TOK: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。

邹传伟:《Web3 经济与代币化未来》白皮书将于今日发布,一切价值皆可代币化:4月15日消息,2023 香港 Web3 嘉年华《代币化未来》主题论坛中万向区块链首席经济学家邹传伟发表Web3 新经济和代币化主旨演讲,其在演讲中宣布万向区块链将于今日发布《Web3 经济与代币化未来》白皮书,白皮书将从 Web3 底层逻辑和进化趋势切入,讨论一切价值皆可代币化的前景,探讨代币经济学涉及的货币政策和机制设计等问题。

邹传伟在演讲中表示,下一个 15 年 Web3 新经济中新的发展中心是 Web3 应用,且代币化范围会扩大,一切价值皆可代币化。代币化的 4 种主要方式包括:代币代表使用权、NFT 代表身份证明和能力证明等、代币代表链外价值、代币代表收益权。代币的真实价值有 5 个方面,包含代币发行、代币使用权、代币流通、代币股权属性、代币治理属性。[2023/4/15 14:05:45]

「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:

邹传伟:数字货币存在于互联网上,天然是跨境的:11月23日举行2020卓越竞争力金融峰会,万向区块链首席经济学家邹传伟出席会议并发言。关于现金的核心的特征,他表示有三点:第一,现金上不会记录谁持有过它,第二,现金是一个门槛很低的东西,任何人都可以去使用它,第三,现金是一个点对点交易,不需要第三方人在场做见证。我们希望通过数字货币能保有现金的这些特征,同时也希望能超越现金。因为现金用起来还是物理化的东西,数字货币存在于互联网上,使用会非常方便。而且像数字货币天然是跨境的,这点是目前现金、银行卡不具备的一个特征。[2020/11/23 21:47:08]

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。

攻击者的收益

攻击者的收益为

万向区块链邹传伟:疫情会加速DC/EP进展:万向区块链、PlatON首席经济学家邹传伟表示,疫情会加速DC/EP的进展。第一,疫情中,现钞可能携带病是全社会关心的问题,人民银行为此对疫情防控重点地区回笼的现金加强了管理。DC/EP不存在这个问题,并且DC/EP的“双离线”支付功能更显优势。第二,疫情后国际局面会更复杂,DC/EP为疫情后人民币国际化的新局面提供新思路。第三,数字货币可能满足应对疫情的货币政策和财政政策的特殊要求,比如零利率时的货币政策,更积极的财政刺激政策。(21世纪经济报道)[2020/4/22]

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

万向区块链邹传伟:央行数字货币是现金的一种高级形态:万向区块链首席经济学家邹传伟在接受采访时表示,央行数字货币是现金的一种高级形态,它跟现金一样有很好的利民性,可以保证我们在一些合法合规的支付场景对匿名性的需求,这一点是微信和支付宝不具备的。第二,数字货币是央行的货币,它享受的主权信用要高于微信和支付宝。第三,在一些日常支付的环节,使用央行数字货币和用微信、支付宝的用户体验应该是相当的,但是央行数字货币还会用在商业银行之间,以及商业银行和中央银行这些批发的场景,微信和支付宝不可能用在这些批发场景。第四,央行数字货币可以实现双离线支付。(央广网)[2020/4/19]

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

现场 | 邹传伟:DC/EP属于Token范式 而非账户范式:金色财经现场报道,万向区块链公司首席经济学家邹传伟在“CAN峰会?万物互链”上对DC/EP的设计作出五点推测,其中包括:

1、账户松耦合=Token范式。DC/EP属于Token范式,而非账户范式。

2、DC/EP使用基于UTXO模式的中心化账本。这个中心化账本体现为数字货币发行登记系统,由中央银行维护,是中心化的,不需要运行共识算法,这样就不会受制于区块链的性能瓶颈。

3、DC/EP钱包。用户需要使用DC/EP钱包,钱包的核心是一对公钥和私钥。公钥也是地址,地址里面存放人民币的数字凭证。这个数字凭证基于100%人民币准备金发行。

4、DC/EP交易。用户通过钱包私钥,可以发起地址间转账交易,交易由中央银行直接记录在中心化账本中。

5、DC/EP推行策略:先批发(to B),后零售(to C或用于一般目标);先境内使用,再用于跨境支付。[2019/12/3]

(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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