Структурний аналіз мережі взаємодії смарт-контрактів Ethereum

Анотація

Стрімкий розвиток децентралізованих фінансів призвів до появи протоколів, у яких десятки смарт-контрактів взаємодіють через ланцюжки публічних викликів функцій, передавання токенів та звернень до цінових оракулів. Унаслідок цього як аудит безпеки, так і оптимізація витрат на виконання дедалі більшою мірою залежать від розуміння структури цих взаємодій, а не властивостей окремого контракту, розглянутого ізольовано. Метою роботи є розроблення та дослідження графової моделі мережі взаємодії смарт-контрактів Ethereum на основі матриці суміжності та визначення її структурних характеристик для формування структурного портрета мережі. У статті застосовано теоретико-графові методи для дослідження структури мережі смарт-контрактів, змодельованої на основі протоколу MakerDAO. Мережу представлено двома матрицями суміжності: спрямованою матрицею A, яка відображає фактичну структуру викликів між контрактами, та похідною від неї неспрямованою матрицею B, призначеною для класичного топологічного та спектрального аналізу. Для кожного представлення обчислено компактний набір структурних показників. Набір охоплює чотири групи: базові топологічні показники (густина, вхідний та вихідний ступені), показники зв'язності та відстані (середня довжина найкоротшого шляху, діаметр, коефіцієнт кластеризації), показники центральності (центральність посередництва, центральність близькості та центральність Каца) та спектральні показники (спектральний радіус матриці A і значення Фідлера неспрямованого лапласіана). Результати демонструють розріджену, структурно неглибоку мережу, спрямоване представлення якої є повністю ациклічним. Також виявляється невелика групу структурно домінантних контрактів – насамперед центральний обліковий контракт та посередницький контракт-інтерфейс управління, які поєднують високі значення центральності посередництва й центральності Каца в обох представленнях. Отримані результати характеризують основні структурні властивості мережі та визначають контракти, через які проходить більшість шляхів взаємодії, формуючи структурну основу для наступного етапу дослідження - кооперативної теоретико-ігрової оптимізації маршрутів виконання смарт-контрактів в екосистемах Ethereum. Результатом роботи є побудова моделі, яка була названа структурним портретом мережі взаємодії смарт-контрактів та дає можливість виявляти її особливості.