1.4 加密经济学
本节翻译:bling酱 | 校对:大智若鱼、郭梦君
加密经济学是指在对立环境中研究经济互动的经济学。这个潜在的挑战是,在分散的P2P系统中,不把控制权交给任何一个集中的政党,就一定会存在会有坏的参与者破坏系统的可能性。随着时间的推移,尽管会遭到对立方的试图破坏,但加密经济学的方法结合密码学和经济学已经能够创建强大的分散式P2P网络。这些系统的密码能够保证P2P通信的网络安全,经济是激励所有的参与者为网络做出贡献的重要推动力,这有助于网络继续随着时间而发展。
在比特币出现之前,人们普遍认为在P2P网络节点之间中不可能实现容错和抗攻击的共识(拜占庭将军的问题)。中本聪在P2P网络引入了经济激励措施,来解决于2008年发表的比特币白皮书中的问题。而基于密码学的分布式P2P系统并不是什么新鲜事,看看Kazaa(一个P2P文件共享工具)和 BitTorrent(一个内容分发协议)这些在比特币之前的P2P系统是什么样子的?它们缺乏对参与者的网络协调经济激励层。中本聪的工作量证明(POW)共识机制引入了一个经济协调博弈的新领域,现在被称为加密经济学。

P2P 网络中的机器共识

分布式计算中的一个根本问题是在存在大量故障或潜在损坏的情况下中实现系统的整体可靠性。这通常要求实体对计算过程中需要的一些数据值达成一致。共识问题需要多个网络参与者在单个数据值上达成一致。有些进程可能在其他方面发生错误或显得不可靠,因此共识协议必须具有容错性、抗攻击性和防勾结。

容错

分散的系统不太可能导致意外失败的原因是它们依靠许多单独的组件。

反攻击

对分散的系统进行攻击、破坏或操纵的成本更高,因为它们缺乏敏感的中心点,而那些敏感的中心点可以用比周围系统的经济规模低得多的代价来进行攻击。

防勾结

对于分散系统的参与者,要通过牺牲其他参与者利益的方式来进行共谋和行动而达到获益的目标比较困难。公司和政府的领导者则总是能够以有益于自己的方式串通,但始终不会损害协调良好的公民、顾客、雇员和公众的利益。

经济共识规则

在加密的经济体制中,经济激励被设计成容错性、抗共谋攻击性的。这些经济奖励与密码通证紧密相连。通证被认为是一个协调多方相关者网络的利益的最小公分母,这个网络就像一个(无需许可)区块链。比特币仅仅是通证治理规则协调利益相关者经济激励的一个例子。
中本聪把比特币的通证治理规则与工作量证明共识激励机制联系起来,而其他区块链随后也在尝试另外的共识机制。这里有一些可能的共识机制的选择。请注意,加密经济学的领域是相当新的。我们很可能会看到更多的共识机制随着时间的推移而发展。
  • 工作量证明(POW):比特币区块链使用电力来来保证系统安全。它创造了一个经济体系,你只能通过承担成本来参与,这就是工作量证明(POW)。你这样做是为了获得奖励,在这种情况下,奖励就是比特币通证。如果你花钱,而且按规则办事,钱仍然会回到你手里。如果你作弊,你就会亏钱。共识规则的设计是不会支付给欺骗行为的。这种简单的博弈理论均衡是比特币共识算法的核心。目前,大部分的“山寨币”都是比特币软件协议的分支,通常是对比特币共识算法工作量证明的微小改动。一些人认为比特币目前的共识系统更多的是委派的工作量证明,而不是中本聪设计的纯粹的工作量证明,因为大多数矿工以采矿池的形式形成卡特尔。
历史:工作量证明是一种阻止拒绝服务攻击和其他服务滥用的经济措施,比如网络上的垃圾邮件,需要服务申请者做一些工作,不过通常这意味着是由计算机来处理时间。这一概念可能是由Cynthia Dwork和Moni Naor在1993的杂志上首次提出的。“工作量证明”一词最早是由在Markus Jakobsson和Ari Juels在1999年的一篇论文中提出并正式确立的。这些方案的一个关键特征是它们的不对称性:工作在请求者端必须适度(但具有可行性),但是在服务提供者端可以很容易检查。这种思想也被称为CPU成本函数、客户端难题、计算难题或CPU定价功能。
  • 权益证明(Proof of Stake): 是一种替代方法。通过这种方法,加密货币区块链网络旨在实现分布式共识。“工作量证明”方法要求用户重复运行哈希算法或解决其他客户难题,来验证电子交易,但股权证明则要求用户证明一定数量的货币或他们在货币中的“权益”。点点币 (Peercoin) 是第一个推出使用权益证明机制的加密数字货币。还有一些其他突出的实例是:BitsharesNxtBlackCoinnusharesQora 等。以太坊已经计划了一个从PoW到PoS共识的硬分叉。Decred 混合了PoW和PoS,并且结合了两者的元素以试图继承这两个系统的效益,建立一个更有力的共识概念。根据工作量证明,挖到一个矿块的概率取决于矿工的工作(例如定期检查哈希所消耗的CPU / GPU)。在比特币的例子中,根据权益证明,资源是一个矿工持有的比特币的数量,也就是说持有1%的比特币的人可以挖掘1%的“权益证明”。用户必须证明他们拥有一定量的加密数字货币,而不是牺牲能量来挖掘一块。你拥有的权益越高,你就越有可能产生一个区块。从理论上讲,这应该会阻止用户创建分叉,因为分叉会贬值他们的股份或者权益。虽然权益证明听起来是个好主意,但讽刺的是,它存在着“无利害关系”的问题。由于比特币挖矿的成本是比较高的,所以消耗能量在一个不会给你带来任何收益的分叉是不明智的,但权益证明则意味着开采分叉的成本是零。
  • 股份授权证明 (Delegated Proof of Stake):DPoS使用信誉系统和实时投票达成共识。更具体地说,必须建立一个可信的小组,所有成员都有资格创建区块,并防止不受信任的各方参与。代表们,以及负责创建区块的各方,是无法更改交易细节的。但是,它们可以防止特定的交易被包含在下一个网络块中。这似乎需要相当多的信任,这就使得这个概念看起来不那么吸引人了。但是,请注意这里有一个警告。任何不包含在下一个区块中的交易或者一个无法创建的区块都意味着下一个网络块的大小是原来的两倍。在某种程度上,这可以防止那些恶意的意图来阻止在指定时间段内创建的某些交易或区块。它所做的一切也许可以稍微延迟交易或区块,但从长远来看,似乎不可能阻止包容和创造。此外,任何以邪恶方式行事的人都会将自己的行为暴露于公众。具备DPoS能力的货币的社区成员可以投票决定将被删除的人作为代表。看起来,在DPoS规则下,作弊行为不仅是不可能的,而且这样做也不符合任何人的最佳利益。作为网络的一部分,有可能会有或多或少的代表,尽管这未必有益。但总有可能改变代表的数量,这才是一个重要因素。
  • 燃烧证明 (Proof of Burn):“是一种分布式共识的方法,是工作量证明 (POW)权益证明 (POS) 的替代方法。它还可以用于引导一种加密货币从另一种加密货币中脱离出来。这个想法是,矿工应该证明他们燃烧了一些货币—即把它们发送到一个可验证但不可用的地址。从他们个人的角度来看,这是很昂贵的,就像工作量证明一样;但除了消耗基础的数字加密资产之外,它不消耗任何资源。到目前为止,所有燃烧加密数字货币的证据都是燃烧通过工作量证明开采的加密货币来实现的。因此,稀缺性的最终来源仍然是工作量证明的燃料。
  • 权威证明(Proof of Authority, POA):权威证明是隐私区块链的一种共识机制,它本质上给一个客户(或特定数量的客户)一个特定的私有密钥,让其有权在该区块链中制造所有的区块。

升级/改变共识规则

区块链协议是一个功能强大的工具,可以在一个没有集中管理的分布式网络中自动执行预定义的共识规则。网络成员知道透明和开放源代码的规则集,可以选择随时选择进出。只要协议不需要修改,区块链协议就是强大的治理工具。
随着时间推移和环境变化,可能需要进行系统升级。这些升级(分叉)需要网络中所有利益相关者的多数达成共识。虽然协议可以通过硬分叉或软分叉进行升级,但就像我们在比特币的区块大小的辩论以太坊出现DAO事件发生硬分叉看到的那样,这些分叉可能会引起极大的争议。
举个例子:在比特币网络中,比特币开发者可以建议在比特币协议上进行改进或修改,扩容或缩小,或在 GitHub、Bitcointalk、Reddit以及邮件列表等等上提建议,在这个级别上的讨论是可流畅运行共识的关键。参考实现的修改在比特币的测试链中得到了测试。测试成功后,开发人员将这些变更实现到比特币软件上。那么,谁在达成共识的过程中有发言权呢?(1)软件开发商(做参考实现);(2)矿工(采矿的运行共识);(3)交换(它们运行时验证交易的节点);(4)钱包公司(创建节点之间的交易运行);(5)商户(商户通过节点处理交易)。

资料来源 & 延伸阅读

Cryptoeconomics 101, Nick Tomaino
The meaning of Decentraization, Vitalik Buterin
Fat Protocols, Joel Menegro
Crypto Tokens: A Breakthrough in Open Network Design , podcast with Vitalik Buterin, podcast with Olaf Carlson-Wee
Regulatory discussions, Coincenter