读懂 Cosmos 通证经济学

admin 6月前 174

首先先介绍一下什么是通证经济学?

通证经济学顾名思义是加密算法与经济学的叠加。其目的在于设计一套系统,一方面通过运用密码学的知识来证明历史信息;另一方面通过经济激励来保证系统的特性可以在将来保持不变。区块链技术能够获得成功,其根本就是运用了通证经济学的原理。保证系统的参与者可以维护共识。

我们可以通过 BitTorrent 文件系统来理解为什么需要经济激励来维护一个点对点网络。

在 BitTorrent 文件系统中,任何人都可以通过点网络共享文件。 在理想的情况下,人们会下载需要的文件并保留文件的种子,让其他人可以继续下载。 问题在于,人类的本性是受到利益驱动的。在没有任何经济补偿时,人们不会继续保留一个占用电脑空间的无用文件。大多数情况下,下载完毕后,种子文件就会被删除。所以 BitTorrent 文件系统无法依靠用户的自觉维持下去。

因此,我们如果想让大家自觉维护一个点对点网络,就需要引入一些经济激励。

在这里首先简单解释一些和密码学有关的概念。

首先是哈希函数。哈希函数就是一种把不定长的输入信息转化为定长的输出的函数。比特币中常用的函数是 SHA-256。哈希函数一般具有确定性、能够快速计算、无法逆向推导的、抗碰撞等特点。

哈希函数是确保确保区块链安全和挖矿操作的基础。

哈希函数对构建区块链的数据结构有很重要的意义。区块链可以简单的看作是一些区块组成的链表。后一个区块中需要注明前一个区块的哈希值。这样一来,如果有人篡改了任意区块的数据,可以很快被发现。这也就保证了区块数据的不可篡改性。

另一方面,工作量证明的实质是解决一个需要消耗大量计算资源的谜题。若矿工通过哈希函数的结果证明了自己解开了问题,之后可以得到相应的奖励。

同样的,在区块链中,我们需要通过私钥签名发出的交易。接收方在确认签名有效性后,才会执行后续的操作。

说完了与密码学有关的内容,我接下来会介绍有关经济激励的内容。

在比特币之前,历史上有很多次针对电子现金系统的尝试。但是它们失败的一个重要原因是没有有效阻止作恶的手段。在一个点对点网络中,激励参与者保持诚实的行为就需要依赖博弈论。博弈论就是关于人们如何做出决策的学问。人们在一般情况下只会做出最有利于自己的、理智的决定。在决策的过程中也会受到其他竞争者的影响。关于博弈论最重要的结论就是纳什均衡 .

假设有以下情形:Alex 和 Bob 两个囚犯。他们被单独关在了监狱分隔的牢房中。这时,他们面临以下选择。如果都保持沉默,不出卖对方则可以被释放。但是如果一个坦白,另一人没有,则坦白的那人可以被释放,而沉默的人则获刑三年,如果双方都背叛对方,则两人同时获刑两年。这个情形也被称为囚徒困境。

Alex 和 Bob 最好的情况就是都保持沉默。但是,如果一方保持沉默,另一方却选择叛变。保持沉默一方将受到最严厉的惩罚。所以最终 Alex 和 Bob 都会选择背叛对方。这时 Alex 和 Bob 的选择被称为纳什均衡。当系统达到纳什均衡后,各方没有动力再去改变自身的行为。我们把系统的所有参与者都考虑进来,通过计算 Nash 均衡可以预测整个系统未来的发展状态。

想要让比特币这样的电子现金具有价值,它就必须满足这些特点:

● 有一个交易账本,所有记录都是有效且不可篡改的

● 不会存在双花问题

● 交易双方无需信任第三方

在比特币的点对点网络中,各个节点间没有联系,所以也没有动力去相互合作。通过借助博弈论,我们试图构造一种规则,让大家都按照个人利益最大化的准则去行动,但是却能达到维护系统共识的效果。在比特币中,存在两种重要角色,矿工和用户。一个自私的矿工希望通过不断提交有效的区块,获得收益。用户也会为了交易被执行为支付一定量的手续费。这些行为就是他们在纳什均衡时的行为。

为了实现这种共赢,我们反向推导出了以下激励规则:第一,每个参与到维护共识过程中的人都会获得一些代币奖励和相应的交易手续费。也就是比特币网络中的挖矿奖励。激励 2: 诚实的参与者将比作恶人员获得更多的收益。

这里的作恶成本也就是对比特币进行 51% 攻击的成本。通过以下网站我们可以看到目前攻击成本在 80 亿美金以上,这让作恶变得得不偿失。

另一方面,为了让系统中的矿工能够有效维护一个公认的分布式账本。系统有以下限制 :

第一,为了防止系统出现大量无效区块,矿工只有在解提交工作量证明之后,才有资格在最长的链上添加区块。所以矿工要竞争成为第一个解决问题的人。

第二,系统的账本对应了最长的那条链,所以矿工只有将一个有效的区块添加到最长的那个链上后,才能获得有效的奖励。因此,最长的链上将吸引最多的资源。在分叉链上挖矿的矿工,只是在浪费计算资源。

正是因为引入了以上的激励和限制条件,比特币作为一种点对点的电子现金系统才获得了成功。

比特币这样基于 PoW 共识地网络也存在很多问题。

首先是对算力的浪费。另外就是消耗大量电力带来的环境问题。同时 PoW 是一种低效的共识。网络吞吐量很低。

为了解决 PoW 存在的这些问题,研究人员提出了基于权益证明,PoS 的共识算法。与 PoW 不同,希望成为有出块资格的人必须抵押一部分资金。抵押代币越多,获得出块资格的概率也就越大。就像 PoW 中,算力越大,出块的概率也就越高。若出现作恶行为,押金将被罚没。

Tendermint 是一种基于 PoS 的共识。它具有以下特点:

● 快速最终性:每一个生成的区块是立即生效的,不会被推翻。出块时间会在 3 s 左右。

● 高吞吐:tendemrint 可以达到很大的 tps

● 高容错:它是 BFT 的,能保证在少于 1/3 的节点作恶的情况下持续运转。

● 高分叉成本:Tendermint 会对作恶的验证人进行处罚,提高分叉成本

● 它遵守 Apache 2.0 开源协议

● 是一个通用共识引擎

Cosmos 网络中存在两种区块链 Zone 和 Hub。马上要上线的是第一个 Cosmos Hub。 Hub 和 Zone 都是基于 Tendermint 共识引擎的区块链,通过验证人广播带有自己签名的投票信息来获得共识。

Hub 中有两种关键角色:验证人和委托人。验证人负责在区块链网络中提交新的块。投票权重由自身绑定的,和委托给他的总量来决定。委托人本身不具备运行验证人节点的能力的 Atom 持有者。通过将 ATOM 委托给验证人,委托人也可以获得相应收益。

与 PoW 网络类似,在 Cosmos 网络中存在两种激励。每个参与到共识过程中的验证人的都会获得出块奖励、手续费奖励。他们抵押的代币也会有抵押获利。第二 : 诚实的人员将比作恶人员获得更多的奖励。

对于第一点,为了鼓励 Atom 持有者将代币用做抵押而不是在市场上交易,抵押的 Atom 会按照一定比例通胀,越来越多。也就是说如果你没有把 Atom 用作抵押,那么它的价值将逐渐被稀释。通胀的比例在 7% 到 20% 之间变化。若系统只有很少的 Atom 被用作抵押,则通胀比率高达 20%。当系统达到目标 2/3 的抵押比例后,将维持 7% 的通胀比率不变。

对于第二点,我们可以认为 PoS 进行攻击的成本比 PoW 网络大。用同样的硬件可以对 PoW 网络重复发起攻击。但是如果需要对一个 PoS 网络进行攻击,需要购买到总量 1/3 的代币。这种作恶的行为会导致你的抵押代币被罚没。然后当你再次尝试购买代币时,市场价格也会升高。这让每次发起攻击的成本都会不断增加,以至于不可实现。

为了保证共识的安全,Cosmos 网络设计了以下两种限制条件。

限制 1: 成为验证人候选人需要绑定一定量的 Atom。

限制 2:验证人解绑需要等待三周的时间才能收回 Atom。

这两个限制条件有效的解决了 poS 共识系统中存在的 Nothing at stake 和 Long range attack 的问题。

Cosmos 团队为了进一步增加网络安全,提出了手续费代币 Photon 的概念。那么我们为什么需要一个多代币的系统呢?

若使用一种单代币的模型,Atom 会有以下两种作用:用于权益抵押和手续费。作为手续费代币的 Atom 流动性会随着网络的影响力扩大而增大,这减弱了 Atom 作为权益抵押的动力。假设在某个时刻只有 15% 的 Atom 被用于权益抵押,那么作恶的人只要持有总量 5% 的 Atom 就可以完成攻击。这是十分危险的。

通过引入 Photon,Atom 的流动性会降低,持有者将更愿意把它用作抵押,从而提高系统安全。Photon 作为出块奖励发放速度为 500/ 小时。各个验证人之间按照权重分配。

所以,我们认为一个验证人节点的收益由三部分组成:抵押 Atom 获利 , 出块奖励 , 以及手续费。验证人的主要成本在于维护一个验证人节点。这个节点需要在面对 DDoS 时,也能保持高可用的,同时要保护好账户安全和系统安全,对委托人提供技术支持。

具体分析可以参考这篇文章:

https://blog.cosmos.network/economics-of-proof-of-stake-bridging-the-economic-system-of-old-into-the-new-age-of-blockchains-3f17824e91db

希望通过我的讲解,大家对 Cosmos 的通证经济学有了进一步的了解。

也希望大家能够继续关注 Cosmos 的公众号和电报群,获取最新的资讯。今天我的分享就到这里。谢谢大家。

问答

Q1

Tendermint 共识与 Casper 有什么不同?

Suyu:

Tendermint 是基于拜占庭容错的 PoS 设计,Casper the Friendly Ghost(CTFG) 研究基于链的 PoS 设计,具体比较可以见这篇文章:共识算法的比较:Casper vs Tendermint

Q2

如何计算 root of merkle tree?

Suyu:

Merkle Tree 是一种区块链中常用的数据结构。

上图中最下面那一层就是交易数据,每一个交易都可以计算出一个 hash,从而层层向上,得到 merkle root。

Q3

Atom 代币的价值体现在哪里?

Suyu:

随着 Cosmos 网络生态的不断发展,我们可以认为 Atom 作为 Cosmos 网络的原生代币,它的价值将不断增加。同时通过抵押 Atom,无论是一个验证人,还是一个委托人,都会带来收益。所以说 Atom 是一种很有价值的代币。

Q4

如何成为 cosmos 的一个 validator?

Suyu:

抵押 Atom 数量在所有候选人中的前 100 名

保证高可用 — 能够接近 100% 运行

为委托人提供技术支持 — 运维需要持续监控节点并全天候对问题进行回应。

抵御一般的攻击缓解 — 随着 Cosmos 网络的推广,攻击的风险也会大大增加。

验证者需要防止网络的安全性遭到破坏。

Q5

Validator 会有哪些收益?

Suyu:

Validator 收益分为以下部分:

● block reward 出块奖励 : Photon

● block provision 抵押利得 : ATOM

● tx fees 手续费 : 白名单上的手续费

● commission 收取委托人的佣金

Q6

Cosmos 何时上线?

Suyu:

开发已经进入了最后的阶段。我们需要完善关于 PoS 权益抵押功能。基础的 Staking 逻辑已经在 gaia-5001 测试网络中实现了;目前的测试网络 6002 修复了很多 bug,还需要在接下来的测试网验证手续费,Gas,Governance 投票这些功能。

Q7

如何参与到测试网中?

Suyu:

可以参考官方教程 :

https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/tree/master/cmd/gaia/testnets

也可以参考公众号 :

https://mp.weixin.qq.com/s/mOBJXKtcDY6 hlq229QL_Lw

你需要准备一台服务器,然后下载正确版本的软件和配置文件。之后从水龙头上获得一些代币,就可以绑定成为验证人候选人,如果你的绑定数量在前一百名,那么你就是验证人了。

Q8

哪里能学习 Tendermint/cosmos 技术?

Suyu:

我们会在 Cosmos 公众号上同步翻译与 Cosmos 有关的技术文章。

另外 cosmos academy 也与 blockgeeks 合作推出了有关 cosmos-sdk 的视频课程。

https://courses.blockgeeks.com/course/cos101-intro-cosmos/ 课程在不断更新中,有兴趣的人可以参与。

Q9

Validator 的那些行为会被认为是作恶?

Suyu:

如果一个验证人出现了在同一个高度对不同的区块签名,double sign。或者,他长时间不在线,也不参与到链上治理的投票中,那么这些行为会被认为是对 Cosmos 网络有害的行为,其绑定的 Atom 会被罚没一部分。

Q10

Cosmos 上线以及之后的发展计划是怎样的?

Suyu:

第一步是主网上线,让大家熟悉 pos 相关的绑定、委托功能。在创世阶段,网络会比较不稳定。

第二步,允许 Atom 交易。在第一步期间,所有 Atom 的交易都会被禁止。具体激活 Atom 交易的操作需要通过链上治理流程决定。

第三步是启动 IBC 功能。这也是 Cosmos 网络最重要的功能:跨链通信协议(IBC)已经逐步实现大部分功能。全体 Atom 持有人将通过针对一个软件升级提案 (SUP) 来决定是否升级代码。升级后的 Hub 将支持 Zone 通过 IBC 连接接入。

第四步是启动 Ethermint 分区。目前 Ethermint 的开发处于暂停的状态,团队在重新设计软件架构。


最新回复 (0)

你可以在 登录 or 注册 后,对此帖发表评论!

返回
发新帖