論文の概要: A Security Framework for General Blockchain Layer 2 Protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.14965v1
• Date: Mon, 21 Apr 2025 08:48:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-29 15:28:47.975569
• Title: A Security Framework for General Blockchain Layer 2 Protocols
• Title（参考訳）: 一般的なブロックチェーンレイヤ2プロトコルのためのセキュリティフレームワーク
• Authors: Zeta Avarikioti, Matteo Maffei, Yuheng Wang,
• Abstract要約: 本稿では、Layer 2 (L2)プロトコルの最初の一般的なセキュリティフレームワークを示す。 我々のフレームワークはIITMベースのUniversal Composability(iUC)フレームワークをベースにしています。 我々は,3つの主要なL2スケーリングパラダイム – 支払いチャネル(Brick),サイドチェーン(Liquid Network),ロールアップ(Arbitrum) – のそれぞれから,その例を分析した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.284365017329861
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Layer 2 (L2) solutions are the cornerstone of blockchain scalability, enabling high-throughput and low-cost interactions by shifting execution off-chain while maintaining security through interactions with the underlying ledger. Despite their common goals, the principal L2 paradigms -- payment channels, rollups, and sidechains -- differ substantially in architecture and assumptions, making it difficult to comparatively analyze their security and trade-offs. To address this, we present the first general security framework for L2 protocols. Our framework is based on the IITM-based Universal Composability (iUC) framework, in which L2 protocols are modeled as stateful machines interacting with higher-level protocol users and the underlying ledger. The methodology defines a generic execution environment that captures ledger events, message passing, and adversarial scheduling, and characterizes security through trace-based predicates parameterized by adversarial capabilities and timing assumptions. By abstracting away from protocol-specific details while preserving critical interface and execution behavior, the framework enables modular, protocol-agnostic reasoning and composable security proofs across a wide range of L2 constructions. To demonstrate its applicability, we analyze an example from each of the three dominant L2 scaling paradigms: a payment channel (Brick), a sidechain (Liquid Network), and a rollup (Arbitrum). By instantiating each within our framework, we derive their security properties and expose trade-offs. These include the time for dispute resolution, distribution of off-chain storage and computation, and varying trust assumptions (e.g., reliance on honest parties or data availability). Our framework unifies the analysis of diverse L2 designs and pinpoints their strengths and limitations, providing a foundation for secure, systematic L2 development.
• Abstract（参考訳）: レイヤ2(L2)ソリューションはブロックチェーンのスケーラビリティの基盤であり、基盤となる台帳とのインタラクションを通じてセキュリティを維持しながら、実行をオフチェーンにシフトすることで、高スループットと低コストのインタラクションを可能にする。 共通の目標にもかかわらず、主要なL2パラダイム -- 支払いチャネル、ロールアップ、サイドチェーン -- は、アーキテクチャや前提で大きく異なるため、セキュリティとトレードオフを相対的に分析することは困難です。 この問題に対処するため、L2プロトコルの最初の汎用セキュリティフレームワークを提示する。 我々のフレームワークはIITMベースのUniversal Composability(iUC)フレームワークに基づいており、L2プロトコルは高レベルなプロトコルユーザや台帳と相互作用するステートフルなマシンとしてモデル化されている。 この方法論は、台帳イベント、メッセージパッシング、および敵のスケジューリングをキャプチャする一般的な実行環境を定義し、敵の能力とタイミングの仮定によってパラメータ化されたトレースベースの述語によってセキュリティを特徴付ける。 重要なインターフェースと実行動作を維持しながら、プロトコル固有の詳細を抽象化することによって、このフレームワークは、モジュール的でプロトコルに依存しない推論と、幅広いL2構成で構成可能なセキュリティ証明を可能にする。 その適用性を示すために、私たちは、支払いチャネル(Brick)、サイドチェーン(Liquid Network)、ロールアップ(Arbitrum)の3つの主要なL2スケーリングパラダイムの例を分析します。 フレームワーク内でそれぞれをインスタンス化することで、セキュリティ特性を導き、トレードオフを公開するのです。 これには、紛争解決の時間、オフチェーンストレージと計算の分散、さまざまな信頼前提(例えば、正直な当事者やデータ可用性への依存)が含まれる。 我々のフレームワークは多様なL2設計の分析を統一し、その強みと限界を指摘し、セキュアで体系的なL2開発の基礎を提供する。

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