STAKESURE: Proof of Stake Mechanisms with Strong Cryptoeconomic Safety

截至2023年7月15日，以权益证明（PoS）为基础的以太坊区块链[1]总资产（通常称为锁定总价值，TVL）约为4100亿美元，但仅有330亿美元的ETH被用于保障链的基础共识[2]。初步分析可能表明，由于抵押金额远远少于（11倍于）所保障的价值，以太坊区块链在纯加密经济意义上是不安全且“过度杠杆化”的。在本研究中，我们探讨了如何使以太坊或更一般地说，任何PoS区块链在这种明显不平衡的情况下保持安全。为此，我们试图规范化PoS区块链的加密经济安全性分析模型，该模型分别分析了腐败成本（攻击者承担的成本）和腐败收益（攻击者获得的收益）。我们得出了更为精确的腐败收益上限以及新的确认规则，这些规则显著降低了腐败收益上限。我们仅从攻击安全的角度评估了腐败成本和腐败收益。最后，我们提出了一种名为STAKESURE的新的“保险”机制，用于分配PoS系统中被削减的资金，具有几个极具吸引力的特性：解决现有区块链中的常见信息问题，创建一种可证明安全的桥接机制，并为PoS系统中的经济安全提供了第一个明确的解决方案。最后，我们展示了该系统符合强加密经济安全性的概念，保证没有诚实的交易者会损失资金，并创建了一个Karma的封闭系统，不仅确保攻击者会损失资金，而且受害方也会得到足够的补偿。

如何在PoS区块链中确保安全性？本文试图通过提出一个新的模型和机制来解决这个问题。

本文提出了一个新的模型来分析PoS区块链的加密经济安全性，并介绍了一个名为STAKESURE的保险机制，用于分配PoS系统中的惩罚资金。

本文提出的STAKESURE机制具有解决现有区块链中常见信息问题、提供可证明安全桥接机制以及自动调整PoS系统所需经济安全性等多个优点。此外，本文还提出了新的确认规则，并证明该系统满足强加密经济安全性。

最近的相关研究包括：《On the Security and Performance of Proof of Stake Blockchains》、《Optimal Selfish Mining Strategies in Bitcoin》等。