Wood, 2016), Zcash (Sasson finance et al., 2014), Monero
Estos incluyen: (i) emisores de transacciones que son responsables de emitir transacciones a través de interacciones con la blockchain y sus aplicaciones a través de contratos inteligentes; (ii) mineros o validadores de bloques que aseguran la validez de la información futura o bloques para la inclusión en todas sus transacciones; y (iii) aplicaciones de contratos inteligentes que son programas de software que funcionan en la parte superior de una blockchain, capaces de ejecutar acciones predeterminadas, crear o transferir tokens, permitir la votación para modificaciones de contratos inteligentes, etc. En cualquier escenario del mundo real que involucre a un grupo diverso de individuos con roles variados, el establecimiento de una base de confianza y equidad se vuelve primordial para garantizar que nadie pueda aprovechar a otros.
A diferencia del pasado, donde las interacciones ocurrieron principalmente entre individuos que se conocían y confiaban entre sí, el surgimiento de la blockchain ha permitido las interacciones dentro de un sistema descentralizado, carente de confianza inherente. Sin embargo, en un entorno tan desconfiable, surge el potencial de injusticia. Uno de los aspectos fascinantes de los sistemas de blockchain es la interacción entre los participantes que son desconocidos entre sí, carentes de confianza preestablecida. Esto plantea preguntas sobre si las interacciones se llevan a cabo de forma justa y qué preocupaciones de equidad existen. Por ejemplo, en esta tesis nos centramos en tres cuestiones primarias de injusticia: (i) orden de transacciones; (ii) transparencia de transacciones; y (iii) distribución justa del poder de voto para modificaciones de contratos inteligentes.
La equidad relacionada con la orden de transacción.La secuencia en la que se procesan las transacciones es crucial, ya que todos buscan un procesamiento oportuno.Asegurar la equidad en este orden presenta desafíos.
La equidad relacionada con la orden de transacción.
En otras palabras, la ausencia notable de Bitcoin, Ethereum y otros blockchains descentralizados es el requisito de cualquier confianza a priori entre los usuarios que emiten transacciones (es decir, los registros persistieron en la blockchain), los mineros que confirman las transacciones, y los nodos peer-to-peer (P2P) que mantienen la blockchain. A pesar de su uso extendido en la orden de aplicaciones críticas (Daian et al., 2020; Kharif, 2017; McCorry et al., 2017; Perez et al., 2021; Pilkington, 2016; Uniswap, 2023), los protocolos blockchain no especifican formalmente ni la forma en que los mineros deben seleccionar las transacciones para la inclusión en un nuevo bloque del conjunto de todas las transacciones disponibles, ni el orden en el que
Estudiar este problema tiene implicaciones significativas tanto para los usuarios de blockchain como para los mineros. En concreto, cuando se establecen tarifas para sus transacciones, los emisores de transacciones (es decir, a través de su software de cartera) asumen que las tarifas ofrecidas por todas sus transacciones competidoras son completamente transparentes – nuestros hallazgos contradicen esta hipótesis. De la misma manera, cuando las transacciones ofrecen diferentes tarifas de confirmación a diferentes mineros, plantea preocupaciones significativas de injusticia con respecto al orden en el que se incluyen estas transacciones. También mostramos que las piscinas de minería conspiran cuando priorizan las transacciones de interés propio para la inclusión, lo que puede agravar las crecientes preocupaciones sobre la concentración de las tasas de hash entre algunos mineros en blockchains de prueba
Transparencia relacionada con la transacción.Las suposiciones dictan que todos los participantes pueden observar las transacciones públicas.Esta transparencia afecta la priorización de las transacciones y la fijación de tarifas. Sin embargo, la realidad a menudo divide, lo que lleva a preocupaciones sobre la equidad en la transparencia de las transacciones.
Transparencia relacionada con la transacción.
Por ejemplo, la falta de transparencia en las cadenas de bloques surge de las preocupaciones genuinas de los emisores de transacciones, que no pueden ser ignoradas. Una preocupación importante es el riesgo de que las transacciones estén dirigidas por los bots (Daian et al., 2020; Eskandari et al., 2020; Torres et al., 2021; Weintraub et al., 2022), lo que crea la necesidad de privacidad de las transacciones. Piscinas mineras que abordan esta necesidad también facilitan, sin duda, pagos fuera de la cadena a través de los cuales los emisores de transacciones pueden (privadamente) incentivar a los mineros (BTC.com, 2022; Messias et al., 2021; ViaBTC, 2022). Consideramos estos desarrollos como pasos naturales y lógicos en la evolución de las cadenas de
Equidad relacionada con el poder de voto para modificar los contratos inteligentes.Los contratos inteligentes, que sirven como mecanismos de aplicación de la confianza, implican el acuerdo de los participantes con las reglas estipuladas. Sin embargo, como estos contratos inteligentes pueden ser actualizados (o cambiados) se plantea la cuestión de quién posee la autoridad para modificarlos.
Equidad relacionada con el poder de voto para modificar los contratos inteligentes.
Por ejemplo, las blockchains han sido exploradas por muchos trabajos previos que estudiaron diferentes tipos de vulnerabilidades de seguridad que surgen de implementaciones incorrectas o ejecuciones no intencionadas (o no deseadas) de contratos inteligentes sobre blockchains, particularmente en el contexto de las aplicaciones DeFi (Daian et al., 2020; Mike Dalton, 2022; Qin et al., 2021; Torres et al., 2021; Weintraub et al., 2022). Sin embargo, pocos estudios, si hay, se centraron, sin embargo, en las vulnerabilidades que pueden originarse en el diseño de los procedimientos para modificar, es decir, cambiar, contratos inteligentes a través de protocolos de gobierno, y / o votar de la ejecución de estos procedimientos en la práctica. Estos protocolos de gobierno tienen la intención de eliminar (o al menos minimizar)
Por lo tanto, en esta tesis, también proporcionamos un análisis en profundidad de los patrones de votación, prácticas de delegación y resultados de las propuestas en uno de los protocolos de gobernanza ampliamente utilizados: Compound (Compound Labs, Inc., 2022a; Leshner y Hayes, 2019).
Es importante reconocer que nuestro enfoque en estas preocupaciones de equidad no implica exclusividad. Existen preocupaciones adicionales, como la equidad en la compensación de los mineros proporcionalmente a sus contribuciones. Sin embargo, en esta tesis, nos enfocamos en las tres preocupaciones de equidad mencionadas anteriormente: (i) orden de transacciones; (ii) transparencia de transacciones; y (iii) distribución equitativa del poder de voto para modificaciones de contratos inteligentes.
Este artículo está disponible en archivo bajo la licencia CC BY 4.0 DEED.
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