[论文解读] 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 4

一句话总结

本文以 CryptoKitties 为案例研究，探讨去中心化市场中的公平性问题，发现其基因算法缺乏真正的随机性，导致理解其偏差的用户能够预测并从中获利，创造高价值代币。研究揭示了由于信息不对称、拍卖中的隐性合谋以及累退性费用所导致的系统性不公平，提出了密码学与设计改进方案，以提升 ERC-721 代币市场的公平性。

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.

研究动机与目标

• 调查基于智能合约的去中心化市场（如 CryptoKitties）是否能够实现与传统金融市场相当的公平性原则。
• 识别 CryptoKitties 中导致信息不对称和知识用户获得不公平优势的具体技术与设计缺陷。
• 评估繁殖费用、拍卖机制以及算法随机性等因素对市场公平性的影响。
• 提出可操作的对策（如用户可控输入与延迟拍卖开始时间），以减少区块链代币市场中的不公平现象。
• 建立评估智能合约驱动金融系统公平性的基础标准。

提出的方法

• 通过反向工程分析 CryptoKitties 的基因算法，利用 Solidity 源代码与链上交易数据，研究其随机性与可预测性。
• 评估繁殖费用（0.008 ETH）与 gas 费用对用户参与的影响，特别是对低财富玩家的影响。
• 分析拍卖机制，检测合谋风险，包括卖家与竞标者协调时的早期出价优势。
• 通过区块链分析识别可疑的非拍卖交易，暗示可能存在秘密交易。
• 提出密码学改进方案，例如允许用户向哈希函数贡献输入，以消除代币生成的可预测性。
• 建议设计改进，如提前公布拍卖信息并延迟出价开始时间，以减少信息不对称。

实验结果

研究问题

• RQ1 CryptoKitties 的基因决定算法在多大程度上表现出可预测的模式，从而造成信息不对称？
• RQ2 繁殖费与交易费在多大程度上影响低财富用户对市场的参与度与盈利能力？
• RQ3 拍卖机制与卖家和买家之间的合谋在哪些方面破坏了市场公平性？
• RQ4 区块链的匿名性在多大程度上助长了内幕交易并掩盖了不公平的市场行为？
• RQ5 哪些技术与设计改进能够提升基于智能合约的代币市场的公平性？

主要发现

• CryptoKitties 的基因算法并非密码学意义上的随机；其可预测性使得理解其偏差的用户能够战略性地繁殖高价值代币。
• 掌握算法输入机制的玩家可稳定生成高价值猫咪，造成显著的信息不对称。
• 0.008 ETH 的繁殖费用构成累退性障碍，限制了低财富用户的参与度与盈利潜力。
• 拍卖机制允许合谋方在代币上架瞬间立即中标，将其他参与者排除在外，破坏了公平竞争。
• 缺乏参与拍卖的可疑交易表明存在场外或秘密交易，违反了透明性原则。
• 代币生成过程中缺乏用户对哈希输入的控制，导致可预测性增强，降低了代币价值分配的公平性。