[論文レビュー] Deconstructing Blockchains: A Comprehensive Survey on Consensus, Membership and Structure

Christopher Natoli, Jiangshan Yu+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 22, 2019

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 114被引用数 67

ひとこと要約

本論文はブロックチェーンを三つの核要素—メンバーシップ選択、コンセンサスメカニズム、構造—に分解し、分析と将来の設計のための評価フレームワークとアプローチのカテゴリー化を提示する。

ABSTRACT

It is no exaggeration to say that since the introduction of Bitcoin, blockchains have become a disruptive technology that has shaken the world. However, the rising popularity of the paradigm has led to a flurry of proposals addressing variations and/or trying to solve problems stemming from the initial specification. This added considerable complexity to the current blockchain ecosystems, amplified by the absence of detail in many accompanying blockchain whitepapers. Through this paper, we set out to explain blockchains in a simple way, taming that complexity through the deconstruction of the blockchain into three simple, critical components common to all known systems: membership selection, consensus mechanism and structure. We propose an evaluation framework with insight into system models, desired properties and analysis criteria, using the decoupled components as criteria. We use this framework to provide clear and intuitive overviews of the design principles behind the analyzed systems and the properties achieved. We hope our effort will help clarifying the current state of blockchain proposals and provide directions to the analysis of future proposals.

研究の動機と目的

• ブロックチェーンの複雑性を、三つの核となる要素であるメンバーシップ選択、コンセンサス、構造に分解することによって説明する。
• システムモデル、性質、および分析基準を含む評価フレームワークを提供する。
• 主要な提案のデザイン原理と性質について直感的な概説を提供する。
• メンバーシップ選択とコンセンサスのアプローチを分類する。
• 分解に基づいて将来のブロックチェーン設計を支援する汎用チャートを提示する。

提案手法

• ブロックチェーンシステムをメンバーシップ選択、コンセンサスメカニズム、構造に分解して比較分析を可能にする。
• システムモデル、望ましい性質、および分析基準を組み込んだ評価フレームワークを提案する。
• 既存の提案をメンバーシップ選択とコンセンサスのカテゴリに分類する。
• メンバーシップ選択、コンセンサス、構造に関連する攻撃と脅威の概説を提供する。
• 洞察を統合し、将来の設計と分析の方向性を提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 メンバーシップ選択、コンセンサス、構造に分解することで、ブロックチェーン設計をいかに効果的に分析できるか。
• RQ2 この分解の下で、主要なブロックチェーン提案が達成する設計原理と特性は何か。
• RQ3 評価フレームワークは最先端を明確にし、将来の提案を指針づけるのにどう役立つか。

主な発見

• 分離されたフレームワークは、異なる提案がメンバーシップ、コンセンサス、構造の各特性をどのように達成するかを明確にする。
• 本論文はメンバーシップ選択とコンセンサスのアプローチの分類を提供する。
• 将来の設計を支援するために、各メンバーシップ選択カテゴリの設計原理を示す汎用チャートを提供する。
• メンバーシップ選択、コンセンサス、構造に関連する攻撃と脅威の概要が提供されている。
• 本調査は将来のブロックチェーン提案の分析を導き、整合の取れた設計の組み合わせを促進することを目指す。