An incentive system for decentralized DAG-based platforms

Abstract

Decentralized public platforms are becoming increasingly popular due to a growing number of applications for various areas of business, finance, and social life. Authorless nodes can easily join such networks without any confirmation, making a transparent system of rewards and punishments crucial for the self-sustainability of public platforms. To achieve this, a system for incentivizing and punishing Workers’ behavior should be tightly harmonized with the corresponding consensus protocol, taking into account all of its features, and facilitating a favorable and supportive environment with equal rights for all participants. The main purpose of rewards is to incentivize Workers to follow the protocol properly, and to penalize them for any type of misbehavior. The issues of block rewarding and punishing in decentralized networks have been well studied, but the DAG referential structure of the distributed ledger forces us to design methods that are more relevant. Since referential structures cannot be reliably validated due to the fact that they are built on the basis of the instantaneous visibility of blocks by a certain node, we propose to set rewards for blocks in the DAG network based on the degree of confidence of topological structures. In doing so, all honest nodes make common decisions based only on information recorded into the ledger, without overloading the network with additional interactions, since such data are always identical and available. The main goal of this work is to design a fair distribution of rewards among honest Workers and establish values for penalties for faulty ones, to ensure the general economic equilibrium of the Waterfall platform. The proposed approach has a flexible and transparent architecture that allows for its use for a wide range of PoS-based consensus protocols. The core principles are that Workers' rewards depend on the importance of the conducted work for block producing and achieving consensus and their penalties must not be less than the potential profit from possible attacks. The incentivizing system can facilitate protection from various kinds of attacks, namely, so-called Nothing-at-stake, Rich-get-richer, Sybil, and Splitting attacks, and from some specific threats related to a DAG structure.

Децентралізовані публічні платформи стають все більш популярними через зростання кількості до-датків для різних сфер бізнесу, фінансів і соціального життя. Неавторизовані вузли можуть легко приєднатися до таких мереж без будь-якого підтвердження, що робить прозору систему винагород і покарань вирішальною для самодостатності публічних платформ. Щоб досягти цього, система заохо-чення та покарання за поведінку працівників має бути тісно узгоджена з відповідним консенсусним протоколом, враховуючи всі його особливості та сприяючи сприятливому середовищу з рівними пра-вами для всіх учасників. Основна мета винагород полягає в тому, щоб заохотити працівників дотри-муватись протоколу належним чином і покарати їх за будь-який тип неналежної поведінки. Питання винагороди та покарання за блоки в децентралізованих мережах добре вивчені, але структура поси-лань DAG розподіленого леджера змушує нас розробляти методи, які є більш актуальними. Оскільки структури посилань не можуть бути надійно підтверджені через те, що вони побудовані на основі миттєвої видимості блоків певним вузлом, ми пропонуємо встановлювати винагороди для блоків у мережі DAG на основі ступеня довіри топологічних структур. При цьому всі чесні вузли приймають спільні рішення лише на основі інформації, записаної в леджер, не перевантажуючи мережу додатко-вими взаємодіями, оскільки такі дані завжди ідентичні та доступні. Основною метою цієї роботи є розробка справедливого розподілу винагород серед чесних працівників та встановлення розмірів штрафів для винних, щоб забезпечити загальну економічну рівновагу платформи Waterfall. Запропонований підхід має гнучку та прозору архітектуру, що дозво-ляє використовувати такий підхід до широкого спектру консенсусних протоколів на основі PoS. Ос-новні принципи полягають у тому, що винагорода працівників залежить від важливості виконаної роботи для створення блоку та досягнення консенсусу, а їхні штрафи не повинні бути меншими за потенційний прибуток від можливих атак. Система стимулювання може полегшити захист від різних типів атак, а саме так званих атак Nothing at-stake, Rich-get-richer, Sybil і Splitting, а також від деяких конкретних загроз, пов’язаних зі структурою DAG.