論文の概要: ScaloWork: Useful Proof-of-Work with Distributed Pool Mining
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.14328v1
- Date: Sat, 19 Apr 2025 15:43:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-30 01:24:09.20006
- Title: ScaloWork: Useful Proof-of-Work with Distributed Pool Mining
- Title（参考訳）: ScaloWork: 分散型プールマイニングによる有意義な作業証明
- Authors: Diptendu Chatterjee, Avishek Majumder, Subhra Mazumdar,
- Abstract要約: BitcoinブロックチェーンはハッシュベースのProof-of-Work(PoW)を使用して、不要な参加者がネットワークリソースを盗むのを防ぐ。
このエネルギーの大部分はハッシュ計算に費やされるが、これは追加の目的にはならない。
本稿では,Bitcoinブロックチェーンのブロックプロポーサを,支配的設定問題に対するソリューションに基づいて決定する,Useful PoW用の新しいフレームワークであるScaloWorkを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8192907805418583
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Bitcoin blockchain uses hash-based Proof-of-Work (PoW) that prevents unwanted participants from hogging the network resources. Anyone entering the mining game has to prove that they have expended a specific amount of computational power. However, the most popular Bitcoin blockchain consumes 175.87 TWh of electrical energy annually, and most of this energy is wasted on hash calculations, which serve no additional purpose. Several studies have explored re-purposing the wasted energy by replacing the hash function with meaningful computational problems that have practical applications. Minimum Dominating Set (MDS) in networks has numerous real-life applications. Building on this concept, Chrisimos [TrustCom '23] was proposed to replace hash-based PoW with the computation of a dominating set on real-life graph instances. However, Chrisimos has several drawbacks regarding efficiency and solution quality. This work presents a new framework for Useful PoW, ScaloWork, that decides the block proposer for the Bitcoin blockchain based on the solution for the dominating set problem. ScaloWork relies on the property of graph isomorphism and guarantees solution extractability. We also propose a distributed approach for calculating the dominating set, allowing miners to collaborate in a pool. This enables ScaloWork to handle larger graphs relevant to real-life applications, thereby enhancing scalability. Our framework also eliminates the problem of free-riders, ensuring fairness in the distribution of block rewards. We perform a detailed security analysis of our framework and prove our scheme as secure as hash-based PoW. We implement a prototype of our framework, and the results show that our system outperforms Chrisimos in all aspects.
- Abstract（参考訳）: BitcoinブロックチェーンはハッシュベースのProof-of-Work(PoW)を使用して、不要な参加者がネットワークリソースを盗むのを防ぐ。
マイニングゲームに参加する者は、特定の量の計算パワーを露呈したことを証明しなければならない。
しかし、最も人気のあるBitcoinブロックチェーンは、毎年175.87TWhの電気エネルギーを消費しており、このエネルギーの大半はハッシュ計算に費やされているため、追加の目的にはならない。
いくつかの研究は、ハッシュ関数を実用的な用途を持つ有意義な計算問題に置き換えることで、無駄なエネルギーを再調達することを検討した。
ネットワーク内の最小支配セット (MDS) は、多くの実生活応用がある。
この概念に基づいて、Chrisimos [TrustCom '23] は、ハッシュベースのPoWを実際のグラフインスタンス上の支配セットの計算に置き換えるために提案された。
しかし、Chrisimosは効率とソリューションの品質に関していくつかの欠点がある。
この研究は、支配的設定問題に対するソリューションに基づいて、Bitcoinブロックチェーンのブロックプロポーサを決定する、Useful PoWの新しいフレームワークであるScaloWorkを提示する。
ScaloWork はグラフ同型の性質に依存し、解の抽出可能性を保証する。
また、支配集合を計算するための分散的な手法を提案し、鉱夫がプール内で協調することを可能にする。
これにより、ScaloWorkは現実のアプリケーションに関連する大きなグラフを処理でき、スケーラビリティが向上する。
また,フリーライダーの問題も排除し,ブロック報酬分布の公平性を確保する。
我々は、我々のフレームワークの詳細なセキュリティ分析を行い、ハッシュベースのPoWと同じくらいセキュアであることを証明した。
フレームワークのプロトタイプを実装した結果,すべての面でChrisimoよりも優れた結果が得られた。
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