2022 Fiscal Year Research-status Report
Fraud-Resistant Voting Framework for Consensus Computing
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22K19776
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
笠原 正治 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20263139)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹部 昌弘 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (10379109)
原 崇徳 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70907881)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | ブロック・チェーン / インセンティブ・メカニズム / 合意形成アルゴリズム / 報酬罰則型投票メカニズム / トラスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)手数料・承認遅延・セキュリティの依存関係を考慮したブロック・チェーン・インセンティブ相互作用モデル
ビットコイン型ブロック・チェーンでは，ユーザは許容範囲の遅延でトランザクションが処理されるのに必要な手数料に興味がある．マイナーは収益を増やすために高い手数料を含むトランザクションをブロックに含めることに興味がある．一方で新規ブロックは後続ブロック鎖がある閾値に達した時点で最終承認されるが，後続ブロック鎖が短いとフォークが多発して脆弱なセキュリティ状況になる恐れがある．ここでは，このようなトランザクション手数料，承認処理遅延，セキュリティの三要素の依存関係を表現する数理モデルについて研究を行った．具体的には，トランザクション手数料，新規発行コイン，総ハッシュレート，セキュリティ，トランザクション承認遅延の5要素を考慮した数理モデルを構築し，ユーザとマイナーの意思決定過程についてはナッシュ均衡解析によってプレイヤーの最適戦略を導出した．数値例により，均衡状態の存在性を示すとともに，新規発行コインが均衡状態に与える影響を定量的に示した．
(2)五因子モデルを用いたユーザ・トラスト・モデルの初期検討
次世代分散型インターネットでは，サービスに参加するユーザに対する信頼性・トラストがシステム設計の上で重要である．ここではSNSにおけるフェイクニュースの拡散現象に着目し，個々のユーザに対して心理学の五因子モデルを考慮したエージェント・ベース・シミュレーションを開発し，各因子がユーザのトラスト指標に与える影響について評価実験を行った．数値例より，構築したシミュレーション・モデルの妥当性を確認するとともに，協調性が高まるとユーザのトラスト指標が向上する等の基本的性質を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はビットコイン型ブロック・チェーンにおけるユーザ・マイナー間インセンティブ相互作用モデル，SNSユーザの信頼度を評価するトラストモデル，トークン経済圏におけるトークン分配法がトークン価値に与える影響について研究を進め，順調に成果が得られている．
(1)ブロック・チェーンにおけるユーザ・マイナー間インセンティブ相互作用モデルにおいては，従来検討されてこなかった新規発行コインをマイナーの利得関数に含めることにより，均衡点の存在範囲が拡大すること，さらには新規発行コインがゼロのときでも手数料のみの報酬で均衡点が存在することを確認することができた．
(2)SNSユーザのトラストモデルでは，従来のトラストモデルに対して心理学の五因子モデルを組み込むことにより，開放性や誠実性よりも外交性や神経症傾向がユーザのトラストに対して大きな影響を与えることが確認できた．
(3)DAOに代表される次世代型分散インターネットのサービスでは，健全に成長するトークン経済圏の確立が重要であるが，トークンの相対的価値がどのように進展していくかという点については未知なところが多い．ここでは貢献度の高い参加者に対するトークンの分配法とトークン価値の関係を定量的に評価するための数理モデルについて初期検討を行った．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)ユーザの信頼度を活用した重み付き投票方式
次年度は投票者の信頼できる度合いを定量化した信頼度計測手法と信頼度を活用した重みつき投票方式を検討する．ここではバリデータの投票履歴として 1) 投票に参加した回数と 2) 合意結果と一致する投票を行った回数を計測し，指数加重移動平均や自己回帰移動平均などを用いて正答率を推定する一方で，一時的な電源オフや停止，誤動作による棄権・誤投票に対しては寛容に取り計らい，複数票を同時に投票するような悪質な投票に対しては厳しい減点を行うような，投票状態推定を具備した信頼度関数を用いる．この信頼度関数の出力を投票者の一票の重みとして取り扱う重み付き投票方式を考え，複数のユーザ信頼度シナリオの下で提案手法による合意結果の妥当性について定量的な評価を行う．
(2)ゼロ知識証明を活用した投票集計処理の正当性証明手法
DAOではプロジェクトの採否を参加者の投票で決定する．従来の研究では参加者が投票権を有しているかどうかについて研究が多く行われているが，投票集計の処理自体が正しく行われているかどうかという観点からの研究は行われていない．ここでは投票集計処理の正当性を投票者が確認できる加法準同型暗号とゼロ知識証明を活用したスマートコントラクトベースの電子投票システムを検討し，計算機シミュレーションにより提案システムの実現可能性と処理性能について評価を行う．
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| Causes of Carryover |
初年度は理論検討が中心で，計算機実験も現有のもので対応可能なレベルであり，一方で提案方式の検討が次年度始め頃までかかるため，計算機シミュレーションに必要な物品や人件費については次年度に持ち越すこととした．成果発表については，初年度に得られた成果を次年度の前半から国内研究会および国際会議で対外発表を行う予定である．
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