Service Predictability in Blockchain Systems

Τσιρώνης, Γεώργιος; Tsironis, Georgios

dc.contributor.author	Τσιρώνης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Tsironis, Georgios	en
dc.date.accessioned	2025-12-04T06:53:17Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62985
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30681
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αλυσίδες Συναλλαγών	el
dc.subject	Θεωρία Παιγνίων	el
dc.subject	Μηχανισμοί Χρέωσης Συναλλαγών	el
dc.subject	Απρόβλεπτες Καθυστερήσεις	el
dc.subject	Αστάθεια Τιμών	el
dc.subject	Blockchain	en
dc.subject	Service Predictability	en
dc.subject	Game Theory	en
dc.subject	Transaction Fee Mechanisms	en
dc.subject	Cardano	en
dc.title	Service Predictability in Blockchain Systems	en
dc.contributor.department	corelab	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Παρουσιάζουμε ένα πρωτόκολλο βασισμένο σε fixed fees συστήματα το οποίο προσφέρει εγγυμένη εξυπηρέτηση σε στιγμές συμφόρησης του δικτύου, μέσω της δημιουργίας ενός έξυπνου συμβολαίου με έναν block-producer.	el
heal.classification	Blockchain Systems	en
heal.dateAvailable	2026-12-03T22:00:00Z
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-06-30
heal.abstract	Blockchain systems provide a novel decentralized approach to the challenges found in conventional setups. This leads to them receiving increasing attention and traffic and thus, the need for scalability emerges as a prevalent research topic. However, block space being a scarce resource severely limits the chain's ability to accommodate the rising demand. As a result, systems are rendered unreliable as the provided service suffers from unpredictable delays and prices. This work proposes a solution to the problem of service predictability in blockchain systems, built on top of a fixed-fees model. We give a clear overview of the problem and the related work done so far. We look into different approaches to the problem, solutions like transaction fee mechanisms are based on the system's lower level as they modify its core mechanism, while others utilize smart contract functionality to create a protocol on top of an existing system. We present in detail Cardano, one of the most prominent fixed-fees systems, the model upon which we base our main results. By introducing many novel functionalities, Cardano tackles the scalability problem, one of its main foundational pillars. We provide interested readers with a compact synopsis of those functionalities, along with sources for further reading. In the main part of this work, we introduce our predictable service protocol. The protocol makes use of smart contract technology to establish a block space derivative. The derivative is an agreement between two users, a User and an Insurer, where the latter provides the first with a guaranteed block space allocation at a future moment in time. We argue that the guarantees ensured in a fixed-fee model cannot be achieved in a dynamic-fee model like Ethereum. By analyzing the joint utility of the two parties, we show that in dynamic fees there is no way to securely guarantee the allocation without suffering potential losses. We conclude the work by proving that our protocol provides predictable service, by creating a mathematical model based on game theory notions.	en
heal.abstract	Τα συστήματα blockchain προσφέρουν μία καινοτόμο αποκεντρωμένη προσέγγιση στις προκλήσεις που προκύπτουν σε συμβατικά μοντέλα με αποτέλεσμα, συγκεντρώνουν αυξανόμενη προσοχή. Ωστόσο, ο διαθέσιμος χώρος για συναλλαγές είναι πεπερασμένος και αποτελεί περιορισμό στη δυνατότητα του συστήματος να εξυπηρετήσει την αυξανόμενη ζήτηση. Έτσι τα συστήματα αυτά καθίστανται αναξιόπιστα και η εξυπηρέτηση που προσφέρουν χαρακτηρίζεται από απρόβλεπτες καθυστερήσεις και χρεώσεις. Στην εργασία αυτή προτείνεται μία λύση στο πρόβλημα της αβεβαιότητας στην εξυπηρέτηση των συστημάτων blockchain, βασισμένη σε συστήματα σταθερής χρέωσης. Δίνουμε μία περιγραφή του προβλήματος και της μέχρι τώρα σχετικής εργασίας. Παρουσιάζουμε διαφορετικές προσεγγίσεις στο πρόβλημα, όπως οι μηχανισμοί χρέωσης συναλλαγών και άλλες που κάνουν χρήση της τεχνολογίας έξυπνων συμβολαίων για να δημιουργήσουν πρωτόκολλα που θα λειτουργούν πάνω σε ένα υπάρχον σύστημα. Παρουσιάζουμε μία σύνοψη των λειτουργικοτήτων του Cardano, ενός συστήματος σταθερής χρέωσης, το μοντέλο χρέωσης στο οποίο βασίζουμε τη δουλειά μας. Το Cardano θέτει ως μία από τις βασικές του προτεραιότητες το πρόβλημα της επεκτασιμότητας και εισάγει καινοτόμες μεθόδους για την αντιμετώπισή του. Στο κύριο μέρος της εργασίας, παρουσιάζουμε το πρωτόκολλό μας για προβλέψιμη εξυπηρέτηση. Στο πρωτόκολλο γίνεται χρήση της τεχνολογίας έξυπνων συμβολαίων για τη δημιουργία ενός παραγώγου συνδεδεμένο με τον χώρο σε μπλοκ. Το παράγωγο αποτελεί μία συμφωνία μεταχύ δύο χρηστών, του Χρήστη και του Ασφαλιστή, την οποία ο τελευταίος προμηθεύει τον πρώτο με εξασφαλισμένο χώρο συναλλαγών σε ένα μελλοντικό μπλοκ. Υποστηρίζουμε ότι οι εγγυήσεις που προσφέρονται από ένα πρωτόκολλο βασισμένο σε συστήματα σταθερής χρέωσης, δεν είναι επιτεύξιμες σε συστήματα δυναμικής χρέωσης όπως το Ethereum. Αναλύοντας την κοινή ωφέλεια των δύο πλευρών, δείχνουμε πως στα δυναμικά συστήματα δεν είναι δυνατή η εγγύηση εξυπηρέτησης χωρίς ενδεχόμενη ζημιά. Καταλήγουμε αποδεικνύοντας πως το πρωτόκολλό μας εξασφαλίζει προβλέψιμη εξυπηρέτηση, χρησιμοποιόντας μαθηματική μοντελοποίηση βασισμένη στη θεωρία παιγνίων.	el
heal.sponsor	Η διπλωματική αυτή έλαβε τη στήριξη της μονάδας "Αρχιμήδης" του ερευνητικού κέντρου "Αθηνά" μέσω υποτροφίας. Ευχαριστούμε πολύ για τη συμβολή τους στη δουλειά μας.	el
heal.advisorName	Παγουρτζής, Αριστείδης
heal.committeeMemberName	Φωτάκης, Δημήτριος
heal.committeeMemberName	Λεονάρδος, Νικόλαος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών.	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	110
heal.fullTextAvailability	false