Blockchain technology has been first proposed to implement a decentralized secure system. Since then, it has evolved to facilitate various applications. Blockchain technology is inherently complicated; it is a decentralized system that functions by directly or indirectly incentivizing rational entities. The complex nature in which many entities exist often leads to problems in terms of properties that blockchain technology should satisfy. For example, many systems are known to have problems in security and decentralization, two of the most important properties of the technology, due to rational behaviors of users. In addition, although a stablecoin that promises price stability to address the high price volatility of existing cryptocurrencies has been designed, the complex nature of users that anyone cannot predict has made price instability risks not perfectly eliminated in the existing stablecoins.
The goal of this dissertation is to identify the fundamental limitations of blockchain technologies, considering many entities participating in the systems, to provide insights on guidelines of a blockchain system design. Specifically, we show that, through a game-theoretical approach, it is impossible to design a mechanism that makes rational users pursuing a higher profit follow the two design goals that engineers want to realize: According to their principles, (1) the blockchain systems should achieve a high level of decentralization, and (2) stablecoins should attain high price stability. To show this, we first start conducting several case studies and then move on to general and fundamental problems by focusing on the economic aspects of blockchain.
블록체인은 안전하면서도 탈중앙화된 시스템의 구현이라는 목적으로 출현하였다. 하지만 많은 사용자들을 포함할 수 밖에 없는 블록체인의 본질은 근본적으로 달성하고자 하는 기본적인 성질 조차 만족시키는 것을 어렵게 한다. 예를 들어 현재 많은 블록체인 시스템들은 가장 기본적인 요구조건인 보안성과 분산성을 만족시키지 못하고 있다. 뿐만 아니라 기존 암호화폐들의 높은 가격 변동성을 해결하기 위해 가격 안정성을 보증하는 스테이블 코인이 등장하였지만 많은 사용자들의 예측할 수 없는 행동으로 인해 여전히 가격 변동성이 해결되지 못하고 있다.
본 논문은 일반적인 블록체인 기술의 설계 지침에 대한 통찰력을 제공하고자 한다. 구체적으로 시스템에 존재하는 많은 개체와 블록체인 기술의 근본적인 한계점 사이의 관계에 대하여 연구한다. 우리는 게임이론을 이용하여 더 높은 이익을 위해 행동하는 이성적인 사용자들의 존재는 설계자들이 이루고자 하는 다음 두 가지 디자인 목표들을 달성하는 것을 힘들게 만든다는 것을 보인다. 먼저 어떤 블록체인 시스템이라도 높은 수준의 탈중앙화를 성취하는 것이 불가능하다는 것을 보인다. 그리고 스테이블 코인이 높은 가격 안정성을 달성하는 것이 어렵다는 것을 보인다. 블록체인의 경제적 측면에 집중하면서 탈중앙화에 관련된 사례 연구를 수행하고 그 후에 이 두 가지 문제점들이 일반적으로 달성이 불가능하다는 것을 증명한다.
