無組織群體行動以及「拜占庭將軍問題」

買賣虛擬貨幣

如果說區塊鏈技術的出現是各類資訊科技融合帶來的「化學反應」,那麼,經濟機理則是其中的「催化劑」。

密碼學是區塊鏈的根基,它整合各類密碼學原語和方案,同時還應用了 P2P 網路協議、智慧合約等技術。如果說區塊鏈技術的出現是各類資訊科技融合帶來的「化學反應」,那麼,經濟機理則是其中的「催化劑」。區塊鏈技術不僅需要技術邏輯層上的支撐,還需要經濟邏輯層上的保障,否則難以在「去組織」化的環境下開展分散式協同作業。因此,加密技術與經濟機制設計的結合使區塊鏈成為具有巨大潛力的新興技術,被認為是繼大型機、個人電腦、網際網路、移動網際網路之後計算正規化的第五次顛覆式創新,有望重塑人類社會活動形態從目前的資訊網際網路向價值網際網路的轉變。01「無組織」群體行動需要經濟激勵

從 Linux 的成功案例來看,基於網際網路的社羣形態和技術的發展,已使得鬆散的個體可以不透過命令式管理,無組織地自發合作,開展某一項群體行動。

一是網際網路資訊傳遞的空間泛在性,消除了資訊傳遞的物理侷限,極大地拓展了潛在參與者的範圍,大大降低了尋找「志同道合」者的成本,分散式協同作業成為可能;二是伴隨著移動網際網路的普及和大眾化,資訊傳遞的即時性越來越強,群體之間的實時溝通和協調更有效率。

但是,如果要真正實現去組織化的分散式協同作業,這兩點還遠遠不夠,它們僅是技術邏輯層上的基礎。既然是生產活動,就須要消耗資源,必然涉及各方的經濟利益,激勵相容的設計不可或缺。

根據哈維茨(Hurwiez)創立的機制設計理論,在市場經濟中每個理性經濟人都會有自利的一面,其個人行為會按自利的規則行為行動。

如果能有一種制度安排使行為人追求個人利益的行為,正好與企業實現集體價值最大化的目標相吻合,這一制度安排就是激勵相容。

企業實踐表明,只有貫徹激勵相容原則,才能有效地解決個人利益與企業利益之間的矛盾衝突,使個體行為符合企業價值最大化的目標。對於去組織化的分散式協同作業亦是如此。

「無利不起早」,經濟學的自願原則以及經濟個體對帕累託改進的動機,在加密經濟的演算法機制中依然成立。

當然,我們也觀察到在開源經濟和加密經濟發展的初始,一些技術極客或創始人的付出並非完全出於經濟利益的動機,而是懷著社會理想或者大愛精神,樂於無私合作,無須財務報酬。比如 Linus Torvalds 崇尚自由軟體精神,發起 Linux 開源軟體專案,拒絕商業利益;Nakamoto 提出比特幣的概念,設計和釋出了相應的開源軟體,初衷也並非為了追求經濟利益。

但應注意的是,對於大多數普通人,經濟利益仍是最重要的動機。02「無組織」群體行動的經濟激勵

根據經濟利益的重要程度,我們可以將「無組織」群體行動分為以下層次:

第一是「非經濟利益驅動」的群體行動,如公益活動、慈善活動。這類活動通常不需要參與者付出太多的時間和金錢成本,因此對群體行動的激勵相容要求最低。

第二是「潛在經濟利益驅動」的群體行動,如社交平臺上的主題分享、P2P 網路資源分享。這類活動的參與者並沒有明確的經濟利益訴求,而是持著相互分享、共惠共利的目的,即「我可能在今天從別人的利益出發採取行動,即便此時給我帶來一些風險或代價,但我期望的是,別人會記得這一切,並在未來回報我」,經濟學將這樣非正式的基於社會關係的互惠互利稱為「社會資本」。

社會資本是一種較為隱蔽的潛在經濟利益。

第三是「明確經濟利益驅動」的群體行動,也就是本文研究的加密經濟的分散式協同作業。應該說,分散式協同作業不一定非得要選擇明確經濟利益驅動模式,也可以選擇潛在經濟利益驅動模式,比如 Linux 等開源專案即是如此。

根據常見的自由軟體授權方式(General Public License, GPL),如果使用者在免費取得自由軟體的原始碼後修改了原始碼,那麼基於公平互惠的原則,他也必須公開其修改的成果,這實質上就是為了保障潛在經濟利益的分享與互惠。但需要注意的是,除了 Linux 等少數開源專案之外,成功的開源專案相當有限,許多開源專案往往是失敗的。

原因很簡單,開源專案缺乏經濟邏輯層上的機制設計,如果不給予活動參與者真正的經濟激勵,僅依靠人們對自由的熱愛和追求以及業餘的投入,難以激發出成員有價值的付出。比如,洪流網站(Torrent Sites)的點對點檔案共享就是個失敗的案例。系統旨在讓每個下載者在下載的同時也保持著向網路裡的其他下載者提供種子(上傳已下載的資料)。

這是一種基於潛在經濟利益——社會資本的設計。而在沒有經濟激勵的情況下,參與者越來越傾向於認為持續上傳種子是一件對自己不利的事情,特別是當這一行為會佔據電腦裡更多的儲存空間時,因此失去了繼續參與檔案共享的興趣。

在某種意義上,開源專案是一種無明確生產目標、不講究效率的生產過程,不是一種有效的分散式協同作業。與之不同,區塊鏈技術透過激勵相容的演算法規則和相關契約安排,明確了各方的經濟利益,充分調動了各方的積極性,使有效的分散式協同作業真正成為可能。03區塊鏈和「拜占庭將軍問題」

區塊鏈是一種數字賬本,是由一個個區塊按時序組成的一串鏈條。一個區塊包含兩個部分:區塊頭(Block Header)和交易資訊部分。區塊記錄的所有交易透過默克爾樹(Merkle Tree)組織起來,默克爾樹根(Root)的雜湊值作為本區塊裡所有交易的資訊被放入區塊頭。

區塊頭還包含以下欄位:前一個區塊頭的雜湊值(或稱雜湊指標)、本區塊的時間戳、高度(從第一個區塊開始數,本區塊是第幾個塊)以及其他資訊。

在區塊鏈系統開展的分散式協同作業,是眾多互不相識的參與者一起對區塊的賬本資訊進行驗證、確認和達成共識,形成統一的交易賬本。新的區塊在經過系統共識驗證後被新增到區塊鏈上。由於任何輸入端的細微變化都會對雜湊函式的輸出結果產生較大影響,再加上雜湊指標的設計,區塊鏈被認定為是難以篡改的。

比如,若有人嘗試改寫 1 號區塊裡的資料,那麼儲存在 2 號區塊裡的 1 號區塊的雜湊值將會產生巨大的變化,從而導致 2 號區塊的雜湊值隨之發生變化,接著又影響儲存在 3 號區塊的 2 號區塊的雜湊值,以此類推,後續的所有區塊資料都會發生變化。所以說,想改動一個區塊,必須同時改動該區塊後面的所有區塊。

而對任何一個區塊的改動,均須獲得共識,這就使得更改一條記錄的困難程度按時間的指數倍增加,時間越早的記錄越難更改。因此,意圖修改一整條已獲得系統共識的區塊鏈資料幾乎不可能做到。

而攻擊主要發生在對新增區塊進行驗證和共識的過程中,最典型的方式是攻擊者從某個區塊開始構造一條秘密的區塊鏈,當秘密構造的區塊鏈比當前公開的區塊鏈更長時,將其公開,其他節點將會視其為「正確」的鏈條,在該鏈條上繼續工作和延長它,使被攻擊區塊包含的交易被撤銷,製造「雙花攻擊」,從而破壞系統參與者原來達成的共識。

如何在「無組織」的群體中形成共識即是經典的「拜占庭將軍問題」:在一個一致意見具有絕對必要性的系統裡,如何在缺乏信任機制的情況下,透過一個可信的方法,將一個一致意見同步給所有人?或者說,誠實者如何戰勝破壞者,形成一個多數一致的、可信的意見?

傳統上,解決「拜占庭將軍問題」的演算法是 BFT(Byzantine Fault Tolerant)演算法,其中最著名的是 PBFT,該演算法是基於訊息傳遞的一致性演算法,在弱同步網路下,演算法經過三個階段可以達成一致性。在無法達成一致時,這些階段會重複進行,直到超時。

PBFT 演算法的優點是收斂速度快、節省資源、具有理論上的安全界(理論上允許不超過 1/3 的惡意節點存在,即總節點數為 3k + 1,其中正常節點超過 2k + 1 個時,演算法可以正常工作)。缺點是隨著參與共識節點的增加,通訊開銷會急劇上升,達成共識的速度則快速下降,難以支撐上萬節點規模的分散式系統。

尤其是,PBFT 假設系統的所有節點是已知的,且節點參與共識首先要獲得投票權,因此需要為節點的加入和退出過程設計額外的機制,這不僅增加了協議複雜度和實現難度,還不允許節點自由加入和退出,不符合加密經濟的開放性要求。

而區塊鏈技術與 BFT 演算法不同,它透過引入經濟激勵和懲罰機制,來解決「拜占庭將軍問題」。下面透過簡單的博弈例子來闡述其中的邏輯。

對於參與共識驗證的參與者,存在兩種策略是「協作」與「攻擊」,選擇「協作」即成為誠實者,選擇「攻擊」即成為攻擊者。參與者權衡利弊後選擇博弈策略。當參與者發現攻擊的收益要高於協作時,參與者選擇攻擊,否則選擇協作。

假定攻擊沒有成本,那麼,如果大家都是攻擊者,相當於「一拍而散」,雙方收益均為負;如果有一方攻擊,一方協作,則攻擊者獲利,協作者受損;如果大家都是協作者,則共贏,收益均為正。假定相應的收益矩陣為表 1。對其求解,可以得到納什均衡解:(協作,協作)和(攻擊,攻擊)。換言之,參與者可能協作,也可能攻擊,因此係統存在安全隱患。

若在此基礎上引入激勵和懲罰,結果則會發生改變。激勵機制是,系統給予協作者一個正向的激勵,比如在表 1,給予協作者三個單位的正向收益,那麼表 1 的收益矩陣變為表 2。此時求解得到的納什均衡為(協作,協作),即參與者的最優策略均是協作,而不是選擇攻擊,從而消除了系統的攻擊行為。懲罰機制是,系統給予供給者一個負向的懲罰,即攻擊須付出一定的成本,比如在表 1,對攻擊者施予三個單位的懲罰,那麼表 1 的收益矩陣變為表 3,得到的納什均衡解為(協作,協作)。

可見,同激勵機制一樣,懲罰機制也消除了系統的攻擊行為。毋庸置疑,若同時施加恰當的激勵和懲罰機制,系統的安全性更能得到保障。

免責聲明:

  1. 本文版權歸原作者所有,僅代表作者本人觀點,不代表鏈報觀點或立場。
  2. 如發現文章、圖片等侵權行爲,侵權責任將由作者本人承擔。
  3. 鏈報僅提供相關項目信息,不構成任何投資建議

推荐阅读

;