Mathematical Research for Blockchain Economy
6th International Conference MARBLE 2025, Athens, Greece
- 2026
- Buch
- Herausgegeben von
- Stefanos Leonardos
- Amir K. Goharshady
- William Knottenbelt
- Panos Pardalos
- Buchreihe
- Lecture Notes in Operations Research
- Verlag
- Springer Nature Switzerland
Über dieses Buch
Dieses Buch präsentiert die besten Beiträge der 6. Internationalen Konferenz über mathematische Forschung für Blockchain-Ökonomie (MARBLE) 2025 in Athen, Griechenland. Während die meisten Blockchain-Konferenzen und Foren Geschäftsanwendungen, Produktentwicklung oder Initial Coin Offering (ICO) gewidmet sind, konzentrierte sich diese Konferenz auf die Mathematik hinter Blockchain, um die Lücke zwischen Praxis und Theorie zu überbrücken. Die Blockchain-Technologie gilt als die grundlegendste und revolutionärste Erfindung seit dem Internet. Jedes Jahr werden Tausende von Blockchain-Projekten auf den Markt gebracht und in Umlauf gebracht, und es gibt eine enorme Fülle von Blockchain-Anwendungen, von Finanzdienstleistungen über Gesundheitswesen, Bildung, Medien, Logistik und vieles mehr. Aufgrund theoretischer und technischer Hindernisse sind die meisten dieser Anwendungen jedoch für den Einsatz im realen Geschäftsumfeld nicht praktikabel. Die Beiträge in diesem Buch zeigen die Herausforderungen und Beschränkungen wie Skalierbarkeit, Latenz, Datenschutz und Sicherheit auf und zeigen Lösungen und Entwicklungen auf, um sie zu überwinden.
Mit KI übersetzt
Über dieses Buch
This book presents the best papers from the 6th International Conference on Mathematical Research for Blockchain Economy (MARBLE) 2025, held in Athens, Greece. While most blockchain conferences and forums are dedicated to business applications, product development or Initial Coin Offering (ICO) launches, this conference focused on the mathematics behind blockchain to bridge the gap between practice and theory.
Blockchain technology has been considered as the most fundamental and revolutionizing invention since the Internet. Every year, thousands of blockchain projects are launched and circulated in the market, and there is a tremendous wealth of blockchain applications, from finance to healthcare, education, media, logistics, and more. However, due to theoretical and technical barriers, most of these applications are impractical for use in a real-world business context. The papers in this book reveal the challenges and limitations, such as scalability, latency, privacy, and security and showcase solutions and developments to overcome them.
Anzeige
Inhaltsverzeichnis
-
Frontmatter
-
MEV Capture Through Time-Advantaged Arbitrage
Robin Fritsch, Maria Inês Silva, Akaki Mamageishvili, Benjamin Livshits, Edward W. FeltenDieses Kapitel befasst sich mit der Welt des dezentralen Finanzwesens (DeFi) und der Rolle zeitvorteilhafter Arbitrage bei der Gewinnmaximierung. Darin werden die Auswirkungen unterschiedlicher Sequenzierungspolitiken wie First-Come First-Serve (FCFS) und Priority Gas Auctions (PGAs) auf Arbitrage-Gewinne untersucht. Die Studie bietet ein theoretisches Modell zur Analyse des Szenarios, in dem ein einzelner Akteur einen Zeitvorteil hat, und nutzt es, um Arbitrage zwischen einem Liquiditätspool für automatisierte Marktmacher (AMM) und einem externen Austragungsort durchzuführen. Außerdem werden die erwarteten Gewinne verglichen, die ein Arbitrageur unter drei unterschiedlichen Sequenzsystemen - FCFS, PGA und Timeboost - erzielen könnte. Das Kapitel kommt zu dem Schluss, dass die optimale Strategie für einen zeitbegünstigten Arbitrageur darin besteht, bis zum Ende des Vorteil-Intervalls zu warten, vorausgesetzt, die zukünftige Preisverteilung ist unabhängig von der vergangenen Preisentwicklung. In der Praxis wird diese Erkenntnis jedoch manchmal aufgrund der Abhängigkeit der zukünftigen Preisverteilung von vergangenen Preisbewegungen für ungültig erklärt. Die Studie schlägt außerdem einen Mechanismus vor, der es Pools ermöglicht, einen Teil des Wertes aus der Arbitragegelegenheit zu erfassen, was zu einem sequenziellen Spiel führt, bei dem der Pool und der Arbitrageur strategisch interagieren, um ihre Erträge zu maximieren.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractAs blockchains begin to process significant economic activity, the ability to include and order transactions inevitably becomes highly valuable, a concept known as Maximal Extractable Value (MEV). This makes effective mechanisms for transaction inclusion and ordering, and thereby the extraction of MEV, a key aspect of blockchain design. Beyond traditional approaches such as ordering in a first-come-first-serve manner or using priority fees, a recent proposal suggests auctioning off a time advantage for transaction inclusion. In this paper, we investigate this time advantage mechanism, focusing specifically on arbitrage opportunities on Automated Market Makers (AMMs), one of the largest sources of MEV today. We analyze the optimal strategy for a time-advantaged arbitrageur and compare the profits generated by various MEV extraction methods. Finally, we explore how AMMs can be adapted in the time advantage setting to capture a portion of the MEV. -
Rational Censorship Attack: Breaking Blockchain with a Blackboard
Michelle Yeo, Haoqian ZhangDieses Kapitel befasst sich mit einem neuartigen rationalen Zensurangriff auf Blockchains und beleuchtet die potenziellen Schwachstellen in dezentralen Systemen wie Bitcoin und Ethereum. Der Angriff nutzt die Rationalitätsannahme, die in der Blockchain-Sicherheitsanalyse üblich ist, und macht ihn zu einer kosteneffektiven und einfachen Strategie, die ein Minimum an Koordination zwischen den Nutzern erfordert. Das Kapitel präsentiert eine detaillierte spieltheoretische Analyse, die beweist, dass die Teilnahme am Angriff und die wahrheitsgemäße Erklärung der eigenen Macht ein perfektes Gleichgewicht innerhalb des Spiels darstellen. Außerdem werden zwei plausible Gegenmaßnahmen zur Abmilderung des Angriffs diskutiert und die Auswirkungen solcher Angriffe auf Blockchain-Nutzer und Protokollentwickler untersucht. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion darüber, warum derartige Angriffe in der Praxis unbemerkt bleiben und schlägt zukünftige Forschungsrichtungen vor.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractCensorship resilience is a fundamental assumption underlying the security of blockchain protocols. Additionally, the analysis of blockchain security from an economic and game theoretic perspective has been growing in popularity in recent years. In this work, we present a surprising rational censorship attack on blockchain censorship resilience when we adopt the analysis of blockchain security from a game theoretic lens and assume all users are rational. In our attack, a colluding group with sufficient voting power censors the remainder nodes such that the group alone can gain all the rewards from maintaining the blockchain. We show that if nodes are rational, coordinating this attack just requires a public read and write blackboard and we formally model the attack using a game theoretic framework. Furthermore, we note that to ensure the success of the attack, nodes need to know the total true voting power held by the colluding group. We prove that the strategy to join the rational censorship attack and also for nodes to honestly declare their power is a subgame perfect equilibrium in the corresponding extensive form game induced by our attack. Finally, we discuss the implications of the attack on blockchain users and protocol designers as well as some potential countermeasures. -
Designing for Fair Oracle Extractable Value: A Theoretical Framework and Empirical Findings from DeFi
Nikolaos Andreoulis, Marco Di Maggio, Louis-Henri Merino, Kyle Montag, James WardDieses Kapitel taucht in die komplexe Welt des Oracle Extractable Value (OEV) innerhalb dezentralisierter Finanzierungsplattformen (DeFi) ein und konzentriert sich auf die strategische Dynamik und die mit Liquidationsprozessen verbundenen Zensurdrohungen. Die Studie stellt das Konzept der Oracle Update Rabate Window (OURW) Mechanismen vor, die darauf abzielen, einen Teil der Liquidationsgewinne an Nutzer oder Finanzministerien umzuleiten. Anhand einer Kombination aus empirischen Daten und theoretischen Modellen untersucht das Kapitel, wie Zensuranreize durch Erstattungsraten, Fallback-Fenster und Bauherrenwettbewerb beeinflusst werden. Die Analyse zeigt, dass die Konzentration des ÖV auf wenige Extremereignisse hoch ist, wobei Bauunternehmer den Überschuss zunehmend einfangen, insbesondere in Stressphasen. Das Kapitel beleuchtet auch die Rolle des Bauherrenwettbewerbs bei der Umgehung der Zensurmieten und die Berechenbarkeit von Chancen mit hohem Ökostrom bei Preisstürzen und Gasengpässen. Eine Fallstudie auf Aave veranschaulicht, wie sich diese theoretischen Erkenntnisse in der Praxis manifestieren, und betont die Bedeutung von Protokolldesign und Marktstruktur bei der Abmilderung von Zensurrisiken. Das Kapitel schließt mit umsetzbaren Leitlinien für Protokolle, die versuchen, Werte zu erfassen und gleichzeitig die Systemintegrität zu wahren, und unterstreicht die Notwendigkeit einer sorgfältigen Kalibrierung der Rückerstattungsraten, Fallback-Fenster und der Förderung des Bauherrenwettbewerbs.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThis paper studies Oracle Extractable Value (OEV) as a distinct channel of rent and risk in decentralized finance (DeFi). Using granular data on liquidations from Aave V2 and V3 across Ethereum and major rollups (2023–2025), we document that OEV is large, heavy-tailed, and increasingly captured by vertically integrated builder–searcher coalitions, especially during periods of market stress. We then introduce a stylized model of Oracle Update Rebate Window (OURW), an oracle mechanism that seeks to redirect a portion of liquidation profits to protocols. The model establishes conditions under which censorship is unprofitable and shows how refund rates, fallback windows, and builder competition interact to deter attacks. A case study of Aave illustrates how these dynamics manifest empirically. Together, our analysis integrates descriptive evidence and mechanism design to provide practical guidance: with moderate parameters and sufficient builder diversity, OURW-style mechanisms can safely recover value while preserving liveness. -
A Factor Model for Digital Assets
Cristian Isac, Thomas Erdösi, Warren HanAbstractWe identify seven factors - market, size, value, momentum, growth, liquidity, and downside beta - that explain cryptocurrency returns, each exhibiting statistically significant risk premia. Within the Fama–French framework, value, momentum, and growth deliver the largest risk premia after the market factor, while size, liquidity, and downside beta yield smaller but positive returns. From an explanatory standpoint, we find the market to be the dominant factor, with value, growth, downside beta, and size adding substantial explanatory power, and the remaining two factors - momentum and liquidity - offering more modest yet complementary contributions. Lastly, Fama–MacBeth regressions confirm the significance of all seven factors, and reveal notable time variation in their associated risk premia, reflecting the evolving structure of the digital asset market. -
From Rules to Rewards: Reinforcement Learning for Interest Rate Adjustment in DeFi Lending
Hanxiao Qu, Krzysztof M. Gogol, Florian Grötschla, Claudio J. TessoneDieses Kapitel untersucht die Anwendung von Verstärkungslerntechniken (RL) zur Optimierung der Zinsmechanismen in dezentralen Kreditvergabeprotokollen (DeFi). Die Studie konzentriert sich auf drei RL-Ansätze: Konservatives Q-Learning (CQL), Behavior Cloning (BC) und Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient with Behavior Cloning (TD3-BC). Die Studie bewertet die Effektivität dieser Methoden bei der Verbesserung der Kapitaleffizienz, der Liquiditätsausnutzung und der Risikominderung unter verschiedenen Marktbedingungen, einschließlich extremer Ereignisse wie dem Zusammenbruch von Terra-LUNA und der FTX-Insolvenz. Die Ergebnisse zeigen, dass RL-getriebene Rahmenwerke die Zinssätze auf Grundlage von Echtzeit-Marktdaten dynamisch anpassen können, was die Gesamtleistung der DeFi-Kreditvergabeprotokolle verbessert. Das Kapitel unterstreicht auch die Bedeutung adaptiver Zinsmechanismen für die Aufrechterhaltung der Finanzstabilität und die Abmilderung systemischer Risiken im DeFi-Ökosystem.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractDecentralized Finance (DeFi) lending enables permissionless borrowing via smart contracts. However, it faces challenges in optimizing interest rates, mitigating bad debt, and improving capital efficiency. Rule-based interest-rate models struggle to adapt to dynamic market conditions, leading to inefficiencies. This work applies Offline Reinforcement Learning (RL) to optimize interest rate adjustments in DeFi lending protocols. Using historical data from Aave protocol, we evaluate three RL approaches: Conservative Q-Learning (CQL), Behavior Cloning (BC), and TD3 with Behavior Cloning (TD3-BC). TD3-BC demonstrates superior performance in balancing utilization, capital stability, and risk, outperforming existing models. It adapts effectively to historical stress events like the May 2021 crash and the March 2023 USDC depeg, showcasing potential for automated, real-time governance. -
Adaptive Proof-of-Stake Governance: A Game-Theoretic Approach to Consensus Mechanisms
Frédéric Mirindi, Derrick MirindiDieses Kapitel untersucht die Verschiebung von Proof-of-Work (PoW) zu Proof-of-Stake (PoS) in Blockchain-Konsensmechanismen und zeigt die Grenzen statischer PoS-Systeme auf. Es führt einen adaptiven Ansatz ein, der sich dynamisch an sich ändernde Netzwerkbedingungen wie Validatorbeteiligung und Beteiligungskonzentration anpasst, um Sicherheit und Dezentralisierung zu gewährleisten. Der Text vertieft sich in das spieltheoretische Rahmenwerk und modelliert Validatoren als bayesianische Spieler, die auf sich wandelnde Beschränkungen reagieren. Es präsentiert umfangreiche Simulationen und Stresstests, die signifikante Verbesserungen bei Konvergenzgeschwindigkeit, Volatilitätsreduzierung und Angriffsresistenz im Vergleich zu statischen PoS-Systemen zeigen. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion der allgemeineren Implikationen für die Blockchain-Technologie, einschließlich Skalierbarkeit, Energieeffizienz und regulatorischer Einhaltung, und skizziert zukünftige Forschungsrichtungen.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractCurrent Proof-of-Stake (PoS) consensus mechanisms are limited by static parameter designs that cannot adjust to changing network conditions. Consequently, substantial misalignments emerge between theoretical security guarantees and practical network performance. Therefore, this paper proposes an adaptive PoS governance framework based on dynamic game theory. We represent validator actions as evolving Bayesian games under shifting constraints. Thus, we establish clear rules for a stable Nash equilibrium, ensuring Byzantine Fault Tolerance (BFT). The framework includes real-time adaptation. For instance, we use Gini coefficient monitoring, performance-based validator selection, and adaptive slashing policies, all studied with stochastic differential equations. Our analysis shows adaptive feedback maintains incentive compatibility and improves both decentralization and security. Furthermore, Monte Carlo simulations applied to PoS networks confirm remarkable results. Specifically, adaptive systems converge over 300% faster, reduce volatility by 95%, and fully achieve decentralization goals. In contrast, static mechanisms fail in these areas. Additionally, stress tests in eight adversarial scenarios prove the system’s robustness; adaptive PoS consistently achieves superior performance ratings compared to the lower ratings observed for static models. Our approach offers reliable tools for building strong protocols and informing regulatory design in decentralized finance. -
Bittensor Protocol: The Bitcoin in Decentralized Artificial Intelligence? A Critical and Empirical Analysis
Elizabeth Lui, Jiahao SunDieses Kapitel befasst sich mit dem Bittensor-Protokoll, einem Blockchain-basierten Netzwerk, das darauf abzielt, einen dezentralen Marktplatz für KI-Modelle zu schaffen. Die Analyse vergleicht Bittensor mit Bitcoin und untersucht dessen Konsensmechanismus, Tokenomics und Potenzial für dezentrale KI. Der Text bietet eine empirische Längsschnittstudie des Bittensor-Netzwerks, in der Konzentration von Einsatz und Belohnung, Dezentralisierungskennzahlen und die Anfälligkeit für Angriffe von 51% untersucht werden. Sie schlägt auch Verfeinerungen auf Protokollebene vor, um die Sicherheit und Anreizausrichtung des Systems zu verbessern. Die Ergebnisse zeigen, dass Bittensor zwar vielversprechend ist, aber vor Herausforderungen steht, wenn es darum geht, eine Dezentralisierung auf Bitcoin-Niveau zu erreichen und sein Netzwerk gegen potenzielle Angriffe zu schützen. Das Kapitel bietet eine datengestützte Roadmap für Protokollverfeinerungen, die darauf abzielen, wirtschaftliche Anreize mit ehrlicher, qualitativ hochwertiger Beteiligung in Einklang zu bringen.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThis paper investigates whether Bittensor can be considered the “Bitcoin of decentralized Artificial Intelligence” by directly comparing its tokenomics, decentralization properties, consensus mechanism, and incentive structure against those of Bitcoin. Leveraging on-chain data from all 64 active Bittensor subnets, we first document considerable concentration in both stake and rewards. We further show that rewards are overwhelmingly driven by stake, highlighting a clear misalignment between quality and compensation. As a remedy, we put forward a series of two-pronged protocol-level interventions. For incentive realignment, our proposed solutions include performance-weighted emission split, composite scoring, and a trust-bonus multiplier. As for mitigating security vulnerability due to stake concentration, we propose and empirically validate stake cap at the 88nd percentile, which elevates the median coalition size required for a 51% attack and remains robust across daily, weekly, and monthly snapshots. -
Economic Security of Multiple Shared Security Protocols
Abhimanyu Nag, Dhruv Bodani, Abhishek KumarDieses Kapitel befasst sich mit der wirtschaftlichen Sicherheit mehrerer gemeinsamer Sicherheitsprotokolle und konzentriert sich dabei insbesondere auf Mechanismen, die es Validierern ermöglichen, Kapital, das auf Basis von Blockchains angelegt ist, zur Sicherung externer Dienste wiederzuverwenden. Es untersucht zwei primäre Architekturen: das isolierte Multi-SSP-Modell und das gemeinsame Multi-SSP-Modell, jede mit ihren eigenen Vorteilen und Herausforderungen. Der Text bietet eine spieltheoretische Sicht der mit diesen Architekturen verbundenen Risiken und Vorteile und hebt die Zielkonflikte zwischen Flexibilität und Sicherheit hervor. Es stellt auch das Konzept des "Multiple SSP Problems" vor und bietet eine detaillierte Analyse des Validatornutzens, der Angriffskosten und des Gleichgewichtsverhaltens. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die optimale Verteilung der Einsätze zur Maximierung der Sicherheit und das Potenzial für zukünftige Arbeiten im Rahmen von Protokollen zur Neuausrichtung der Einsätze. Die Leser erhalten Einblicke in die wirtschaftliche Dynamik gemeinsamer Sicherheitsprotokolle und die Strategien zur Verbesserung der Sicherheit autonomer verifizierbarer Dienste (AVSs).KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractAs restaking protocols gain adoption across blockchain ecosystems, there is a need for Actively Validated Services (AVSs) to span multiple Shared Security Providers (SSPs). This leads to stake fragmentation which introduces new complications where an adversary may compromise an AVS by targeting its weakest SSP. In this paper, we formalize the Multiple SSP Problem and analyze two architectures: an isolated fragmented model called Model \(\mathbb {M}\) and a shared unified model called Model \(\mathbb {S}\), through a convex optimization and game-theoretic lens. We derive utility bounds, attack cost conditions and market equilibrium that describe protocol security for both models. Our results show that while Model \(\mathbb {M}\) offers deployment flexibility, it inherits lowest-cost attack vulnerabilities, whereas Model \(\mathbb {S}\) achieves tighter security guarantees through single validator sets and aggregated slashing logic. We conclude with future directions of work including an incentive-compatible stake rebalancing allocation in restaking ecosystems (The authors would like to thank Jiasun Li, Manvir Schneider, Mingxuan He and Bernardo Vicente for their helpful comments and suggestions that helped this paper take shape.). -
GasGuard: An LLM-Based Automated Gas Vulnerability Detection and Mitigation System
Behkish Nassirzadeh, Anwar Hasan, Vijay GaneshGasGuard ist ein hochentwickeltes LLM-basiertes System, das darauf ausgelegt ist, gasbedingte Schwachstellen in intelligenten Verträgen zu erkennen und abzumildern. In diesem Kapitel werden die kritischen Fragen von OOG- und Denial-of-Service-Schwachstellen untersucht, die zu finanziellen und operativen Konsequenzen führen können. Der Ansatz umfasst einen statischen Analysator, einen kuratierten Datensatz und ein LLM-basiertes Minderungssystem, das bei der Reparatur anfälliger Verträge eine Genauigkeit von über 98% erreicht. Der Text vertieft sich in die experimentellen Auswertungen, einschließlich prompter Engineering-Techniken und Hyperparameter-Tuning, um die Zuverlässigkeit des Werkzeugs zu gewährleisten. Darüber hinaus wird die Erweiterbarkeit der Methodik auf andere Schwachstellen wie Integerüberlauf / -unterlauf diskutiert und die Verallgemeinerbarkeit der LLM-getriebenen Minderungsstrategie aufgezeigt. Die Ergebnisse zeigen deutliche Verbesserungen bei Genauigkeit und Effizienz, was GasGuard zu einer bahnbrechenden Lösung für intelligente Vertragssicherheit macht.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractSecurity concerns are a critical barrier to the mass adoption of blockchain. Among the various security challenges, gas-related vulnerabilities constitute a significant challenge to detect and repair. Existing tools fail to accurately identify these vulnerabilities, necessitating expensive and time-consuming manual audits. This paper introduces GasGuard, one of the first LLM-based automated vulnerability detection and mitigation tools designed to address gas-based vulnerabilities in Ethereum smart contracts. GasGuard extends the capabilities of the Gas Gauge tool by integrating a novel LLM-driven mitigation mechanism that not only detects but also automatically prevents gas wastage without manual intervention. Our approach involves a new static analyzer that efficiently processes contract data and reports, a comprehensive data set derived from more than 900 loops in real-world smart contracts, and a fine-tuned LLM.Our extensive experimental evaluation on over 60 prompt-engineered and fine-tuned GPT models demonstrates that GasGuard can achieve an accuracy of over 98%. Finally, GasGuard represents a significant advancement in smart contract security. It provides a proof of concept that similar approaches can be utilized to address other types of vulnerabilities, significantly reducing the time and cost of smart contract auditing. -
From Fear to Greed: Analyzing Sentiment Indicators in Bitcoin Price Prediction
Stefano Bistarelli, Francesco Santini, Luca Maria TutinoDiese Studie untersucht die komplizierte Beziehung zwischen Stimmungsindikatoren und Bitcoin-Preisbewegungen und konzentriert sich dabei auf drei zentrale Forschungsfragen: die Art der Beziehungen zwischen Stimmungsindizes und Bitcoin-Preis, die Stabilität dieser Beziehungen im Laufe der Zeit und die relative Effektivität bestimmter Stimmungsindikatoren bei der Vorhersage von Bitcoin-Preisen. Die Analyse verwendet einen multimethodischen Ansatz, der Korrelationsmessungen, ökonometrische Modelle und Wellenkohärenzanalysen umfasst, um die dynamischen Wechselwirkungen zwischen Stimmung und Preis zu erfassen. Schlüsselergebnisse zeigen, dass einige Stimmungsindizes, wie der Google Trends Index (GTI) und LunarCrush Galaxy Score (LCG), starke positive Korrelationen mit Bitcoin-Preisen aufweisen, während andere, wie die IntoTheBlock-Stimmung (ITB), schwächere oder negative Korrelationen aufweisen. Die Studie zeigt auch, dass die Stimmung bei wichtigen Marktereignissen einen größeren Einfluss auf die Bitcoin-Preise hat als in stabilen Perioden, was auf eine nichtlineare episodische Interaktion hindeutet. Unter den Indizes liefert GTI aufgrund seiner umfassenden Erfassung kollektiven Interesses die genauesten Preisprognosen anhand von ARDL-basierten Modellen. Die Analyse legt nahe, dass verschiedene Stimmungsindikatoren unterschiedliche Anlegerverhalten und Aufmerksamkeitsmuster hervorheben, die mit den ökonomischen Theorien von begrenzter Rationalität und heterogenem Agent-Verhalten im Einklang stehen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass Stimmungsindizes zwar wertvoll für die Vorhersage von Bitcoin-Preisen sein können, ihre Wirksamkeit jedoch je nach Marktbedingungen und der spezifischen Beschaffenheit des Stimmungsindikators variiert.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThe attention of online investors significantly influences Bitcoin’s price, often resulting in high volatility that is challenging for agents to handle. Although price surges offer opportunities, sharp drops pose risks for portfolio management. This study examines the relationships between Bitcoin price and main sentiment indicators, Google Trends Index, Fear and Greed Index, Wikipedia views, LunarCrush Galaxy Score, IntoTheBlock, and Santiment indices, using classical correlation measures (such as Pearson and Spearman), econometric frameworks such as AutoRegressive Distributed Lag models, and Wavelet Coherence Analysis. We aim to develop tools for assessing the efficiency of sentiment indices in predicting future Bitcoin prices, focusing on their cost-benefit trade-offs when integrated into forecasting models and trading strategies. -
SoK: Comprehensive Analysis of Token Allocations, Distributions, and Their Effect on Token Value and User Participation
Adam Novocký, Kristián Košt́ál, Michal RiesDieses Kapitel untersucht die entscheidende Rolle von Token-Allokationen und -Distributionen in Blockchain-Netzwerken und konzentriert sich dabei auf ihre Auswirkungen auf den Token-Wert und die Beteiligung der Nutzer. Darin werden verschiedene Verteilungsstrategien untersucht, darunter Zuweisungen vor dem Start, Verteilungen nach dem Start und Abwurfmechanismen sowie deren wirtschaftliche Auswirkungen. Die Analyse umfasst eine umfassende Fallstudie zu Protokollen wie Starknet, Hyperliquid und Optimismus, in der deren Auswirkungen auf die Nutzeraktivität und den Tokenpreis bewertet werden. Das Kapitel zeigt auch bewährte Verfahren für eine effektive und faire Verteilung auf, wie klar definierte Förderkriterien und robuste Anti-Sybil-Maßnahmen. Darüber hinaus wird die Zukunft der Tokenomik und die Bedeutung des akademischen Engagements für die Förderung dieses Bereichs diskutiert. Durch die Integration von akademischer Literatur und On-Chain-Daten bietet diese Analyse eine umfassende Perspektive auf die Feinheiten der Tokenverteilung und ihre langfristigen Auswirkungen auf dezentrale Netzwerke.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThis paper presents a comprehensive analysis of token allocations and distribution mechanisms within blockchain networks, examining their economic implications and efficacy in achieving intended goals. We evaluate the divergent approaches to token distribution across pre-launch, post-launch, and ongoing phases, while assessing their impact on network participation, token valuation, and long-term sustainability. Our findings suggest that distribution mechanisms fundamentally influence user behavior, market perception, and project valuations. Specifically, we demonstrate that mechanisms directly linking token utility to the economic activity of a protocol outperform pure governance tokens in maintaining value stability. Additionally, we find that strong community engagement, clearly defined rules, and organic growth are precursors of a successful strategy. This research contributes to the nascent field of cryptoeconomics by providing an analysis of token allocation and distribution strategies, an empirical framework for evaluating token distribution efficacy and proposing design best practices for sustainable tokenomic models. -
Pricing Factors and TFMs for Scalability-Focused ZK-Rollups
Stefanos Chaliasos, Sina Pilehchiha, Nicolas Mohnblatt, Assimakis Kattis, Benjamin LivshitsDieses Kapitel vertieft die kritischen Komponenten von ZK-Rollups, wobei der Schwerpunkt auf Abrechnung, Datenverfügbarkeit, Sequenzierung, Chargenabdichtung, L2-Konsens und ZK-Prüfung liegt. Es wird untersucht, wie diese Komponenten interagieren und zu den allgemeinen Kostenstrukturen und Transaktionsgebührenmechanismen (TFMs) von ZK-Rollups beitragen. Der Text führt ein übergeordnetes Kostenmodell ein, das die Ausgaben in Abrechnungskosten, Kosten der Datenverfügbarkeit, Sequenzkosten und Prüfkosten kategorisiert. Es analysiert die Auswirkungen auf die Gestaltung von Mechanismen und präsentiert alternative TFM-Designs, einschließlich eines multidimensionalen Gebührenmodells, das jede Ressource einzeln bewertet. Das Kapitel diskutiert auch die Zielkonflikte zwischen zentralisierten und dezentralen TFMs und den möglichen Einsatz von Subventionen zur Deckung der Betriebskosten. Darüber hinaus skizziert er offene Fragen und Bereiche für die zukünftige Forschung, wie Dosiermechanismen, umfassendes Mechanismus-Design, Anreizkompatibilität und Kostenmanagement-Strategien. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Bedeutung einer sorgfältigen, komponentenbewussten Gebührengestaltung für die nächste Generation skalierbarer Rollups.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractZK-Rollups have emerged as a leading solution for blockchain scalability, leveraging succinct proofs primarily based on ZKP protocols. This paper explores the design of transaction fee mechanisms (TFMs) for ZK-Rollups, focusing on how key components like sequencing, data availability (DA), and ZK proving interact to influence cost structures. We outline the properties that a suitable TFM should possess, such as incentive compatibility and net profitability. In addition, we propose alternatives for TFMs, discuss trade-offs, and highlight open questions that require further investigation in the context of ZK-Rollups. -
A Guide to Decentralized High-Frequency Trading Infrastructure
Lennart Schwertfeger, Bodo VogtDieses Kapitel vertieft die Komplexität des dezentralen Hochfrequenzhandels und hebt die einzigartigen Herausforderungen und Chancen hervor, die die Blockchain-Technologie bietet. Er beginnt mit der Untersuchung der Sicherheitsrisiken und Fragen der Marktgerechtigkeit, die dezentralisierten Austauschprogrammen wie Frontrunning und Sandwich-Angriffen innewohnen. Anschließend wird die für den Hochfrequenzhandel erforderliche technische Infrastruktur untersucht, wobei die Bedeutung einer latenzarmen Ausführung und eines sicheren Datenzugriffs betont wird. Es bietet einen detaillierten Überblick über Serverinfrastruktur, Knotenmanagement und Sicherheitsprotokolle und bietet praktische Einblicke in die Optimierung von Handelsstrategien. In diesem Kapitel werden auch verschiedene DeFi-Strategien diskutiert, darunter Cross-Exchange-Arbitrage, Liquiditätsabsteckung, Market Making und Ertragslandwirtschaft. Jede Strategie wird hinsichtlich ihrer potenziellen Rentabilität und der technischen Voraussetzungen für die Umsetzung analysiert. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Bedeutung von Finanzbots in Blockchain-Ökosystemen und die Notwendigkeit sicherer, dezentraler Handelsumgebungen. Am Ende des Kapitels werden die Leser ein umfassendes Verständnis der technischen und strategischen Aspekte des Hochfrequenzhandels im dezentralen Finanzwesen haben, ausgestattet mit dem Wissen, sichere und effiziente Handelssysteme einzuführen.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThis paper demonstrates how users can build their own high-frequency trading systems interacting with decentralized protocols. While we apply this setup to practical arbitrage trading, the infrastructure set up can be customized to implement any type of decentralized high-frequency trading strategy. Examples discussed include arbitrage, on-chain yield farming, decentralized market-making, and unstaking strategies. The paper outlines a technical framework for building secure high-frequency trading systems that empower traders to operate effectively within a decentralized market environment. -
Network Topology and Latent Structures in Crosschain Liquidity Flows
Uri Lee, William J. KnottenbeltDieses Kapitel taucht ein in die komplexe Welt der grenzüberschreitenden Liquiditätsflüsse, einer entscheidenden Komponente des dezentralisierten Finanzwesens (DeFi). Es beginnt damit, die wirtschaftliche Bedeutung dieser Kapitalflüsse hervorzuheben, wobei etwa 366 Milliarden US-Dollar an Total Value Lock (TVL) in Ethereum-Brückenmünzen und 28 Milliarden US-Dollar in Solana enthalten sind. Das Kapitel führt dann einen dualen analytischen Rahmen ein, um die methodische Lücke beim Verständnis der grenzüberschreitenden Dynamik zu schließen. Der erste Ansatz umfasst eine modifizierte Netzwerkanalyse-Methodik, die an traditionelle Finanzmarkttechniken angepasst ist und nichtlineare Abhängigkeiten in grenzüberschreitenden Strömen erfasst. Der zweite Ansatz nutzt die kanonische polyadische (CP) Zersetzung, um interpretable latente Komponenten zu extrahieren, die die zeitliche und grenzüberschreitende Dynamik von Werttransfers charakterisieren. Das Kapitel untersucht auch die topologische Struktur von Crosschain-Flow-Beziehungen und deckt klare Gemeinschaften verwandter Fließwege auf, die intuitiv bedeutsamen Blockchain-Gruppierungen entsprechen. Abschließend werden die Implikationen dieser Ergebnisse für die Vorhersage systemischer Risiken, die Identifizierung von Marktineffizienzen und die Entwicklung einer widerstandsfähigeren Infrastruktur zwischen den Ländern diskutiert.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThe emergence of crosschain liquidity protocols has significantly advanced blockchain interoperability; however, our understanding of the structural patterns governing capital flows across these interconnected networks remains limited. This paper introduces a novel analytical framework that combines network methods and tensor decomposition techniques to characterize the multidimensional dynamics of crosschain liquidity transfers. Utilizing comprehensive datasets of daily crosschain transactions spanning 2021–2025 and across several crosschain protocols such as Wormhole, LayerZero and CCTP, we explore crosschain interoperability from the perspective of crosschain flow or net capital flow between chains. These findings contribute to the theoretical understanding of multi-chain ecosystems and have practical implications for risk assessment and capital efficiency in decentralized finance. -
Chasing Price Drains Liquidity
Ruichao Jiang, Long Wen, Yizhou Cao, Yepeng DingDieses Kapitel befasst sich mit der Liquiditätsdynamik, die durch eine Preisjagdstrategie bei automatisierten Marktmachern (AMMs) im Uniswap V3-Stil ausgelöst wird. Es beginnt mit der Einführung in den Hintergrund der AMMs und dem Konzept der konzentrierten Liquidität, das für das Verständnis der anschließenden Analyse von entscheidender Bedeutung ist. Die Studie leitet die allgemeine Liquiditätsdynamik im Rahmen einer Neuausrichtungsstrategie ab und untersucht diese Dynamik anhand zweier verschiedener Marktmodelle: eines exogenen Marktmodells und eines mittelumkehrenden Marktmodells. Das exogene Marktmodell geht davon aus, dass der AMM-Preis einer Geometrischen Brownschen Bewegung (GBM) folgt, was zu einem deterministischen Liquiditätsverfall führt. Im Gegensatz dazu zeigt das Marktmodell, das die Existenz einer zentralen Börse (CEX) in Betracht zieht, dass Liquidität immer noch abnehmen kann, aber unter anderen Bedingungen. Das Kapitel stellt dann einen heuristischen Algorithmus vor, der darauf ausgelegt ist, die Liquidität durch die Einbeziehung von Arbitrage-Strategien zu erhöhen. Dieser Algorithmus wird durch numerische Simulationen getestet, die sein Potenzial zur Steigerung der Liquidität aufzeigen. Die Simulationen beleuchten auch die Diskrepanzen, die auftreten, wenn Arbitrage durchgeführt wird, wodurch die kontinuierliche AMM-Preisannahme außer Kraft gesetzt wird. Das Kapitel schließt mit der Diskussion der Implikationen dieser Ergebnisse und schlägt eine Neuausrichtung der Kosten über die in früheren Studien erwähnten Transaktionskosten hinaus vor. Insgesamt bietet das Kapitel eine umfassende Analyse der Liquiditätsdynamik bei AMMs und praktische Einblicke in Strategien, die Liquiditätsverluste abmildern können.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractAssuming that the price in a Uniswap v3 style Automated Market Maker (AMM) follows a Geometric Brownian Motion (GBM), we prove that the strategy that adjusts the position of liquidity to track the current price leads to a deterministic and exponentially fast decay of liquidity. Next, assuming that there is a Centralized Exchange (CEX), in which the price follows a GBM and the AMM price mean reverts to the CEX price, we show numerically that the same strategy still leads to decay. Last, we propose a strategy that increases the liquidity even without compounding fees earned through liquidity provision. -
The Economic and Geopolitical Implications of a U.S. National Bitcoin Reserve on Global Crypto Markets: Theoretical Underpinnings
Cristina Carata, William J. KnottenbeltDas Kapitel untersucht die wirtschaftlichen und geopolitischen Implikationen eines US-amerikanischen nationale Bitcoin-Reserve, die sich auf ihre potenziellen Vorteile, Herausforderungen und globalen Auswirkungen konzentriert. Sie beginnt mit einem historischen Überblick über die nationalen Reserven, zeichnet die Entwicklung vom Goldstandard zu den Fiat-Währungen nach und führt Bitcoin als potenzielle alternative Reservewährung ein. Das Kapitel vertieft sich dann in die wirtschaftlichen und geopolitischen Implikationen der USA. Die Entscheidung, Bitcoin in seine strategische Reserve aufzunehmen, unterstreicht die Legitimität des Marktes und die wirtschaftlichen Auswirkungen sowie die geopolitischen Auswirkungen auf den globalen Kryptomarkt. Er analysiert auch den institutionellen Mechanismus, durch den diese strategische Reserve angenommen wurde, und vergleicht den Einsatz einer exekutiven Anordnung mit einem legislativen Akt. Das Kapitel schließt mit der Erörterung der mit der Integration von Bitcoin in nationale Reserven verbundenen Risiken, darunter Preisvolatilität, technologische Risiken, rechtliche Unsicherheiten, Reputationsrisiken und potenzielle Konflikte mit internationalen Finanzinstitutionen. Das Kapitel argumentiert, dass die Einbeziehung von Bitcoin in den USA Die nationale Reserve markiert einen bedeutenden Moment beim Übergang zu einem neuen globalen geldpolitischen Paradigma und bestätigt die USA Die führende Position der USA bei der geopolitischen Definition der Richtung der digitalen Wirtschaft.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
AbstractThe aim of the present paper is to analyze the economic and geopolitical implications of the establishment of a national strategic reserve in Bitcoin by the United States of America for the international crypto market. The decision can be qualified as an unprecedented move that has the potential to redefine the architecture of the international monetary order. Starting from theoretical premises regarding the role of digital assets in reserve policies, the article follows Bitcoin’s transition from a speculative asset to an institutionally recognized strategic instrument. A mixed methodology is used, combining comparative-historical analysis, examination of public policy documents, evaluation of financial data and secondary specialized literature. It is argued that the legitimization of Bitcoin as a reserve asset, through the executive order EO-14233/2025, may generate a contagion effect on the global cryptocurrency market. In the same time, it can consolidate its status and influence the strategies of other states. At the same time, the associated systemic risks – high volatility, technological vulnerabilities, legal uncertainties and reputational impact – are discussed. Lastly, the implications of using an executive mechanism instead of a legislative initiative are also analyzed. The article argues that this type of policy decision represents not only an innovation in national monetary policy, but also a geopolitical signaling gesture. -
Backmatter
- Titel
- Mathematical Research for Blockchain Economy
- Herausgegeben von
-
Stefanos Leonardos
Amir K. Goharshady
William Knottenbelt
Panos Pardalos
- Copyright-Jahr
- 2026
- Verlag
- Springer Nature Switzerland
- Electronic ISBN
- 978-3-032-13377-9
- Print ISBN
- 978-3-032-13376-2
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-032-13377-9
Die PDF-Dateien dieses Buches wurden gemäß dem PDF/UA-1-Standard erstellt, um die Barrierefreiheit zu verbessern. Dazu gehören Bildschirmlesegeräte, beschriebene nicht-textuelle Inhalte (Bilder, Grafiken), Lesezeichen für eine einfache Navigation, tastaturfreundliche Links und Formulare sowie durchsuchbarer und auswählbarer Text. Wir sind uns der Bedeutung von Barrierefreiheit bewusst und freuen uns über Anfragen zur Barrierefreiheit unserer Produkte. Bei Fragen oder Bedarf an Barrierefreiheit kontaktieren Sie uns bitte unter accessibilitysupport@springernature.com.
