[論文レビュー] Fairness in ERC token markets: A Case Study of CryptoKitties

Kentaro Sako, Shin’ichiro Matsuo+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 7, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、暗号通貨キティーズを事例として、分散型市場における公平性を調査し、その遺伝子アルゴリズムが真のランダム性を欠いており、そのバイアスを理解したユーザーが高価値のトークン生成を予測・利益を得られるようになっていることを明らかにした。研究では、情報非対称性、オークションにおける隠れた共謀、累進的 fees によるシステム的不公平性を特定し、ERC-721 トークン市場における市場の公平性を高めるための暗号的および設計上の改善策を提案した。

ABSTRACT

Fairness is an important trait of open, free markets. Ethereum is a platform meant to enable digital, decentralized markets. Though many researchers debate the market's fairness, there are few discussions around the fairness of automated markets, such as those hosted on Ethereum. In this paper, using pilot studies, we consider unfair factors caused by adding the program. Because CryptoKitties is one of the major blockchain-based games and has been in operation for an extended period of time, we focus on its market to examine fairness. As a result, we concluded that a gene determination algorithm in this game has little randomness, and a significant advantage to gain profit is given to players who know its bias over those who do not. We state incompleteness and impact of the algorithm and other factors. Besides, we suppose countermeasures to reduce CryptoKitties' unfairness as a market.

研究の動機と目的

• スマートコントラクト上に構築された分散型市場、たとえば CryptoKitties が、従来の金融市場と同等の公平性の原則を守っているかどうかを調査すること。
• 知識のあるユーザーに有利な情報を与える、CryptoKitties の特定の技術的・設計上の欠陥を同定すること。
• 交配手数料、オークションメカニズム、アルゴリズム的ランダムネスといった要因が市場の公平性に与える影響を評価すること。
• ユーザーが入力を制御できる仕組みや、入札の遅延を導入するといった、不平等性を低減するための実行可能な対策を提案すること。
• スマートコントラクト駆動の金融システムにおける公平性を評価するための基盤的基準を確立すること。

提案手法

• Solidity のソースコードとオンチェーン取引データを用いて、CryptoKitties の遺伝子アルゴリズムのランダムネスと予測可能性を分析するため、逆アセンブリを実施した。
• 特に低所得プレイヤーの参加に与える影響を評価するため、交配手数料（0.008 ETH）とガス手数料の影響を検証した。
• 共謀のリスクを特定するため、売り手と入札者が連携することで早期に入札が成立する可能性があることを分析した。
• ブロックチェーン分析を通じて、オークションに参加しない疑わしい取引を特定し、潜在的な非公開取引の存在を示唆した。
• ハッシュ関数にユーザーが入力を提供できるようにすることで、トークン生成の予測可能性を排除するといった暗号的改善策を提案した。
• オークションの事前発表や入札開始の遅延といった設計上の変更を提案し、情報非対称性を低減することを目的とした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CryptoKitties の遺伝子決定アルゴリズムは、どの程度の予測可能なパターンを示しており、それが情報非対称性を生じさせているか？
• RQ2 交配および取引手数料は、低所得ユーザーの市場参加と収益性にどのように影響を与えているか？
• RQ3 オークションメカニズムと売り手・入札者の間の共謀は、市場の公平性をどのようないくつかの形で損なっているか？
• RQ4 ブロックチェーンの匿名性は、内部者取引を可能にし、不正な市場行動を隠蔽する役割を果たしているか？
• RQ5 スマートコントラクトベースのトークン市場における公平性を高めるための技術的および設計上の改善策は何か？

主な発見

• CryptoKitties の遺伝子アルゴリズムは暗号的にランダムではなく、その予測可能性により、そのバイアスを理解したユーザーが戦略的に高価値のトークンを生成できる。
• アルゴリズムの入力メカニズムを理解したプレイヤーは、信頼性の高い方法で高価値のキティを生成でき、顕著な情報非対称性を生じさせている。
• 0.008 ETH の交配手数料は、低所得ユーザーの参加と利益の可能性を制限する累進的障壁となっている。
• オークションメカニズムにより、共謀した当事者がリストアップ直後に入札に勝利でき、他の参加者を排除し、公平な競争を損なっている。
• オークションに参加しない疑わしい取引は、非公開取引やオフチェーン取引の存在を示唆しており、透明性の原則に反する。
• トークン生成におけるハッシュ入力に対するユーザーの制御の欠如が、予測可能性を生み出し、トークン価値分配の公平性を低下させている。