Game-theoretical approach for the study of Blockchain's Robustness

Abstract

Approche Théorie des jeux pour l'Étude de la Robustesse des Blockchains Game-theoretical approach for the study of Blockchain's Robustness Les blockchains ont suscité un intérêt mondial ces dernières années, prenant de plus en plus d'importance à mesure qu'elles influencent les technologies et la finance. Cette thèse explore la robustesse des protocoles blockchain, en se concentrant spécifiquement sur Ethereum Proof-of-Stake (PoS). Nous définissons la robustesse en termes de deux propriétés essentielles : la sécurité, qui garantit que la blockchain n'aura pas de blocs conflictuels permanents, et la vivacité, qui assure l'ajout continu de nouveaux blocs fiables.Notre recherche aborde l'écart entre les approches traditionnelles des systèmes distribués, qui classifient les agents comme étant soit honnêtes, soit byzantins (i.e., malveillants ou défaillants), et les modèles de théorie des jeux qui considèrent les agents rationnels motivés par des incitations. Nous explorons comment les incitations impactent la robustesse en utilisant les deux approches.La thèse est composé de trois analyses distinctes. Nous commençons par formaliser le protocole Ethereum PoS, définissant ses propriétés et examinant les vulnérabilités potentielles du point de vue des systèmes distribués. Nous identifions certaines attaques qui peuvent compromettre la robustesse du système. Ensuite, nous analysons le mécanisme de fuite d'inactivité, une caractéristique clé d'Ethereum PoS, en soulignant son rôle dans le maintien de la vivacité du système lors de perturbations du réseau, mais au détriment de la sécurité. Enfin, nous utilisons des modèles de théorie des jeux pour étudier les stratégies des validateurs rationnels au sein d'Ethereum PoS, en identifiant les conditions dans lesquelles ces agents pourraient s'écarter du protocole prescrit pour maximiser leurs récompenses.Nos résultats contribuent à une meilleure compréhension de l'importance des mécanismes d'incitation pour la robustesse des blockchains et donnent des pistes pour concevoir des protocoles blockchain plus résilients.