TUA:邹传伟:深入分析公链经济体的双层耦合问题

底层经济体对应着共识算法、「挖矿」、Staking等活动,上层经济体对应着DeFi、NFT、STO和稳定币。

撰文:邹传伟,万向区块链首席经济学家

夫水之积也不厚,则其负大舟也无力……风之积也不厚,则其负大翼也无力。

——《庄子·逍遥游》

除了比特币以外,主流公链对应的经济体都有存在双层结构。底层经济体与公链的原生Token有关,对应着共识算法、「挖矿」、Staking、支付和分布式账本更新等活动。上层经济体对应着DeFi、NFT、STO和稳定币等活动,与类似ERC20地位的非原生Token有关。在PlatON中,上层经济体还包括数据要素和算力市场。

底层经济体规模的最重要指标是原生Token的市值,而上层经济体规模的最重要指标是全部非原生Token的市值。随着公链经济体的发展,双层经济体的规模之间的关系已成为一个重要问题:1.底层经济体规模是否构成上层经济体规模的上限?2.底层经济体与上层经济体之间,究竟谁拉动谁?我把这个问题概括为公链经济体的双层耦合问题。此问题最早由《PlatON经济蓝皮书》提出。

接下来,我从两个角度讨论公链经济体的双层耦合问题,首先是从公链安全性的角度,其次是从双层经济体相互影响的角度。

从公链安全性看公链经济体的双层耦合

这个角度通过在经济学上研究攻击公链的可行性,讨论公链的经济边界。相关分析对PoW型和PoS型公链均成立。

TreasureDAO关于降低流动性挖矿奖励的提案已获投票通过:1月3日消息,TreasureDAO关于降低流动性挖矿奖励的提案以99.99%的支持率获得投票通过,该提案建议将SushiSwap上对MAGIC/ETH池流动性提供者的奖励减少30%,以减少不必要的通胀。[2023/1/3 22:23:26]

「双花」攻击

将多个一致行动的攻击者视为一个整体考虑。假设攻击者对公链共识过程的影响力为x。在PoW型公链中,x表示攻击者占有全网算力的比例,x>1/2是攻击在算法上可行的条件。在PoS型公链中,x表示攻击者控制全部原生Token的比例,x>2/3是攻击在算法上可行的条件。但除了算法可行性以外,攻击者还需综合衡量攻击的成本和收益,也就是攻击在经济学上的可行性。

假设攻击者按以下步骤发起「双花」攻击:

攻击者用原生Token或非原生Token向交易对手购买商品或资产,价值为v。这笔交易被广播到分布式网络中,通过共识过程记入公链分布式账本中。交易对手等待e个区块后,将商品或资产发给攻击者。攻击者基于对公链共识过程的影响力,开始构建替代性公链,以抹去自己在第1步的交易。假设在t个区块后,替代性公链在长度上超过由诚实节点维护的公链,成为被全网接受的主链。换言之,攻击者在落后e个区块的情况下,平均要在t个区块后才能追赶上诚实矿工。假设攻击通过在加密资产市场上的操作,还能获得破坏公链系统的收益s。假设攻击前,公链原生Token的市场价格为p;攻击后,原生Token市场价格的下跌幅度为△。△与公链社区的抗压性和加密资产市场的结构有关。

声音 | BM在电报群中回复用户关于隐私币的疑问:BM在 EOS Privacy电报群中回复了用户有关隐私币的问题:1.能否经受住高度复杂的人工智能技术的攻击? BM:是有可能的。2.如果共享数据库,谁来存储所有数据呢? BM:分布式的,在成千上万的节点中。3.如果用户不销毁自己的私钥,创建者可以随时转移其他用户的资金吗? BM:不行,除非通货膨胀(之前提过,该隐私币不会有通货膨胀)。4.它会有流动性吗? BM:在交易所会有。5.是否需要接收方和发送方同时在线才能进行转账? BM:接收方需要生成唯一的一次性使用地址进行转账。提醒,目前所有关于该隐私币的讨论仍处于论证其可行性的状态。[2018/12/3]

攻击者的收益

攻击者的收益为

其中v表示「双花」金额,与上层经济体规模有关,也与原生Token交易活跃度有关,本文重点关注前者;t·r表示t个区块的出块奖励;s表示攻击公链系统的收益,与加密资产市场的发展程度有关。

攻击者的成本计算要复杂得多,而这主要与公链是PoW型还是PoS型有关。

PoW型公链在经济学上的抗攻击性

以太坊的上层经济体发展最好,而以太坊目前仍属于PoW型,所以讨论PoW型公链非常有必要。对PoW型公链,攻击者需要考虑两方面成本:

攻击所需的算力成本。假设诚实矿工可以自由进入和退出,诚实矿工挖矿的期望利润为0,因此诚实矿工付出的算力成本等于出块奖励t·r·p,而攻击者付出的算力成本是诚实矿工的x/(1-x)倍,等于x·t·r·p(1-x)。攻击对矿机价值的影响。用m表示攻击使全体矿机的价值下跌的金额。这取决于矿机除了挖矿以外,还有没有别的用途:矿机的专用程度越高,m越大;反之,矿机的通用性越好,m越小。因此,在PoW型公链中,攻击者的成本等于

关于开放USDT交易区BTC、BDS、VTC、STF交易的公告:QBTC将于3月22 日上午 10:00开放BTC / USDT,BDS / USDT , VTC / USDT,STF / USDT交易。[2018/3/22]

另外,攻击者在落后e个区块的情况下,平均要在t个区块后才能追赶上诚实矿工,因此t是x和e的函数。在其他条件一样的情况下,x越大,t越小;e越大,t也越大。比特币白皮书最后的技术部分讨论的就是这个问题。

表1:t与x和e的关系

如果攻击者的成本CPoW超过收益G,即使攻击PoW型公链在技术上可行,在经济学上仍是不可行的。这个条件是:

根据模型假设,在讨论公链双层经济体之间的关系时,v表示单个区块中非原生Token交易的价值。假设在攻击发生的时间段内,原生Token的数量为n,非原生Token的数量为n',平均每个区块中有a比例的非原生Token参与交易,并且非原生Token用原生Token计价的平均价格为p',因此v=n'·a·p',从而上层经济体规模与底层经济体规模之比等于

(4)是针对PoW型公链的双重耦合问题的两个核心结论:给定底层经济体规模,上层经济体规模存在上限;在适当的参数取值下,上层经济体规模可以超过底层经济体。这两个结论在以太币市值与全体ERC20Token市值的走势中可以得到印证。

要发展上层经济体规模,底层经济体规模必须先上去,否则公链容易成为攻击目标。这就是本文开头引用的《庄子·逍遥游》那句话在公链经济体中的含义:底层经济体与上层经济体之间的关系,是「水」与「大舟」之间的关系,「风」与「大翼」之间的关系。

给定底层经济体规模,(4)能揭示出以下结论,这些结论对发展DeFi、NFT和稳定币等上层经济体有重要意义:

出块奖励r越高,上层经济体规模上限越高。换言之,如果PoW公链的出块奖励下降,那么在其他条件不变的情况下,上层经济体发展会受到较大限制。a越小,上层经济体规模上限越高。矿机的专用程度越高,m越大,上层经济体规模上限越高。攻击公链系统的收益s越低,上层经济体规模上限越高。换言之,限制加密资产市场做空,能为上层经济体发展创造更大空间。e越大,t也越大,上层经济体规模上限越高。这体现了「等待的价值」。PoS型公链在经济学上的抗攻击性

对PoS型公链,攻击者不用承担算力、矿机等物理成本,主要成本来自两方面:

攻击者为参与共识过程,需要控制比例为的原生Token,这些原生Token在公链被攻击后,会遭受价格下跌。系统给与攻击者的惩罚,假设Slashing比率为。因此,在PoS型公链中,攻击者的成本等于m'。

与PoW型公链的情形类似,如果攻击者的成本CPoS超过收益G,即使攻击PoS型公链在技术上可行,在经济学上仍是不可行的。这个条件是:

与(4)类似,上层经济体规模与底层经济体规模之比的上限是:

针对PoS型公链的双重耦合问题的核心结论与PoW型公链是类似的:给定底层经济体规模,上层经济体规模存在上限;在适当的参数取值下,上层经济体规模可以超过底层经济体。此外,给定底层经济体规模,Slashing比率越大,或攻击公链系统的收益越低,上层经济体规模上限越高。

公链双层经济体的相互影响

底层经济体对上层经济体的影响

底层经济体对上层经济体有两个方向相反的影响。

第一,「水涨船高」。底层经济体发展一般伴随着原生Token的升值,而原生Token构成上层经济体中非原生Token的定价基准,这会推高非原生Token的价格和上层经济体规模。另外,底层经济体发展起来后,随着用户、网络和场景等的增加,用户管理自己资产和风险的需求会增加,也会促进上层经济体的发展。当然,如果公链的基础设施不完善,底层经济体发展不一定促成上层经济体的同步发展。比如,比特币因为不支持智能合约,就发展不出上层经济体。

第二,「内卷化」。原生Token随着底层经济体发展而升值后,会使得处理同样的智能合约需要更高Gas费,这会抑制上层经济体的发展。另外,底层经济体和上层经济体都要占用有限的TPS,前者占得多了,意味着后者占得少。

从以太坊的发展看,「水涨船高」的影响超过了「内卷化」,以太币市值与全体ERC20Token市值基本同步涨跌,但「内卷化」对以太坊上DeFi活动的抑制已不容忽视。

上层经济体对底层经济体的影响

在此前的研究中,上层经济体对底层经济体的拉动,也被称为底层经济体从上层经济体捕获价值。一般结论是,存在价值捕获效应,但效应有多高取决于具体的机制设计。这方面可以使用货币数量恒等式和购买力平价的分析框架。

假设在公链双层经济体中,原生Token的数量用n表示,原生Token的流通速度为V,经济总量为Y,价格指数为P,那么根据货币数量恒等式,

假设在法币支撑起来的经济体中,法币的发行量为n*,法币的流通速度为V*,经济总量为Y*,价格指数为P*,同样有

与前文一样,用p表示原生Token用法币标记的价格。一方面,一篮子商品和服务=P个原生Token=p·P个法币。另一方面,一篮子商品和服务用法币标记的价格为P*。根据购买力平价,

联立(8)-(10)可得,

注意到

是一个刻画法币经济体、但与公链无关的量。(11)说明,在其他条件一样的情况下,公链经济体越活跃,或原生Token的流通速度越低越小,底层经济体的规模n·p越大。换言之,上层经济体越活跃,或者越能降低原生Token流通速度,底层经济体捕获自上层经济体的价值越高。

结论与思考

本文分析公链经济体的双层耦合问题,得到了如下结论:

第一,不管是PoW型还是PoS型公链,给定底层经济体规模,上层经济体规模都存在上限。但在适当的参数取值下,上层经济体规模可以超过底层经济体。这是公链基础设施的经济效率的重要体现。

第二,底层经济体对上层经济体有两个方向相反的影响——「水涨船高」和「内卷化」。「水涨船高」的影响超过了「内卷化」,但「内卷化」通过竞争有限TPS、推高Gas费等对上层经济体的抑制不容忽视。

第三,上层经济体越活跃,或者越能降低原生Token流通速度,底层经济体自上层经济体捕获的价值越高。

本文新兴公链的策略含义是,在市值不高时,公链承载的经济活动规模不会很高。这是由公链安全性决定的,但也是一个可以在发展中解决的问题。要通过社区建设、生态拓展和用户获取等策略,打造公链与上层经济活动之间的正向循环。

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比特币

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比特币Bitcoin,一种去中心化、非普遍全球可支付的加密数字货币,而多数国家则认为比特币属于虚拟商品,并非货币。比特币的概念,诞生于2008年署名为中本聪的一篇论文,并于2009年1月3日,基于无国界的对等网络,用共识主动性开源软件发明创立。比特币协议数量上限为2100万枚,以避免通货膨胀问题。使用比特币是通过私钥作为数字签名,允许个人直接支付给他人,不需经过如银行、清算中心、证券商等第三方机构,从而避免了高手续费、繁琐流程以及受监管性的问题,任何用户只要拥有可连接互联网的数字设备皆可使用。比特币BTCBitcoin查看更多以太坊

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