Due to its security, transparency, and flexibility in verifying virtual assets, blockchain has been identified as one of the key technologies for Metaverse. Unfortunately, blockchain-based Metaverse faces serious challenges such as massive resource demands, scalability, and security concerns. To address these issues, this paper proposes a novel sharding-based blockchain framework, namely MetaShard, for Metaverse applications. Particularly, we first develop an effective consensus mechanism, namely Proof-of-Engagement, that can incentivize MUs' data and computing resource contribution. Moreover, to improve the scalability of MetaShard, we propose an innovative sharding management scheme to maximize the network's throughput while protecting the shards from 51% attacks. Since the optimization problem is NP-complete, we develop a hybrid approach that decomposes the problem (using the binary search method) into sub-problems that can be solved effectively by the Lagrangian method. As a result, the proposed approach can obtain solutions in polynomial time, thereby enabling flexible shard reconfiguration and reducing the risk of corruption from the adversary. Extensive numerical experiments show that, compared to the state-of-the-art commercial solvers, our proposed approach can achieve up to 66.6% higher throughput in less than 1/30 running time. Moreover, the proposed approach can achieve global optimal solutions in most experiments.


翻译:由于其验证虚拟资产的安全性、透明度和灵活性,区块链已被确定为元宇宙的关键技术之一。不幸的是,基于区块链的元宇宙面临着严重的挑战,如大量的资源需求、可扩展性和安全性问题。为了解决这些问题,本文提出了一种新型的基于分片的区块链框架——MetaShard,用于元宇宙应用。特别地,我们首先开发了一种有效的共识机制——参与证明(Proof-of-Engagement),以激励 MUs 的数据和计算资源贡献。此外,为了提高 MetaShard 的可扩展性,我们提出了一种创新的分片管理方案,以最大化网络吞吐量,同时保护分片免受 51% 攻击。由于优化问题是 NP-完全的,我们开发了一种混合方法,将问题(使用二分搜索方法)分解为可以通过拉格朗日方法有效解决的子问题。因此,所提出的方法可以在多项式时间内获得解决方案,从而实现灵活的分片重配置,并减少来自对手的腐败风险。广泛的数值实验表明,与最先进的商用求解器相比,我们提出的方法在不到 1/30 的运行时间内可以实现高达 66.6% 的更高吞吐量。此外,所提出的方法在大多数实验中可以实现全局最优解决方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

区块链(Blockchain)是由节点参与的分布式数据库系统,它的特点是不可更改,不可伪造,也可以将其理解为账簿系统(ledger)。它是比特币的一个重要概念,完整比特币区块链的副本,记录了其代币(token)的每一笔交易。通过这些信息,我们可以找到每一个地址,在历史上任何一点所拥有的价值。

知识荟萃

精品入门和进阶教程、论文和代码整理等

更多

查看相关VIP内容、论文、资讯等
【元宇宙】“The State Of The Metaverse”26页报告
专知会员服务
43+阅读 · 2022年5月25日
Into the Metaverse,93页ppt介绍元宇宙概念、应用、趋势
专知会员服务
46+阅读 · 2022年2月19日
近期必读的7篇 CVPR 2019【视觉问答】相关论文和代码
专知会员服务
35+阅读 · 2020年1月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Xavier Bresson & Jian Tang, 在线直播 GNN 近期进展
图与推荐
0+阅读 · 2022年10月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月22日
【泡泡一分钟】LIMO:激光和单目相机融合的视觉里程计
泡泡机器人SLAM
11+阅读 · 2019年1月16日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
13+阅读 · 2022年8月16日
Arxiv
30+阅读 · 2022年2月15日
VIP会员
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员