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2023 Fiscal Year Annual Research Report

ブロックチェーンを持続可能にする数理的・実験的研究

Research Project

Project/Area Number 21H04872
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

首藤 一幸  京都大学, 学術情報メディアセンター, 教授 (90308271)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 斉藤 賢爾  早稲田大学, 商学学術院(経営管理研究科), 教授 (10383928)
坂野 遼平  工学院大学, 情報学部(情報工学部), 准教授 (30832521)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Keywordsブロックチェーン / 安全性 / 分権性 / トリレンマ
Outline of Annual Research Achievements

2017年、Buterinが経験則として提唱し、それ以来広く信じられてきたブロックチェーントリレンマを表す数式を発見した。以下は、その経緯である。安全性の研究を進める中で、セキュリティ指標であるフォーク発生率Fを厳密に算出する式を見出した(Sakurai,ICCE 2023)。Fを表す数式をよく観察すると、その中に安全性と性能が現れていることに気がついた。安全性と性能は、トリレンマが扱う3要素のうちの2要素である。ということは、この式を適切に変形することでトリレンマを表す数式を得られるかもしれない、と発想した。結果、Proof of Workにて、フォーク率の逆数をセキュリティとする数式を得ることができた。

安全性:ブロック伝搬の高速化手法をいくつか発表した(Sakurai,ISCC 2023)(Hasegawa,ISCC 2023)。fork choice ruleがあってもなおどのチェーンを正規とみなすか?という問題を解決する手法を提案した(櫻井,SCIS 2024)。性能向上のために行うブロックサイズ増加とブロック生成時間短縮のどちらがセキュリティへの影響が大きいかを調べた(Nakai,ICCE 2024)。Bitcoinにおいて、半減期が二重支払い攻撃の合理性をどう左右するか?を調べた(中井,信学会 研究報告)。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A Study of Using Plumtree Algorithm in Blockchain Networks2023

    • Author(s)
      Kitagawa Yusuke、Shudo Kazuyuki、Mizuno Osamu、Banno Ryohei
    • Journal Title

      Journal of Information Processing

      Volume: 31 Pages: 387~391

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.31.387

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Impacts on Fork Rate of Changes of Block Size and Block Generation Time for Blockchain Scalability2024

    • Author(s)
      Taishi Nakai, Kazuyuki Shudo
    • Organizer
      Proc. IEEE 42nd International Conference on Consumer Electronics (IEEE ICCE 2024)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ブロックチェーンにおけるPartial Proof of Workに基づくチェーン競合解消ルール2024

    • Author(s)
      櫻井晶, 首藤一幸
    • Organizer
      2024年 暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS 2024) 論文集
  • [Presentation] ブロックチェーントリレンマの数理的定式化2024

    • Author(s)
      中井大志, 廣中詩織, 首藤一幸
    • Organizer
      2024年 暗号と情報セキュリティシンポジウム (SCIS 2024) 論文集
  • [Presentation] Quantitative Analysis of the Reward Rate Disparity Among Delegators in a DPoS Blockchain2024

    • Author(s)
      Hidemasa Tanaka, Shiori Hironaka, Kazuyuki Shudo
    • Organizer
      Proc. 2024 IEEE Int'l Conf. on Big Data and Smart Computing (IEEE BigComp 2024), pp.136-142
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ブロックチェーントリレンマの数理的記述2024

    • Author(s)
      中井大志, 櫻井晶, 廣中詩織, 首藤一幸
    • Organizer
      ポスター発表, 京都大学 第18回 ICTイノベーション
  • [Presentation] Rerouting Tip Algorithm to Bypass Conflicting Transactions in Tangle2024

    • Author(s)
      Changle Wan, Kazuyuki Shudo
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.422, IA2023-81, pp.43-47
  • [Presentation] Compact Block Relayにおける高帯域ノード選択方式2024

    • Author(s)
      増田真之介, 長谷川毅, 中井大志, 櫻井晶, 首藤一幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.422, IA2023-82, pp.48-53
  • [Presentation] ブロックチェーンにおけるマイニング公平性の定量的な解析2024

    • Author(s)
      櫻井晶, 首藤一幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.422, IA2023-83, pp.54-58
  • [Presentation] DPoSブロックチェーンにおける報酬率に関わる要素の分析2024

    • Author(s)
      田中秀昌, 廣中詩織, 首藤一幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.422, IA2023-84, pp.59-65
  • [Presentation] 半減期がある状況での二重支払い攻撃の経済合理性2024

    • Author(s)
      中井大志, 櫻井晶, 首藤一幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.422, IA2023-87, pp.79-85
  • [Presentation] Blockchain Network Studies Enabled by SimBlock2023

    • Author(s)
      Kazuyuki Shudo, Tsuyoshi Hasegawa, Akira Sakurai, Ryohei Banno
    • Organizer
      Demonstration, Proc. 2023 IEEE Int'l Conf. on Blockchain and Cryptocurrency (IEEE ICBC 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Accelerating Block Propagation with Sender Switchover in a Blockchain2023

    • Author(s)
      Akira Sakurai, Kazuyuki Shudo
    • Organizer
      Proc. 28th IEEE Symposium on Computers and Communications (IEEE ISCC 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quick Notification of Block Generation Using Bloom Filter in a Blockchain2023

    • Author(s)
      Tsuyoshi Hasegawa, Akira Sakurai, Kazuyuki Shudo
    • Organizer
      Proc. 28th IEEE Symposium on Computers and Communications (IEEE ISCC 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ブロックチェーン「ネットワーク」の研究2023

    • Author(s)
      首藤一幸
    • Organizer
      Web3.0時代における非中央集権型ネットワーク技術とその応用 (企画セッション), 電子情報通信学会 2023年 ソサイエティ大会
    • Invited
  • [Presentation] DNSSECから学ぶ暗号資産交換業での署名鍵管理手法の提案2023

    • Author(s)
      竹井悠人, 首藤一幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.193, IA2023-30, pp.115-122
  • [Presentation] ブロックチェーントリレンマの数理的記述2023

    • Author(s)
      中井大志, 櫻井晶, 廣中詩織, 首藤一幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.193, IA2023-31, pp.123-130
  • [Presentation] ブロックチェーンにおけるトランザクションの手数料を利用したチェーン競合解消ルール2023

    • Author(s)
      櫻井晶, 首藤一幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.193, IA2023-32, pp.131-138
  • [Presentation] Towards Mathematical Formulation of the Blockchain Trilemma2023

    • Author(s)
      Taishi Nakai
    • Organizer
      Blockchain Kaigi 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DPoSブロックチェーンにおけるデリゲータごとの報酬格差の定量的分析2023

    • Author(s)
      田中秀昌, 廣中詩織, 首藤一幸
    • Organizer
      電子情報通信学会 技術研究報告, Vol.123, No.272, NS2023-122, pp.68-73
  • [Presentation] The Blockchain Trilemma Described by a Formula2023

    • Author(s)
      Taishi Nakai, Akira Sakurai, Shiori Hironaka, Kazuyuki Shudo
    • Organizer
      Proc. 6th IEEE Int'l Conf. on Blockchain (IEEE Blockchain 2023), pp.41-46
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

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