Bezpečnost systému v blockchainech a decentralizovaných aplikacích

Tato práce adresuje hned několik výzkumných směrů.:

1. Konsensuální protokoly v blockchainech
   
   Cílem tohoto směru je teoreticky a prakticky analyzovat vybrané kategorie konsensuálních protokolů z hlediska propustnosti a bezpečnosti. Práce by měla obsahovat vyhodnocení konsensuálních protokolů pomocí simulací umožňujících testovat odezvu protokolů za různých síťových podmínek a sílu poctivého/adverzního konsensu. Měly by být zkoumány nové scénáře útoků -- např. za předpokladu porušení předpokladů protokolu nebo pobídek. Práce by také měla využívat principy teorie her a statistické analýzy. Příklady útoků, které je třeba zkoumat, jsou sobecké útoky na těžbu, útoky specifické pro pool, útoky na dvojí utrácení, útoky na střepy, útoky na poškození posteriorů, odepření služby vedoucímu výboru, útoky na dlouhé vzdálenosti, útoky na nic v sázce, útoky na rozmělnění atd. Toto téma je široké a může být dále rozděleno na více doktorandů.
   
   
2. Využití zero-knowledge konstruktů v kontextu veřejných blockchainů
   
   Tento směr je určen pro zkoumání možných aplikací ZK konstruktů v kontextu veřejných blockchainů. ZK konstrukty slouží k veřejnému ověření správnosti určitého výpočtu nebo operace, aniž by byly odhaleny jakékoli soukromé údaje související s výpočtem/operací. Tímto způsobem je možné implementovat například veřejné hlasovací nebo aukční protokoly, které zachovávají soukromí dat veřejně vytvářených distribuovanými účastníky. Nejběžnější konstrukce ZK jsou často instanciovány schématy, která poskytují homomorfní šifrování, jako je ElGammalovo šifrování. Proveditelnost těchto konstrukcí v doméně veřejného blockchainu však může být různá z důvodu možných vysokých nákladů, případně bezpečnostních aspektů. Úkolem této práce je analyzovat a kvantifikovat tyto existující možnosti a navrhnout nejsmysluplnější (a nové) aplikace.
   
   
   
3. Škálovatelné volby založené na blockchainu
   
   Jedním z cílů tohoto směru je navrhnout škálovatelný decentralizovaný systém elektronických voleb založený na chytrých smlouvách, s maximálním soukromím voličů, odolností proti chybám a nátlaku. Prvním úkolem je optimalizovat náklady na provoz nákladného ověřování důkazů ZK znalosti u chytrých kontraktů. Druhou výzvou je škálovatelnost s ohledem na počet účastníků a voleb hlasů, která závisí na vhodném typu blockchainu a jeho konsensuálním mechanismu, jako jsou semi-permissionless blockchainy (PoS) a permissioned blockchainy (PoA). Dalším tématem tohoto směru jsou částečné tally-hiding protokoly a jejich aplikace v kontextu veřejných blockchainů. Posledním tématem je oprávněnost účastníků a její veřejná ověřitelnost/záruka.