Розробка методу динамічної стабілізації консенсусу на основі адаптивного змішування ваги та часового фактора

Автор(и)

  • Ігор Романович Соломка Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0009-0004-3705-8801
  • Богдан Богданович Любінський Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-0715-8068

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.355853

Ключові слова:

Proof-of-Stake, Sybil-стійкість, адаптивний консенсус, відбір комітету, коефіцієнт Джині, Proof-of-Persistence

Анотація

Об’єктом дослідження є процес формування комітету валідаторів у відкритих блокчейн-мережах на основі Proof-of-Stake. Проблема, котра вирішувалася, полягає у вразливості традиційних статичних схем відбору до атаки шляхом підробки ідентичності. Фіксована базова вага сприяє розподілу стейку між численними фіктивними сутностями, що дозволяє зловмисникам отримати контроль над мережею. У відповідь на ці виклики було розроблено метод динамічної стабілізації консенсусу, який ґрунтується на адаптивному законі керування. Метод автоматично регулює інтенсивність змішування ваг за допомогою згладженого коефіцієнта Джині. Запропоновано концепцію Proof-of-Persistence, що замінює рівномірний базовий розподіл на часово-зважену репутацію учасників. Проведено аналітичний та експериментальний аналіз даних 10 реальних мереж, який засвідчив, що запропонований механізм надійно знижує загальну вагу потенційного зловмисника. Отриманий результат пояснюється тим, що при створенні нових сутностей їхній попередній досвід участі не враховується, а втрата репутаційної ваги переважає вигоди від отримання нових базових часток. Це робить стратегію розщеплення стейку економічно невигідною. Важливо, що адаптація системи здійснюється виключно на основі детермінованих даних, отриманих із блокчейна, без необхідності зовнішньої ідентифікації. Запропонована система функціонує автономно і у звичайному режимі втручання мінімізується, а за умов ризику олігополії захист посилюється. Практичне застосування результатів стосується архітектури permissionless блокчейн-мереж, оскільки метод може бути інтегрований як на рівні ядра протоколу мережі, так і у вигляді смарт-контрактів для підвищення безпеки розподілених реєстрів без додаткових ручних налаштувань

Біографії авторів

Ігор Романович Соломка, Національний університет «Львівська політехніка»

Аспірант

Кафедра прикладної математики

Інститут прикладної математики та фундаментальних наук

Богдан Богданович Любінський, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра прикладної математики

Інститут прикладної математики та фундаментальних наук

Посилання

  1. Xu, J., Wang, C., Jia, X. (2023). A Survey of Blockchain Consensus Protocols. ACM Computing Surveys, 55 (13s), 1–35. https://doi.org/10.1145/3579845
  2. Motepalli, S., Jacobsen, H.-A. (2024). How Does Stake Distribution Influence Consensus? Analyzing Blockchain Decentralization. 2024 IEEE International Conference on Blockchain and Cryptocurrency (ICBC), 343–352. https://doi.org/10.1109/icbc59979.2024.10634400
  3. Saleh, F. (2020). Blockchain without Waste: Proof-of-Stake. The Review of Financial Studies, 34 (3), 1156–1190. https://doi.org/10.1093/rfs/hhaa075
  4. Roşu, I., Saleh, F. (2021). Evolution of Shares in a Proof-of-Stake Cryptocurrency. Management Science, 67 (2), 661–672. https://doi.org/10.1287/mnsc.2020.3791
  5. Motepalli, S., Jacobsen, H.-A. (2025). Decentralization in PoS Blockchain Consensus: Quantification and Advancement. IEEE Transactions on Network and Service Management, 22 (4), 2930–2943. https://doi.org/10.1109/tnsm.2025.3561098
  6. Cevallos, A., Stewart, A. (2021). A verifiably secure and proportional committee election rule. Proceedings of the 3rd ACM Conference on Advances in Financial Technologies, 29–42. https://doi.org/10.1145/3479722.3480988
  7. Leporati, A., Rovida, L. (2024). Looking for stability in proof-of-stake based consensus mechanisms. Blockchain: Research and Applications, 5 (4), 100222. https://doi.org/10.1016/j.bcra.2024.100222
  8. Huang, H., Peng, X., Lin, Y., Xu, M., Ye, G., Zheng, Z., Guo, S. (2023). Scheduling Most Valuable Committees for the Sharded Blockchain. IEEE/ACM Transactions on Networking, 31 (6), 3284–3299. https://doi.org/10.1109/tnet.2023.3278456
  9. Windiatmaja, J. H., Hanggoro, D., Salman, M., Sari, R. F. (2023). PoIR: A Node Selection Mechanism in Reputation-Based Blockchain Consensus Using Bidirectional LSTM Regression Model. Computers, Materials & Continua, 77 (2), 2309–2339. https://doi.org/10.32604/cmc.2023.041152
  10. Zhang, M., Liu, M., Ding, X., Wang, Y., Li, G. (2025). GPE-PoS: A Fair and Sybil-Resistant Proof of Stake Consensus. Journal of Internet Technology, 26 (4), 463–470. https://doi.org/10.70003/160792642025072604005
  11. Castañeda, A., Hurault, A., Quéinnec, P., Roy, M. (2019). Tasks in Modular Proofs of Concurrent Algorithms. Stabilization, Safety, and Security of Distributed Systems, 69–83. https://doi.org/10.1007/978-3-030-34992-9_6
  12. Iqbal, M., Matulevicius, R. (2021). Exploring Sybil and Double-Spending Risks in Blockchain Systems. IEEE Access, 9, 76153–76177. https://doi.org/10.1109/access.2021.3081998
  13. Solomka, I. R., Liubinskyi, B. B., Peniak, B. O. (2025). Mixed-Weight Committee Selection in Proof-of-Stake: Tunable Stake-Baseline Mixing with Exponential Tail Guarantees and Incentive Compatibility. Mathematical Modeling and Computing, 12 (4), 1320–1332. https://doi.org/10.23939/mmc2025.04.1320
  14. Ihoso. Mixweight-committee-consensus. Self-Stabilizing Consensus. Available at: https://github.com/ihosol/mixweight-committee-consensus/tree/feature/self-stabilized-consensus/self-stabilizing-consensus
Розробка методу динамічної стабілізації консенсусу на основі адаптивного змішування ваги та часового фактора

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-30

Як цитувати

Соломка, І. Р., & Любінський, Б. Б. (2026). Розробка методу динамічної стабілізації консенсусу на основі адаптивного змішування ваги та часового фактора. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(9 (140), 19–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.355853

Номер

Том 2 № 9 (140) (2026): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Ihor Solomka, Bohdan Liubinskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.