論文の概要: The Latency Price of Threshold Cryptosystem in Blockchains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.12172v1
• Date: Tue, 16 Jul 2024 20:53:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-18 19:08:36.761842
• Title: The Latency Price of Threshold Cryptosystem in Blockchains
• Title（参考訳）: ブロックチェーンにおけるThreshold暗号システムのレイテンシ価格
• Authors: Zhuolun Xiang, Sourav Das, Zekun Li, Zhoujun Ma, Alexander Spiegelman,
• Abstract要約: 本稿では,Byzantine-fault Tolerant(BFT)コンセンサスプロトコルを用いた,しきい値暗号とブロックチェーンのクラス間の相互作用について検討する。 しきい値暗号システムに対する既存のアプローチは、しきい値暗号プロトコルを実行するための少なくとも1つのメッセージ遅延の遅延オーバーヘッドを導入している。 しきい値が狭いブロックチェーンネイティブのしきい値暗号システムに対して,このオーバーヘッドを取り除く機構を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.359230560289745
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Threshold cryptography is essential for many blockchain protocols. For example, many protocols rely on threshold common coin to implement asynchronous consensus, leader elections, and provide support for randomized applications. Similarly, threshold signature schemes are frequently used for protocol efficiency and state certification, and threshold decryption and threshold time-lock puzzles are often necessary for privacy. In this paper, we study the interplay between threshold cryptography and a class of blockchains that use Byzantine-fault tolerant (BFT) consensus protocols with a focus on latency. More specifically, we focus on blockchain-native threshold cryptosystem, where the blockchain validators seek to run a threshold cryptographic protocol once for every block with the block contents as an input to the threshold cryptographic protocol. All existing approaches for blockchain-native threshold cryptosystems introduce a latency overhead of at least one message delay for running the threshold cryptographic protocol. In this paper, we first propose a mechanism to eliminate this overhead for blockchain-native threshold cryptosystems with tight thresholds, i.e., in threshold cryptographic protocols where the secrecy and reconstruction thresholds are the same. However, many real-world proof-of-stake-based blockchain-native threshold cryptosystems rely on ramp thresholds, where reconstruction thresholds are strictly greater than secrecy thresholds. For these blockchains, we formally demonstrate that the additional delay is unavoidable. We then introduce a mechanism to minimize this delay in the optimistic case. We implement our optimistic protocol for the proof-of-stake distributed randomness scheme on the Aptos blockchain. Our measurements from the Aptos mainnet show that the optimistic approach reduces latency overhead by 71%.
• Abstract（参考訳）: 閾値暗号は多くのブロックチェーンプロトコルに必須である。 例えば、多くのプロトコルは、非同期コンセンサス、リーダー選挙を実装し、ランダム化されたアプリケーションのサポートを提供するために、しきい値共通のコインに依存している。 同様に、しきい値署名スキームはプロトコル効率や状態認証に頻繁に使用され、しきい値復号としきい値タイムロックパズルはプライバシーのために必要となることが多い。 本稿では,Byzantine-fault Tolerant(BFT)コンセンサスプロトコルを用いて,レイテンシに着目したしきい値暗号とブロックチェーンのクラス間の相互作用について検討する。 具体的には、ブロックチェーンネイティブなしきい値暗号システムに注目し、ブロックチェーン検証者は、しきい値暗号プロトコルへの入力としてブロック内容を持つブロック毎に、しきい値暗号プロトコルを実行しようとする。 ブロックチェーンネイティブなしきい値暗号システムに対する既存のアプローチはすべて、しきい値暗号プロトコルを実行するための少なくとも1つのメッセージ遅延のレイテンシオーバーヘッドを導入している。 本稿では,秘密と復元しきい値が同じしきい値暗号プロトコルにおいて,厳密なしきい値を持つブロックチェーンネイティブのしきい値暗号システムに対して,このオーバーヘッドを解消する機構を最初に提案する。 しかし、現実の証明ベースのブロックチェーンネイティブなしきい値暗号システムの多くは、復元しきい値が機密しきい値より厳密に大きいランプしきい値に依存している。 これらのブロックチェーンについては、追加の遅延が避けられないことを正式に示しています。 次に、楽観的な場合において、この遅延を最小限に抑えるメカニズムを導入する。 我々は,Aptosブロックチェーン上での分散ランダム性証明のための楽観的なプロトコルを実装した。 Aptosのメインネットからの測定によると、楽観的なアプローチは遅延オーバーヘッドを71%削減する。

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