Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Ing. Samuel Olekšák
Acad. year: 2023/2024
Supervisor: Ing. Martin Perešíni
Reviewer: doc. Ing. Ivan Homoliak, Ph.D.
The emergence of blockchain technologies has enabled a new perspective on distributed computing and decentralised data management. However, with increasing popularity, platforms face challenges in the form of scalability, since their operation requires cryptographic principles which are computationally difficult. This thesis explores techniques that address this problem by offloading computations and storage from blockchains using zero-knowledge proofs, cryptographic accumulators and other cryptographic techniques. The second part of the thesis proposes a novel approach to implementing a blockchain-based zero-knowledge proof marketplace with proof of useful work (PoUW) consensus protocol.
cryptography, blockchain, zero-knowledge proof, SNARK
Date of defence
20.06.2024
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.
Topics for thesis defence
Language of thesis
English
Faculty
Fakulta informačních technologií
Department
Department of Intelligent Systems
Study programme
Information Technology and Artificial Intelligence (MITAI)
Specialization
Cybersecurity (NSEC)
Composition of Committee
doc. Dr. Ing. Petr Hanáček (předseda) doc. Ing. Michal Bidlo, Ph.D. (člen) doc. Mgr. Lukáš Holík, Ph.D. (člen) prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. (člen) doc. Mgr. Kamil Malinka, Ph.D. (člen) Ing. Vladimír Veselý, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportIng. Martin Perešíni
Prácu hodnotím ako výbornú za A. Téma práce je náročnejšia. Napriek tomu študent preukázal schopnosť pracovať samostatne a aktívne. Problémy sa snažil riešiť v predstihu a postupne zapracovával pripomienky a návrhy, ktoré boli diskutované počas konzultácií. Dosiahnuté výsledky sú v súlade so zadaním, hoci by sa dali ešte rozšíriť, minimálne o detailnejšie vyhodnotenie a ďalšie rozšírenie celého protokolu. Študent vytvoril funkčný koncept blockchainovej platformy. Samotná téma práce je nová a zaujímavá a predpokladá sa aj publikačná činnosť z tejto práce.
Práca sa zameriava na problematiku odľahčovania výpočtov (computation off-loading) pomocou kryptografických techník v blockchainoch, v tomto prípade SNARK (resp. zk-SNARK). V rámci práce bolo navrhnuté riešenie unikátneho konsenzuálneho protokolu Proof-of-Useful-Work, v ktorom sa využíva validácia vykonanej reálnej práce na produkciu blokov. Práca sa zaoberá novými a zložitými témami, preto ju považujem za náročnejšiu.
Teoretické základy práce boli naštudované a dokončené v prvom semestri. Implementácia bola vytvorená až v priebehu druhého semestra. Finálna textová časť práce bola dolaďovaná v časovom limite, čím bol obmedzenejší priestor na zásadnejšie pripomienky. Jednotlivé kapitoly boli priebežne konzultované a študent zapracoval väčšinu pripomienok.
Momentálne nie je známa publikačná činnosť, avšak samotná práca slúži ako solídny základ pre vedeckú publikáciu, na ktorej sa študent chce podieľať.
Študent pracoval s literatúrou poskytnutou školiteľom a aktívne vyhľadával relevantnú dostupnú literatúru, ktorú vhodne zapracoval do svojej práce. Študent tiež správne využíval odbornú literatúru a vedecké články z ktorých čerpal inšpiráciu.
Študent bol samostatný a riešenie priebežne konzultoval. Frekvencia stretnutí bola normálna. Aktivita sa značne zvýšila s blížiacim sa termínom odovzdania.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportdoc. Ing. Ivan Homoliak, Ph.D.
Prácu hodnotím stupňom A výborne keďže študent splnil náročné zadanie. Práca bola vypracovaná kvalitne tak ako aj po prezentačnej stránke tak aj po jazykovej. Výsledky práce sú využiteľné a budú čoskoro opublikované.
Otázky k obhajobe:
Bolo by možné využiť SNARK dôkaz vygenerovaný uzlom A pre blok, v ktorom sa A nestal lídrom, aj v inom, neskoršie vyrobenom bloku na základe znalosti privátneho kľúča uzlu A? Ak áno čo by sa muselo zmeniť v návrhu protokolu?
Ako funguje systém stake v reputačnom systéme? V akej situácii môžu nódy prísť o stake a ako sa to dá jednoznačne dokázať?
Evaluation level: zadání splněno
Zadanie bolo splnené vo všetkých bodoch. Možno bod 7 by si zaslúžil väčšiu pozornosť a explicitnú kapitolu/sekciu.
Evaluation level: je v obvyklém rozmezí
Diplomová práca má približne 77 normostrán textu, po započítaní obrázkov je to 80.
Štruktúra technickej správy je logická. Jednotlivé kapitoly majú primeraný rozsah a navzájom na seba dobre nadväzujú.
Narazil som ale na niekoľko problematických miest. RSA akumulátor nepopisuje ako prebieha overenie členstva v množine. Gossip protokol na obrázku 5.3 nie je úplne presný. Sekcia 5.10 hovorí o potrebe reputačného systému v prostredí anonymných systémov no nevysvetľuje aké následky by to malo a či by to bolo efektívne vzhľadom na to, že entita z nepriaznivou reputáciou môže kedykoľvek zmiznúť a objaviť sa s novou identifikáciou a neutrálnou reputáciou.
Práca obsahuje minimálny počet gramatických chýb a za mňa je na vysokej úrovni. Z typografického hľadiska je tiež práca na vysokej úrovni. Môžem vytknúť len nezarovnanie niektorých obrázkov na vrch stránky, nesprávne zalomené citácie na strana 31 (mäkká medzera), poznámky pred čiarkou či bodkou, nejednotné použitie broadcast/broadcasted.
Práca obsahuje 57 referencií, z ktorých je väčšina recenzovaných. Študijné pramene sú relevantné k téme a sú správne citované.
Práca má pekný realizačný výstup vo forme proof-of-concept implementácie. Možno by si tento výstup zaslúžil lepšie otestovanie a viacej experimentov.
Výsledky sú využiteľné v praxi, pretože riešia nový problém jedinečným spôsobom. Študent má ambíciu ísť na doktorát, kde sa danej téme chce viacej venovať.
Evaluation level: obtížnější zadání
Cieľom práce bolo zoznámiť sa s kryptografickými technikami použitým na off-loadovanie onchain výpočtov v blockchainoch a následne si jednu techniku vybrať a použiť ju v novom kontexte.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová