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2022 年度 実績報告書

超スケーラブル汎用ブロック・チェーン技術に向けた情報学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H01103
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

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)

研究分担者 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)
川原 純  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (20572473)
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)
中畑 裕  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50942067)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードブロック・チェーン / DSSトリレンマ / 低遅延P2Pネットワーク / 高速ブロック同期 / IoTアクセス制御
研究実績の概要

(1)DAGに対する幅を評価するアルゴリズムの提案と解析
グラフ上で何らかの計算処理を行うとき,グラフの幅を定義してアルゴリズムを構築することは応用の上で頻繁に行われている.無向グラフにおいては,パスへの類似度を表すパス幅や,木への類似度を表す木幅といった指標が過去に提案され,これらの幅が小さいときにある種の問題を効率的に解く手法は知られている.ここでは非有向グラフ(DAG)の幅の指標として,無向グラフのパス幅を拡張したDAG幅を提案し,DAG幅の数学的特徴について証明を行った.また,DAG幅の計算はNP困難な問題であることを示すとともに,DAG型ブロック・チェーンにおけるk最大独立集合問題を解く効率的なアルゴリズムを設計した.
(2)ビットコインにおけるユーザ・マイナー間インセンティブ相互作用の初期検討
ビットコイン型ブロック・チェーンでは,高い手数料が付与されたトランザクションほど早くブロックに含められる優先処理がマイナーノードによって行われている.そのため,エンドユーザにとって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.ブロックサイズの増大はブロック承認処理やネットワーク伝搬遅延を増大させ,フォークの多発による脆弱なセキュリティ状況になる恐れがある.本研究では,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初期的な検討を行った.具体的には,関連研究で提案されている数理モデルに対し,古典的な待ち行列理論の応用,及び悪意のあるマイナーノードの挙動を考慮した確率モデルを導入する拡張を行い,数値例によって承認遅延と総ハッシュパワーの推移を定量的に評価できることを確認した.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Analysis of interaction between miner decision making and user action for incentive mechanism of bitcoin blockchain2023

    • 著者名/発表者名
      Hiraide Takumi、Kasahara Shoji
    • 雑誌名

      Frontiers in Blockchain

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fbloc.2023.1067628

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DAG-Pathwidth: Graph Algorithmic Analyses of DAG-Type Blockchain Networks2023

    • 著者名/発表者名
      KASAHARA Shoji、KAWAHARA Jun、MINATO Shin-ichi、MORI Jumpei
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E106.D ページ: 272~283

    • DOI

      10.1587/transinf.2022FCP0007

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] VNFの多様性・冗長性に基づく可用性と資源効率を考慮したサービスチェイニングとVNF配置方式2023

    • 著者名/発表者名
      杉原健斗, 原崇徳, 笹部昌弘, 笠原正治
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告 (NS2022-167), pp. 1-6
  • [学会発表] A mathematical model of user-miner interaction through confirmation latency and fees in Bitcoin-type blockchains2023

    • 著者名/発表者名
      平出託海, 笠原正治
    • 学会等名
      第39回(2022年度)待ち行列シンポジウム「確率モデルとその応用」, 早稲田大学本キャンパス小野記念講堂, pp. 112-121
  • [学会発表] Auction game in intelligent reflecting surface aided secure communication2023

    • 著者名/発表者名
      Qu, Q., Zhang, Y., and Kasahara, S.
    • 学会等名
      第39回(2022年度)待ち行列シンポジウム「確率モデルとその応用」, 早稲田大学本キャンパス小野記念講堂, pp. 29-30
  • [学会発表] A Mathematical Model of Blockchains Considering Dependencies of Fees, Confirmation Latency, and Security2022

    • 著者名/発表者名
      Hiraide Takumi、Kasahara Shoji
    • 学会等名
      2022 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間変化するネットワークに対する二分決定グラフを用いた信頼性評価法2022

    • 著者名/発表者名
      有薗舜, 中畑裕, 笠原正治
    • 学会等名
      2022年度OR学会関西支部 若手研究発表会

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公開日: 2023-12-25  

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