【V神区块链课堂】加密经济学，如何解决权重分配与激励机制问题？

以太坊开发者大会现场（链得得 摄）

在10月11日的日本·大阪【以太坊开发者大会 】上，以太坊创始人Vitalik用30分钟给大家科普了加密经济学极其原理。他指出， 去中心化共识应该比比特币早诞生25年，比工作量证明早诞生15年。

他表示，中本聪的比特币之所以令人着迷，其实是因为他发明的加密经济学。它其实用经济学解决了两个问题：权重分配问题和激励机制。还有许多其他因素构成了加密货币的核心部分。有一件非常有趣，就是加密经济学有时候会与加密本身形成竞争关系。

事实上，中本聪发明了加密经济学。加密经济学不是经济学的子领域，它是应用密码学领域，只是它利用了经济激励和经济学理论。因此，你可以把以太坊加密经济看做是加密经济学的一种附加应用，加密经济学是博弈理论的机制设计，是区块链重要且必要的组成部分，它跟加密学的结合，构建了区块链的发展基础。

以下是会议实录，经链得得编辑。

中本聪到底发明了什么？为什么说比特币是最令人着迷的加密货币吗？

你们可能听说过，中本聪是第一个独立解决了长久以来困扰计算机科学界的“拜占庭将军”问题，对吗？拜占庭将军问题（Byzantine failures），是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。因此对一致性的研究一般假设信道是可靠的，或不存在本问题，即权力丧失会导致社区去中心化，但中本聪解决了这个问题。 

但这是真的吗？实际上，莱斯利·兰伯特在介绍拜占庭将军问题的论文里基本上已经提供了算法，旨在解决各方就某些数据达成一致的问题，其中甚至假设了超过三分之一的选择是恶意的、以及在没有网络同步性情况下该如何应对。坦率地说，拜占庭将军问题确实有很多不同的解决方案，相关论文也都有所提及，所以我鼓励大家有时间可以去看看。

从这个角度来说，如果说一开始拜占庭将军问题就解决了，我们其实可以说去中心化共识应该比比特币早诞生25年，比工作量证明早诞生15年。所以让我们再重新回到之前的问题，中本聪到底发明了什么？事实上，中本聪发明了加密经济学。

什么是加密经济学？

基本上，加密经济学使用激励和密码学来设计新的系统、应用和网络。加密经济学专门用于构建事物，与机制设计最为相似，这也是数学和经济学理论的地盘。加密经济学不是经济学的子领域，它是应用密码学领域，只是它利用了经济激励和经济学理论。因此，你可以把以太坊加密经济看做是加密经济学的一种附加应用，加密经济学是博弈理论的机制设计，是区块链重要且必要的组成部分，它跟加密学的结合，构建了区块链的发展基础。以太坊通过博弈理论、机制设计等层面深入阐述了加密经济学的概念，对于理解加密经济学很有帮助。

加密推理使你可以相信某些条件，这些条件又基于某些假设，这些假设则具有一个核心要义，那就是：现实中不会有任何一个超级计算机能攻破加密货币的秘钥。真的不错，不是吗？但是加密经济学为我们提供了另外一种保证，你会发现加密经济学提供的其实并不仅是加密保证，而是以某些经济假设为条件的保证，这是经济学可以提供，而密码学无法提供的，而且密码学也无法保证去中心化共识系统能够达成某种共识，只能通过某种模型来给予保证，这些模型能够证明平台参与者的动机，仅此而已。

 区块链算是一种加密经济协议吗？

那么，区块链算是一种加密经济协议吗？举个例子，我们有一个区块链，链上有区块，这些区块都在一条链上，但是其中一个区块偏向了侧链，而且那个侧链是一条错误的链，现在该怎么办？在区块链中，你肯定总是希望鼓励更多矿工正确地创建或更改区块，而不是让他们分叉到其他链上。因此，你会在自己的区块链上实施经济激励措施来吸引矿工，让他们不要分叉，这里就涉及到加密经济，是不是比我们单纯谈论激励机制要微妙一点？对吧。 

比特币其实用经济学解决了两个问题：权重分配问题和激励机制

链得得 摄

第一个问题就是我之前说的权重分配问题。

比特币能够抵抗女巫攻击的原因在于，各种身份之间的关系是由POW（工作量证明）机制联系在一起的。你可能也遇到过类似的问题，举个例子，15个节点让他们彼此发送一对消息，只要其中恶意节点数量不超过5个，系统就会达成共识。如果您可以假设消息可以忍受足够长的时间沿着这些节点之间的路径进行传播，那么意味着最多可以容忍的不止4个恶意节点，而是最多可以容忍7个恶意节点。这里的问题是，你需要有一套机制来选择这15个节点。比如，如果这15个节点都是大型银行，那么你是不是要去信任这15个中至少11家银行？如果这15个节点都是世界上排名前15大的政府呢？你还要去信任其中的11个吗？（言下之意，难道不该都信任吗？）所以这就是问题所在，你想创建一个让全世界都接受的系统，但是不是每个人都会认可系统上的少数节点，所以摆在你面前的有这样一个问题：你不得不要去信任所有人。事实上，这也是工作量证明和权益证明致力于解决的一个问题，基本上，工作量证明和权益证明处理的都是类似的工作，这两种共识机制都不会预先选择15个运行系统的人（节点）。

我们要做的事情，是要让每个人都能发不一个整数，然后只要你有一台能够进行计算的计算机就可以加入到网络里。因此，如果你可以解决一些极其复杂的数学问题，并且发布了该问题的解决方案，那么就能证明自己是这个网络集合的一部分。如果你持有代币，那么可以将代币发送到存款合约里，你就能加入到网络集合里。因此，网络里面的每个人都是可信的，而不是预先选择15个人，实际上我们重新创建了这样一种系统开放许可模式，任何人都可以加入、并参与其中。在工作量证明中，对共识产生的影响与你所具有的计算能力成正比,而在权益证明中则与你持有的代币数量成正比。另外，不能允许所有人都参与投票也是有原因的，因为在互联网上，没有人知道您是狗还是虚拟机，对吗？所以这就是我们要解决的问题。实际上，经济学在解决这类问题上做得非常好，这基本上也使比特币成为了一种可能的创新。从根本上来讲，权益证明其实也秉承了完全一样的精神，当然啦，权益证明不用像工作量证明那样消耗大量电力来“证明”自己拥有经济资源。

第二个问题是激励问题。

区块链上有各种各样的参与者，他们中的某些人可能是很棒的人，而有些人则可能很糟，有的人可能来自某个国家，还有的心理让人难以捉摸。其中一些可能是大公司，也有些人可能是业余爱好者，还有的可能像黑客一样。总之，这些人完全是不同的群体，我们非常了解他们的动机是什么，但真正的问题在于，是什么激励了这么多人来到区块链？我们知道所有这些不同地区的人们都喜欢经济激励措施，说白了就是赚钱，并希望一直继续这场金钱游戏。通常，不喜欢金钱并希望继续玩游戏的人不会成为拥有经济资源的人，他们首先会获得百分之五十一的网络。

因此，我们可以采取巨大的经济激励措施，这既是加密经济学的用例，又是比特币使用以及主要公共区块链的用例。因此激励措施必须非常明确，如果您生产了一个区块，这是主链的一部分，你也能获得奖励，同时你必须支付一些电费才能挖掘一个区块，但是通常奖励会比成本高一点，而且如果您挖掘一个区块但又不是主链的一部分，那么就必须支付费用。如果你正在挖掘区块，那么就必须要获得激励，否则没有人愿意挖矿。

因此，加密经济学非常棒，因为加密技术使我们能够以非常小的行为假设来证明事物，这种假设趋势就是受经济动机激励的。在区块链上，你需要假设的只是攻击者的资产上限，这些假设对于去中心化传输最小化系统来说都是非常理想的。那么，我们在加密经济学体系中有什么安全目呢标？首先，我们希望协议的正确执行是稳健的平衡。基本上说，每个人都必须遵守协议，这个协议应该符合每个参与者的利益，我们需要更强大的功能，希望平衡能够维持下去，而在这种情况下，即便一些重要参与者开始做令人讨厌的事情，也有必要将其终止。

对加密经济的批判 

当然,也有一些不同意见。好吧，如果假设区块链上的参与者都是受经济激励驱动的，但有人就是单纯地向破坏事情怎么办？

链得得 摄

这个问题可能有两个答案，其中之一就是我们依然假定大多数参与者都具有利他主义精神，也都是诚实的，即使他们有不诚实的动机。通常来说，如果你想进入某个网络，通常会投入一笔钱，并期望获得更多的钱。在此，我想谈谈几年前比特币区块链上发生的那场“战争”，当时矿工们停止了验证区块工作，因为他们都假设其他所有人都在验证区块。

第二个答案，就是将攻击成本推到尽可能高的水平，你们觉得有道理吗？因为攻击成本越高，攻击者就必须要拥有更多资源，还需要足够的意志来攻击实际存在的系统，此时攻击者就没有那么强烈的攻击动机了。当然，基本上，你不能假设人们没有动机去破坏区块链，因为有证据表明，如果你能破坏原链，那么就可以在金融市场上实现对冲，继而在代币价格下跌的情况下通过衍生工具获利。

问题在于，首先，破坏区块链的确可以赚取最大利润，这也是攻击者实施攻击的动力，他们不仅能够赚取足够的钱来弥补损失，而且只要尽可能多地实施攻击，就能获得更多利益，而这也是攻击者的“激励动机”。通常来说，实施攻击会有一个“固定成本”，如果你的区块链攻击成本高于这个数字，那么你就赢了，但是如低于这个数字，那么数字月底被攻击的风险就会越大。所以，增加攻击成本对于保护区块链来说有非常明显的好处。

举个例子，如果你只需要花费几千ETH就能在去中心化市场上实施攻击肯定相当容易，但是如果你把攻击成本上升到一百万ETH，那么想匿名在金融市场上投入相应的资金就会变得非常困难了。所以你需要推高区块链上人们能够赚到的钱，这样就能抵消攻击成本，只要差距“越不切实际”，攻击难度就会越大。如果你是私人挖矿，想要成功实施攻击的话，就必须要花很多钱才能买来一堆电力来实施攻击，这些都是攻击者必须要考虑的预算。此时你就要算一算，当你获得所有区块奖励之后和花费的总攻击成本是对少，两者之差是零还是为负。

加密经济学与加密本身形成竞争关系

实际上，还有许多其他因素构成了加密货币的核心部分，有一件非常有趣，就是加密经济学有时候会与加密本身形成竞争关系。这里有一个典型的例子，可以解释一下什么是交互式计算，交互式计算是一种可扩展的原生涉及，基本上希望让区块链明白计算的复杂性，因此其实无需在区块链上进行全部计算。举例来说，假设你有一些函数：y= f（x），结果证明f将被分解为这种格式，从x开始，首先是f1，然后是f2，接着是f3，一直到f99，f100。基本上，我们会得到一个很小的值，最后得到y。那么区块链如何学习计算呢？实际上，区块链并不会在链上执行所有计算，我们知道，这里有f，有x，我们希望得到结果y，那么你可以设计一个包含一些奖励的智能合约，然后让这个合约通过协议来实现计算结果，这意味着任何人都可以提交计算结果，比如x1的结果、x2的结果、x3的结果。因此在计算这个步骤里，你可以把海量计算分散到单个步骤里，然后每个步骤里的计算量都非常小，以便可以在一个区块里执行它。因此，建议将x1的结果、x2的结果、x3的结果、一直到x100的结果按照顺序和存款一起提交。

说到这里，其实只是区块链计算逻辑的第一步。第二步，我们也假设一个简单的例子，我们要让区块链尝试解决的问题是，尝试计算2的10次方，这是一个非常庞大的数字，因此我们只能在一个区块里乘以二，那么如何利用交互式计算来计算这个值呢？基本上，你只能提交所有计算结果的中间值，比如1、2、4、8、16，等等，你需要提交这些值。

现在，从某种程度上来说，智能合约协议更像是加密经济的基础，在这种情况下，基本上通过链上计算即可实现扩容能力，除非有人发现某个特定区块中的某个特定交易是不正确的。这里我们谈一下零知识证明ZK-SNARK，零知识证明解决了区块链应用的一个根本问题。区块链的应用价值在于去中性化共识，无论是货币交易还是权益证明，所有成员都是见证人，众目睽睽之下，一旦交易完成便无法抵赖，权益生成便不能否认。零知识证明是链下计算，链上证明，并且允许其他所有人只验证这个证明，而不用自己费力地重新运行全部计算。交互式计算实际上做了同样的事情，只需要少数人在链上进行竞争，他们运行这种加密经济互动协议，让每个人都能看到事实情况，而无需他们自己运行整个计算。另外，零知识证明不需要耗费很长时间，你可以立即知道验证的答案，这点与交互式计算有很大不同，因为交互式计算必须等待一段时间才能确保没有人会挑战竞争。

然而，零知识证明的效率并不是很高，而且还需要耗费很高的计算成本。如果你需要执行虚拟机的话，成本开销有可能会更高。相比之下，交互式计算就不存在这种问题，而且交互式计算本身也更容易实现。因此，如果你不希望等待太长时间，或者说不想拥有如此广泛的依赖关系，那么零知识证明可能会更好一些。但是如果你没有太多特别的需要，尤其是对于更复杂的通用型应用程序来说，其实也可以看看交互式计算这种方法。

加密经济学可以用于很多地方，我们有很多熟知且喜欢的协议，但这些协议之所以能够运行，其实都得益于加密经济学提供的基础层保护。加密经济学保护了以太坊客户保护了第二层、Plasma、通道，可以用于抵御DoS攻击、证明所有链上消息传递协议的安全性等等。因此，加密经济学才是整个生态系统的基石，也是中本聪在2009年播下的一颗种子。中本聪创造了一个非常有趣且伟大的东西，现在我们正在此基础上构建伟大的事业，谢谢大家。（本文独家首发链得得）