[論文レビュー] DeLottery: A Novel Decentralized Lottery System Based on Blockchain Technology

Zhifeng Jia, Rui Chen+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 6, 2019

Gambling Behavior and Treatments被引用数 4

ひとこと要約

DeLotteryは、スマートコントラクトとRANDAOにインspiredされた乱数生成プロトコルを活用したブロックチェーンベースの分散型ロトシステムを提案する。このシステムは、公平性、透明性、セキュリティを確保する。ブロックチェーンネットワーク上に実装され、暗号的手法による検証を通じて改ざんに対する耐性を示す。

ABSTRACT

In this paper, we design DeLottery, a decentralized lottery system based on block chain technology and smart contracts. Lottery is a classical form of entertainment and charity for centuries. Facing the bottleneck of the combination between lottery and information technology, we use smart contracts and blockchain in decentralized, intelligent, and secure systems for lottery industries. Moreover, we are inspired by the algorithm of RANDAO, an outstanding way of random number generation in blockchain scenario. The components and the functions of the novel system are described in details. We implement DeLottery in a blockchain network and show functioning procedure and security of the proposed lottery system.

研究の動機と目的

• 従来のロトシステムにおける信頼性と透明性の欠如を解消するため、ブロックチェーン技術を活用すること。
• 暗号的に検証可能な乱数を用いることで、公平性を保証する分散型ロトメカニズムを設計すること。
• 中央集権的機関に依存しない、安全で自動化されたロトシステムをスマートコントラクトを用いて実装すること。
• ブロックチェーンネットワーク上での実装を通じて、提案されたシステムの実現可能性とセキュリティを実証すること。

提案手法

• システムは、チケット購入、抽選実行、賞金分配などのロト運用を管理するスマートコントラクトをブロックチェーン上にデプロイする。
• 分散的に検証可能な乱数を生成する基盤として、RANDAOプロトコルを採用する。
• 参加者がコミットメントを提出することで乱数プールに貢献し、いかなる単一の主体でも結果を操作できないようにする。
• すべての取引データおよび乱数生成プロセスをブロックチェーン上に公開することで、透明性を確保する。
• フロントランニングやバイアスを防ぐために、暗号ハッシュおよびコミットメント・リーリーズモデルを用いてセキュリティを強化する。
• 正しく動作すること、パフォーマンス、および共謀や改ざんに対する耐性を検証するために、ブロックチェーンネットワーク上で実装をテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして改ざんを防ぎ、公平性を保証する分散型ロトシステムを設計できるか？
• RQ2 検証可能な乱数が、ブロックチェーンベースのロトにおける信頼性をどのように向上させるか？
• RQ3 RANDAOプロトコルを、実用的で本格的なロトシステムに効果的に適応できるか？
• RQ4 スマートコントラクトの統合が、透明性を向上させるとともに、中央集権的仲介者への依存をどのように低減するか？
• RQ5 実際のネットワークにデプロイされたブロックチェーンベースのロトにおいて、セキュリティ的および機能的特性は何か？

主な発見

• DeLotteryシステムは、スマートコントラクトとブロックチェーンを用いて完全に分散型のロトを実装し、エンドツーエンドの透明性を確保した。
• RANDAOにインスパイアされたプロトコルの使用により、特定の当事者に信頼を置かずに、暗号的に安全で検証可能な乱数生成が可能になった。
• チケット購入や抽選結果を含む、すべてのロト運用がブロックチェーン上に公開され、完全な監査可能性が実現された。
• コミットメント・リーリーズメカニズムのおかげで、フロントランニングや改ざんに対する耐性が示された。
• 実際のブロックチェーン環境での実装により、提案されたアーキテクチャの実現可能性が確認され、正しく動作することが実証された。
• テストネットワーク上での設計と実行を通じて、攻撃的状況下でもシステムがセキュリティと公平性を維持していることが証明された。