Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Optimization of the ledger structure in a proof-of-stake cryptocurrency
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Mathematics (Dept.), Optimization and Systems Theory.
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Mathematics (Dept.), Optimization and Systems Theory.
2018 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Optimering av ledger strukturen i en proof-of-stake kryptovaluta (Swedish)
Abstract [en]

This research involves analyzing and evaluating different ledger structures for cryptocurrencies. Cryptocurrency is an unexplored research area with increasing market value. More research could yield an optimal cryptocurrency able to compete with fiat money. The current problems is a low maximal transaction per second compared to fiat money and high fees making cryptocurrencies more similar to speculative assets than money. Modeling was used to present different ledger structures, and simulations were used to evaluate the relative capabilities of a direct-acyclic-graph network (DAG) compared to a traditional blockchain network. The optimal model for reaching consensus was by favoring the intersection of subsets of bets on transactions. The mean time for validation for the DAG was simulate to be under 5 seconds even at max TPS, with a time for validation under 1 second in optimal conditions. A blockchain was shown to be favorable in low demand environments as high demand resulted in abnormally high spikes in time for validation. With an increasing TPS capacity, the time for validation was shown to converge for max TPS’s between 1 and 100 in both the DAG network and the blockchain. The blockchain can however be split into multiple blockchains (shards). Sharding could hypothetically results in greater scalability. If the time for validation converges for higher TPS’s the cryptocurrency could possibly compete with online payment system such as PayPal. These results are based on several assumptions and simplifications but aims to serve as a guideline for future cryptocurrencies.

Abstract [sv]

Studien avser att analysera och utvärdera ledgerstrukturer för kryptovalutor. Kryptovalutor är ett outforskat forskningsområde med ett konstant ökande marknadsvärde. Mer forskning kan leda till en optimal kryptovaluta som kan konkurrera med fiat-pengar. Det aktuella problemet är låg transaktion per sekund (TPS) jämfört med fiat pengar. Modellering användes för att presentera optimala ledarkonstruktioner, och simuleringar användes för att utvärdera de relativa egenskaperna hos ett DAG (riktad acyklisk graf) nätverk jämfört med ett traditionellt blockchain-nätverk. Den optimala modellen för att nå konsensus var genom att gynna snittet mellan delmängder av bet på transaktioner. Den genomsnittliga valideringstiden för en transaktion i DAG nätverket simulerades till att vara under 5 sekunder vid maximal TPS och under en sekund i optimal miljöer. En blockkedja visades vara fördelaktig om efterfrågan på transaktioner är låg, men visades också ha höga maximala validerings tider under hög efterfrågan. Under optimala förutsättningar visade sig DAG nätverket ha en genomsnittliga tid för validering vara 1 sekund. Tiden för validering konvergerade med högre TPS kapaciteter mellan 1 och 100 TPS för både DAG nätverket och blockkedje nätverket. Blockkedjan kan dock splittras till flera parallella blockkedjor och potentiellt höja max kapaciteten för nätverket. Möjligheten att tiden för validering fortsätter att konvergera för högre TPS:er diskuteras. Förutsatt att den fortsätter att konvergare lokalt möjliggör att denna kryptovaluta skulle kunna vara konkurrenskraftig mot traditionella online betalnings system som PayPal. Dessa resultat bygger på flera antaganden och förenklingar men syftar till att fungera som riktlinje för framtida kryptovalutor.

Place, publisher, year, edition, pages
2018.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2018:201
Keywords [en]
Cryptocurrency, Proof-of-Work, Proof-of-Stake, Ledger, Blockchain, Direct-Acyclic-Graph, Peer-to-Peer, Sharding, Fiat money
National Category
Computational Mathematics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-229822OAI: oai:DiVA.org:kth-229822DiVA, id: diva2:1214690
External cooperation
HAJ Enterprise AB
Subject / course
Applied Mathematics and Industrial Economics
Educational program
Master of Science in Engineering - Industrial Engineering and Management
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-06-08 Created: 2018-06-07 Last updated: 2018-06-08Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
Optimization and Systems Theory
Computational Mathematics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 551 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf