[论文解读] Credible, Optimal Auctions via Public Broadcast

Tarun Chitra, Matheus V. X. Ferreira+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2023

Blockchain Technology Applications and Security被引用 2

一句话总结

本文提出了一种延迟披露拍卖（DRA）的公开广播扩展，使得在任意 α > 0 时，当投标人估值为 α-强正则分布时，可在有界通信复杂度下实现可信、策略无关且最优的两轮拍卖。通过利用抗审查的广播信道和密码学承诺机制，该拍卖确保拍卖人无法获利性偏离，从而克服了集中式模型中的先前不可能性结果。

ABSTRACT

We study auction design in a setting where agents can communicate over a censorship-resistant broadcast channel like the ones we can implement over a public blockchain. We seek to design credible, strategyproof auctions in a model that differs from the traditional mechanism design framework because communication is not centralized via the auctioneer. We prove this allows us to design a larger class of credible auctions where the auctioneer has no incentive to be strategic. Intuitively, a decentralized communication model weakens the auctioneer's adversarial capabilities because they can only inject messages into the communication channel but not delete, delay, or modify the messages from legitimate buyers. Our main result is a separation in the following sense: we give the first instance of an auction that is credible only if communication is decentralized. Moreover, we construct the first two-round auction that is credible, strategyproof, and optimal when bidder valuations are $α$-strongly regular, for $α> 0$. Our result relies on mild assumptions -- namely, the existence of a broadcast channel and cryptographic commitments.

研究动机与目标

• 设计一种在买家可公开广播消息的去中心化通信模型中，具备可信性、策略无关性和最优性的拍卖机制。
• 克服先前可信拍卖所存在的局限性，即依赖于强分布假设或无界通信复杂度。
• 证明去中心化通信可支持比集中式模型更广泛的可信拍卖类别。
• 形式化并构建一种两轮拍卖，其在适度假设（广播信道、密码学承诺）下具备可信性、策略无关性和最优性。
• 证明即使对于重尾分布（如帕累托分布）——其尾部比指数分布更重——在去中心化通信下，可信性依然可实现。

提出的方法

• 将集中式延迟披露拍卖（DRA）扩展至公开广播模型，其中所有消息均公开可见且无法被拍卖人篡改。
• 使用密码学承诺在承诺阶段绑定投标人至其出价，确保可验证性并防止操纵。
• 采用两轮结构：第一轮，投标人使用零知识承诺提交出价；第二轮，拍卖人在所有承诺到位后才公开出价。
• 引入基于阈值的机制：拍卖人仅在最高出价超过阈值 T 时，才可伪装成虚假投标人，但该偏离行为在可信性下被证明为无利可图。
• 依赖于拍卖人无法删除、延迟或修改消息——仅能注入新消息——从而削弱其对抗能力。
• 使用“安全偏离”概念定义可信性：不存在任何单个投标人无法检测到的、有利可图的偏离行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否在买家彼此公开广播消息的去中心化通信模型中，构建可信、策略无关且最优的拍卖？
• RQ2 使用抗审查广播信道是否能实现重尾分布（如帕累托分布）的可信性？
• RQ3 集中式与去中心化通信模型之间是否存在可信性上的分离？
• RQ4 能否在保持可信性与最优性的同时，维持有界的通信复杂度？
• RQ5 密码学承诺与公开广播是否能消除拍卖人可能存在的有利可图的安全偏离？

主要发现

• 具有公开广播的延迟披露拍卖是首个对任意 α > 0 的 α-强正则分布均实现可信、策略无关与最优的两轮拍卖。
• 本文建立了形式化分离：存在仅在去中心化通信下可信的拍卖，证明去中心化使可信拍卖成为可能，而集中式模型无法实现。
• 对于任意 α > 0，所提出的拍卖在有界最坏情况通信复杂度下实现可信与最优，扩展了先前工作对 α ≥ 1 的要求。
• 该拍卖即使对重尾分布（如帕累托分布）仍保持可信，而这些分布此前因具有无界支撑且缺乏正则性，被排除在可信拍卖构造之外。
• 拍卖人伪装成虚假投标人实施的安全偏离攻击是无利可图的，因为至少有一名投标人可检测到该偏离，从而违反“安全偏离”的定义。
• 证明表明，集中式 DRA 中的任何安全偏离均会映射至公开广播变体中的安全偏离，但当估值分布为正则但不满足 α ≥ 1 的 α-强正则性时，两者均会失去可信性。