論文の概要: MHOT: Height-Optimized Authenticated Data Structure for Blockchain State Commitment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.11736v1
- Date: Wed, 10 Jun 2026 07:12:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-18 14:39:42.048502
- Title: MHOT: Height-Optimized Authenticated Data Structure for Blockchain State Commitment
- Title(参考訳): MHOT: ブロックチェーン状態コミットのための高度に最適化された認証データ構造
- Authors: Sipeng Xie, Qianhong Wu, Minghang Li, Qiyuan Gao, Bo Qin, Qin Wang,
- Abstract要約: ブロックチェーン検証のための高度最適認証データ構造であるtextscMhot を提示する。
textscMhotインデックスは、キーを区別する識別ビットで、線形ファンアウト結合で適応スパンを達成する。
メインネットのワークロードでは、textscMhotは最大で9倍高い書き込みスループット、4倍低い書き込み増幅、MPTより2倍小さい。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 8.785838413221574
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: State root computation dominates (78%) blockchain block processing time. Ethereum's canonical authenticated data structure, i.e., Merkle Patricia Trie (MPT), suffers from severe tree-height growth and is vulnerable to \textit{Nurgle attacks} (SP'24), where adversaries inflate path depth via hash collisions and degrade system performance at negligible cost. Existing defenses increase node fanout (span) to bound tree height, but higher span inflates proof size exponentially. Prior work mitigates this trade-off using vector commitments, at the cost of trusted setup or expensive verification. We present \textsc{Mhot}, a height-optimal authenticated data structure for blockchain state commitment that preserves standard hash-based verification without trusted setup. Unlike MPT's fixed-prefix indexing, which couples span and fanout exponentially, \textsc{Mhot} indexes by discriminative bits that actually distinguish keys, achieving adaptive span with linear fanout coupling and provably minimal height. To prevent high fanout from inflating proofs, we introduce hierarchical proofs, a two-layer Merkle construction that reduces per-node proof overhead from O(k) to O(log k). On Ethereum mainnet workloads, \textsc{Mhot} achieves up to 9X higher write throughput, 4X lower write amplification, and 2X smaller proofs than MPT. Under Nurgle attacks, even when the adversary consumes an entire block's gas budget, \textsc{Mhot} maintains a 0% attack success rate (v.s., 99.97% for MPT). Our results, somewhat surprisingly, show that height optimality (not new crypto primitives!) is the key abstraction for scalable and attack-resilient blockchain state commitment.
- Abstract(参考訳): ステートルート計算は(78%)ブロックチェーンブロック処理時間を支配している。
Ethereumの標準的な認証データ構造、すなわちMerkle Patricia Trie(MPT)は、深刻な木重増加に悩まされており、敵がハッシュ衝突によるパス深さを増大させ、無視可能なコストでシステムパフォーマンスを低下させる‘textit{Nurgle attack}(SP'24)に脆弱である。
既存の防御は、ノードのファンアウト(スパン)を木の高さに増加させるが、より高いスパンは証明サイズを指数関数的に膨らませる。
以前の作業は、信頼できるセットアップや高価な検証を犠牲にして、ベクトルコミットメントを使って、このトレードオフを緩和します。
本稿では,標準ハッシュベースの認証を信頼性の高いセットアップなしで保持するブロックチェーン状態のコミットに対して,高さ最適化された認証データ構造である‘textsc{Mhot} を提示する。
指数関数的にスパンとファンアウトを結合するMPTの固定プレフィックスインデックスとは異なり、 \textsc{Mhot} インデックスはキーを実際に区別する識別ビットで表され、線形ファンアウト結合と証明可能な最小高さで適応スパンを達成する。
高いファンアウトが証明を膨らませることを防ぐために、ノードごとの証明オーバーヘッドをO(k) から O(log k) に還元する2層メルクル構造である階層的証明を導入する。
Ethereumのメインネットワークロードでは、 \textsc{Mhot}は最大9倍の書き込みスループット、4倍の書き込み増幅、MPTよりも2倍小さな証明を実現している。
ヌルルアタックでは、敵がブロック全体のガス予算を消費しても、攻撃の成功率は0%(例えば、MPTの99.97%)を維持している。
私たちの結果は、多少意外なことに、高度の最適性(新しい暗号プリミティブではない!)が、スケーラブルでアタック耐性のあるブロックチェーンステートコミットメントの鍵となる抽象化であることを示しています。
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