MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a004.62
■1001  ▼aTas,  Ertem  Nusret.
■24510▼aEconomic  Security  and  Scalability  in  Decentralized  Systems
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a288  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-02,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Boneh,  Dan;Tse,  David.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2025.
■520    ▼aBlockchain  systems  aim  to  decentralize  Web  platforms,  thus  preventing  any  single  entity  from  imposing  excessive  fees  or  arbitrarily  censoring  content.  They  achieve  decentralization  through  consensus  protocols  that  replicate  Web  services  across  a  fixed  set  of  replicas.  The  security  of  these  protocols  is  based  on  honesty  assumptions  that  require  sufficiently  many  replicas  to  remain  non-faulty  throughout  the  protocol  execution.  Recently,  economic  security,  the  ability  to  financially  penalize  faulty  replicas,  has  emerged  as  a  more  appropriate  notion  of  security  for  blockchains,  where  participants  are  often  profit  driven.  In  the  first  part  of  this  thesis,  we  analyze  the  feasibility  of  achieving  economic  security  in  Proof-of-Stake  (PoS)  consensus  protocols  under  various  network  models.  As  a  requirement  for  economic  security,  PoS  protocols  are  often  designed  to  provide  accountable  safety,  the  ability  to  identify  faulty  replicas.  We  show  that  while  accountable  safety  implies  safety  despite  arbitrary  network  delays,  no  protocol  producing  a  single  ledger  can  simultaneously  provide  both  accountable  safety,  and  liveness  against  temporary  crash  faults.  To  address  this  dilemma,  we  propose  a  protocol  that  produces  multiple  nested  ledgers  with  different  properties.  Finally,  we  show  that  upgrading  accountable  safety  to  economic  security  is  impossible  without  minimal  honesty  assumptions  and  introduce  a  security  sharing  mechanism,  in  which  a  PoS  protocol  posts  succinct  timestamps  to  a  more  secure  blockchain  to  attain  optimal  economic  security.  In  the  second  part  of  this  thesis,  we  design  cryptographic  protocols  to  address  the  blockchain  trilemma,  a  well-known  problem  which  states  that  achieving  decentralization  and  security  often  hinders  performance.  Resolving  this  trade-off  is  essential  for  enabling  a  wide  range  of  applications  on  top  of  blockchains,  such  as  privacy-preserving  computation  and  data  storage,  which  demand  high  bandwidth  and  computational  capacity.  To  this  end,  we  first  present  a  dynamic  vector  commitment  scheme  that  optimally  balances  the  resource  requirements  of  replicas  and  clients,  paving  the  way  to  scalability.  We  then  develop  a  fair  data-payment  exchange  protocol  that  leverages  the  blockchain  as  a  decentralized  escrow  server  while  minimizing  the  data  footprint  on  the  chain.  Finally,  we  propose  an  efficient  batch  decryption  protocol  with  succinct  decryption  keys  that  protects  user  privacy  without  sacrificing  performance.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aProtocol
■650  4▼aInput  output
■650  4▼aAccountability
■650  4▼aComputer  engineering
■650  4▼aElectrical  engineering
■653    ▼aBlockchain  trilemma
■653    ▼aProof-of-Stake
■653    ▼aBlockchain  systems
■690    ▼a0544
■690    ▼a0464
■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-02B.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359244▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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