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Bitcoin,权力下放与纳什均衡

黑胡子 发布在 比特币 0 16224

海盗译注:这是一篇理论性较强的文章,来自Bitcoin周刊。独辟蹊径地从博弈论的角度分析了Bitcoin系统的稳定性,以及它与社会模型的比较意义。

作者:Vitalik Buterin

技术史学会已经注意到Bitcoin这一互联网基础技术创新很长一段时间。它是第一个分布式的电子货币,强行禁止汇、兑双向收费——这曾被经济学家认为是不可能的——它具有数据的固有性质,可以被复制,过去十年有许多媒体公司试图找到一种防止他们的产品被复制的方法,他们的每一个设计最终都失败了。Bitcoin确实可能成为一世界上最伟大的互联网货币,甚至可能推翻世界金融体系。即使它失败,它背后蕴藏的概念也是一场革命。加密货币本身算不上是创新,它仅仅是最基本应用的表现:第一次让我们看到可以通过计算机网络而不是专门软件来防止作弊——协议本身是一个纳什均衡——一个国家如果没有均衡策略(即标准的客户端软件),一点点偏差就可能导致一个巨大的误差放大。

纳什均衡通常被用作描述社会合作的情形:考虑一种情况,两个人交换商品,两者都有欺骗和不履行合同的能力。如果双方合作,收益是(3,3),两人都从交易中获利。如果两个都作弊,收益为(0,0),所以从局外人的角度看,作弊显然是有害的。但是如果其中一人作弊,收益变成(5,-2),骗子收益为5,从自私的角度,骗子的策略是有利的。合作策略(3,3)不是一个纳什均衡,因为单方面的偏离战略是对他有利的变招。在这种情形下唯一的纳什均衡是双方作弊(0,0)。在这个均衡点,双方变招即意味着合作,但会降低合作方的收益为(-2)。因此,合作是不稳定的。从中我们可以看到,纳什均衡是如何影响现实世界,需要法律、声誉、信用系统等来惩罚作弊者,使得作弊的收益少于合作。

要了解分布式计算对纳什均衡的意义,可以考虑一个完全不同的领域,比如一个大型多人在线游戏。多人在线游戏(MMORPG)也是一个协议——玩家控制游戏角色攻击或使用法术,从而改变世界的状态,并把状态值传送到其他玩家。但是存在理论上的作弊的可能性,比如一个玩家决定给自己1万点攻击并把状态传到游戏,MMORPG解决这个问题的方式是,交给中央服务器去处理。攻击点数都存储在中央服务器上,唯一与中央服务器互动的方式是通过预置的分类动作:移动或施法。不过,即使是在这种框架下,也是可以作弊的——玩家可能写一个机器人程序让他可以在睡觉时获得经验值或金币,或者写一个脚本可以让他玩游戏时击键几乎不需要反应时间。在这儿唯一的解决途径是专门软件——暴雪,例如,定期检查玩家计算机看是否有常规形式的作弊程序,或开发专门客户端以防止被人改写程序,比如一些玩家修改客户端程序可以让他看到隐藏在灌木丛后的敌人。另一个例子,比如BT下载,要求人们无偿提供种子,从自私的角度看,这不是最优策略,因此,BT可供下载的种子数量远少于去提供一种机制鼓励人们去奉献他们所拥有的一切资源所带来的种子数量。

现在,让我们来看看Bitcoin网络是如何完善自身的。玩家有两种:普通用户和矿工(所有矿工都是用户,但并不是所有用户都是矿工,所以我们会区别考虑两者)。用户只有一个动作:发送BTC。要做到这点,就必须有自己的私钥和别人的公钥,因此他们必须证明自己的身份,矿工们能够发送一个BTC,就像一个MMORPG玩家必须通过服务器的验证。然而,MMORPG和Bitcoin网络之间的关键区别在于,用户(矿工)是分散的。BT用户也是分散的,但是我们可以看到BT用户是怎样通过偏离标准而单方面受益的,即只下载而不共享资源。Bitcoin矿工通常会有哪些作弊行为呢?不外乎以下几项:

1,得到BTC。
2,从别人那得到BTC。
3,强制交易别人的BTC。
4,同时使用自己的BTC两次。

让我们分析一下这几项。
1,矿工们事实上可以获得50个BTC,但是如果矿工们试图得到超过50个,这个区块(Block)就会被其他矿工拒绝。
2,第二种作弊类型有三种不同方法:(1)不与同一区块的用户交易;(2)用户删除原区块的交易记录;(3)用户强制与另一个人交易,同案例3。第一种方法完全是有可能的,但提交的交易仍然是浮动的,别的用户会把它纳入计算。第二种方法会导致哈希不匹配,故该区块会被其他矿工拒绝。第三种方法见案例3。
3,私钥如不匹配,任何强制交易都会被拒绝。
4,这个交易区块会被其他矿工拒绝。

所有以上这些都很有意义——不遵守规则的区块会被其他矿工或用户拒绝。但这对于让一个系统保持稳定仍然不够,矿工在参与惩罚过程中有什么激励手段呢?为解决这个问题,第二种惩罚机制是必要的,即对第一种惩罚机制中的非被惩罚者的惩罚。

这篇文章.PDF 详细阐述了财产所有权可视为一个稳定的均衡——单方面偏离尊重私有财产的均衡策略会被警察处罚,系统中的警察本身也被第二种惩罚机制所约束,如果你不参与惩罚(在我们的社会中间接表现为交税),你同样也被系统惩罚。参与第二种惩罚同样也是强制的——你交的税一部分被政府用来检查偷税漏税的经费,因此,系统是递归收敛于稳定的。每个人都只会选择“不偷”的策略,并参与各种层次惩罚(交税,执行公务等等),每一个偏离均衡策略的人都会因遭受社会惩罚而付出惨痛代价。为了防止政府偏离所制定的规则,我们拥有民主,这使得“网络”拒绝坏的政府。当然这种模式在现实中是高度缺陷的(是否存在更好的社会合作模型在网上是个纷如聚讼的话题),由于在现实中政府有如此多的方法来攫取越来越多的权力和利益到它的魔爪,但是由于人类的效率低下,将会产生一个致命的现实弱点,而不是理论上的弱点(即人类社会的惩罚机制并不是无限递归的,越上层的权力,对它的监督与惩罚越少)。Bitcoin网络是由代码所构成,而且是代码对协议的执行是高效的,所以无限递归的惩罚模式对Bitcoin来说是一个非常稳定的模型。

Bitcoin第二种惩罚机制其实很简单——如果一个矿工创建一个区块跟随了原来一个坏的区块,然后后来的矿工注意到区块链中有一个区块是坏的,那么原区块的那个偏离规则的粗心矿工会被区块链拒绝,他们所付出的计算将什么也得不到。如果后面两个矿工跟随违反协议的区块后什么也没得到,那么第三个矿工也一样得不到。这种方式是递归的。用户们还被鼓励惩罚那些没有使用正确私钥来交易的矿工——如果他们不这样做,他们的BTC会被冻结,没有人愿意接受他们的BTC。

所以,如果没有协议纠正和处罚作弊者将会产生难以想象的偏差。有可能会存在计算能力超过整合Bitcoin网络的攻击者,但是并不存在对付它的有效保护,正如一个社会不足以抵御实力大过于它的整体的军事力量,但是社会可以通过游击战来抵御强敌,同样Bitcoin依然可以通过协议来限制双倍使用比特币的类似攻击行为。正因如此,我们才拥有了这样一个既分布又开源的货币,没有中央集权的必要,又无需专门的客启端软件(任何人都可以遵循Bitcoin协议开发自己的客户端软件)。因此,在这个系统功能中,并没有哪个单独的节点是必须信任的,去中心化自然会形成更稳定的系统。要认识到这一点,必须理解在一个中央集权的游戏系统里,游戏系统中央服务器本身也是玩家,它扮演的是游戏理论执行者的角色,目的就是单方面偏离均衡以追求利润最大化。它之所以不受到我们称之为自由市场的惩罚,唯一的原因是人们不愿意到不可靠的控制系统买卖(顺便说一句,自由市场也是一个无限递归的惩罚制度,即第二种惩罚)。不过,我们刚才所提到的政府这个例子,作为部分中央集权系统,虽然在理论上是有效的,在现实中却是有缺陷的。这正是为什么下放权力是如此重要的原因,而Bitcoin的发明,正是创建了一种比以往任何时候都允许更多权力去中心化应用的纳什均衡。

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