激励外包的智能合约和可验证计算系统

作者: Truebit

编译: ChainCatcher

在本系列中；已验证，我们正在与卡尔加里大学的计算机科学教授 Reihaneh Safavi-Naini 交谈。 Reihaneh 是许多白皮书的合著者，尤其是与 Alptekin Küpçü 合作的"计算激励外包的智能合约"； "激励可验证计算系统的博弈论分析"，与 Mahmudun Nabi、Sepideh Avizheh 和 Muni Venkateswarlu Kumaramangalam 合着；以及与 Sepideh Avizheh、Mahmudun Nabi 和 Muni Venkateswarlu K 的"使用智能合约的可验证计算"。我们很高兴讨论 Reihaneh 在可验证计算和智能合约领域的研究和开发。

欢迎，Reihaneh！请介绍一下您自己。

我是加拿大卡尔加里大学的计算机科学教授。我的研究兴趣是密码学及其在信息安全中的应用。

在过去的几年里，我的主要研究兴趣之一是分布式账本技术的应用，尤其是智能合约在安全系统中的应用。

你能告诉我们更多关于激励外包的智能合约吗？

智能合约是具有一些重要属性的程序。首先，他们的执行可以被视为可信的；也就是说，程序的每一行都经过了很多计算节点的执行，结果已经达成一致（通过共识算法），所以我们可以相信结果是正确的。其次，它们是透明的。也就是说，每个人都可以看到他们的代码和执行，因此每个人都\"知道\"他们在做什么。他们还可以（通过钱包）使用代币，并可以在满足特定条件时自动兑换代币。然而，智能合约计算非常昂贵，因为它要进行多次（所有节点都是共识算法的一部分）。

在外包计算任务中，问题提供者需要计算任务的解决方案——比如处理大型数据集——并希望雇用计算节点或\"承包商\"来收费执行此任务。问题提出者还希望在不自己重做计算的情况下确保收到的结果是正确的。一个直接的想法是将计算发送到智能合约。然而，由于成本，这对于大型计算是不可行的。然而，人们可以将智能合约用作可信赖和透明的第三方来管理外包流程：招募承包商来完成任务并支付商定的费用，并运行算法来识别承包商的不当行为并发出罚款和奖励。最后一个角色对于激励承包商的参与和正确行为非常重要。

通过您的博弈论分析，您展示了改进系统正确性保证的激励系统的修改。你能扩展你的结果吗？

激励外包计算系统的目标是设计提供正确性保证的计算系统。在许多情况下，这些系统使用计算复制的想法来实现他们的目标。也就是说，他们使用了以下简单而强大的思想：如果多个计算节点独立地进行相同的计算并得到相同的结果，则结果正确的可能性非常大。要分析这些系统，可以假设承包商是理性实体，并使用适当的激励来\"鼓励\"正确计算。博弈论分析用于评估激励系统的有效性。

我们的工作一直是分析和设计使用智能合约来管理外包的激励系统。我们做了几件事。首先，我们展示了在激励系统中使用智能合约，即使是那些具有可证明的密码安全性的系统，也是微妙的，将安全系统直接转换为基于智能合约的系统可以完全破坏系统的安全性。我们还展示了如何为使用两个承包商来保证计算正确性的复制外包系统设计激励机制。我们的分析表明，可以设计一种奖励和罚款机制，在两个承包商正确执行计算时获得外包博弈的纳什均衡。

最初导致您探索智能合约作为管理计算外包激励的方法的障碍是什么？您预见到实施过程中会出现哪些新障碍？

智能合约不仅在理论上而且在 Truebit 等实际工作系统中都被用于计算的激励外包。我一直对这些系统的博弈论分析感兴趣。然而，随着复制次数的增加，这种分析变得更加复杂，奖励和罚款机制也随之变得更加复杂。

例如，将我们谈到的两方外包系统的结果（实现纳什均衡）扩展到多方情况下，目前是一个悬而未决的问题。主要的实施挑战是我们的分析使用了一些关于承包商的环境和行为的假设，这些假设在实践中可能不成立。例如，在对两个承包商系统的分析中，我们使用了区块链系统参数的估计值，这在实践中可能很难估计。当然，在所有基于智能合约的系统中，保持智能合约的低计算和通信是一项挑战。

您认为哪些实际应用最能从该系统中获益？

随着我们使用越来越多的数据以及在其上运行的复杂应用程序和服务，外包将会增长。例如学习算法和分析。通过复制激励外包的一个非常好的特性是它们的通用性和灵活性，使我们能够将它们用于几乎任何计算。这与为特定计算而设计的可验证计算系统形成鲜明对比。

Truebit 如何适应您对智能合约的使用范围？

Truebit 是激励计算系统的一个例子，它通过复制计算来提供正确性保证，并使用智能合约作为受信任的第三方来管理计算、承包商的激励和硬币的转移。 Truebit 激励机制复杂且难以正式分析。当然，对于 Truebit 的安全性，已经有很多半正式的分析和争论。其他安全系统已经启动并运行了一段时间而没有重大中断，将支持其安全性。