[論文レビュー] Time is Money: Strategic Timing Games in Proof-of-Stake Protocols

Caspar Schwarz-Schilling, Fahad Saleh+4 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2023

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 9

ひとこと要約

この論文は正直だが合理的なPoS参加者をモデル化し、タイミングゲームがより高いMEVを生み得ることを示し、均衡を分析し、ブロック伝播コストが高く遅署名がMEV捕捉にまだ利用されていないことを示すEthereumの実データを提供します。

ABSTRACT

We propose a model suggesting that honest-but-rational consensus participants may play timing games, and strategically delay their block proposal to optimize MEV capture, while still ensuring the proposal's timely inclusion in the canonical chain. In this context, ensuring economic fairness among consensus participants is critical to preserving decentralization. We contend that a model grounded in honest-but-rational consensus participation provides a more accurate portrayal of behavior in economically incentivized systems such as blockchain protocols. We empirically investigate timing games on the Ethereum network and demonstrate that while timing games are worth playing, they are not currently being exploited by consensus participants. By quantifying the marginal value of time, we uncover strong evidence pointing towards their future potential, despite the limited exploitation of MEV capture observed at present.

研究の動機と目的

• 正直だが合理的なバリデータがMEVを捕捉するためにリリースをタイムブロックすることを正当化・形式化する。
• PoSにおける提案者と検証者の数学モデルを開発し、タイミングの逸脱と均衡戦略を研究する。
• タイムリーな振る舞いが均衡となり報酬分配が公正であり得る均衡の存在を示す。
• Ethereum上でタイミングゲームが実際に発生しているかを実証的に評価し、提案者の時間の限界価値を定量化する。

提案手法

• スロットベースの提案者と連続体の検証者を含む無限ホライズンのタイミングゲームを定義する。
• 最も最近の正典ブロックからの経過時間と条件付きで提案者報酬が増加するように規定する。
• 正典ブロックの条件を検証の数とその後の提案者の振る舞いを通じて特徴づける。
• 提案者が検証者の協調に応じて遅延する複数の均衡が存在することを証明し、検証者の行動が最適反応である場合を示す。
• Ethereumに類似したダイナミクスに対してモデルを調整し、公正性と分散化への影響を議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正直だが合理的な参加者を有するPoS設定でタイミングゲームは存在するか。
• RQ2 均衡はタイムリーな振る舞いと公正な報酬分配を維持できるか。
• RQ3 Ethereumにおけるタイミングゲーム行動の実証的証拠は何であり、遅延からの潜在的MEV利得はどの程度か。
• RQ4 遅延と署名プロセスはブロック伝播と検証パターンにどのような影響を与えるか。
• RQ5 実ネットワークにおける提案者の時間の限界価値はいくらか。

主な発見

• 提案者がスロット内で遅延する複数の均衡が存在し、検証者はタイミング戦略を有効にするために協調する。
• 提案者報酬は最も最近の正典ブロックに対して時間とともに線形に増加し、遅延の動機を生み出す（最終的な正典化は条件）。
• Ethereumに類似したデータではタイミングゲームは行う価値はあるが現在は活用されていない；遅署名は署名待機時間の約75.42%を占める。
• 実証的な証拠は勝利入札がスロット境界から約774 ms、入札資格から約513 ms後に署名されており、遅署名はあるがMEV駆動の遅延ではないことを示す。
• 提案の時間の限界価値は1秒あたり約0.0065 ETHと推定され、MEV獲得のための正の時間価値を示す。