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Blockchain economics

作者：Joseph Abadi & Markus Brunnermeier

来源：NBER Working Paper

信任在记录保存中至关重要。要保证分类帐不被篡改或欺诈，就必须激励记录员诚实行事。传统上，记录保存是集中（中心化）的：记录人被赋予完全的权力，按照自己的意愿更新分类账。区块链技术为记录信息提供了一种激进的去中心化替代方案，没有单一的权威机构保存记录。

例如，比特币使用一种称为工作量证明（PoW）的投票方法，其中更新分类帐的权力是根据计算资源的支出分配的，而其他区块链使用权益证明（PoS），将投票权分配给令牌持有者。在这样的系统中，必须激励投票的多数人诚实行事，以保证记录的一致性。因此，区块链的出现提出了一些重要的新问题，即去中心化旨在解决的数字记录保存的基本困难。

我们认为，数字记录保存的根本问题是，确保在代理发生故障的情况下（如某些计算机离线或不能正常工作的情况）对分类账的更新达成共识。因此，我们研究共识算法的设计：允许具有无故障通信设备的代理就理想结果达成一致的通信协议。从设计的角度来看，出现了两个主要问题。在缺乏可信的调解人的情况下，如何设计记录保存来激励诚实的报告？缺乏信任会对可实现的结果类型施加哪些类型的约束?

我们假设了共识算法的三个理想特征。

首先，共识算法应该是容错的（fault-tolerant）。它应该允许诚实通信的代理达成协议，即使在部分代理的通信设备有故障、无法通信（或不稳定地发送消息）的情况下。

其次，共识算法应该实现完全的可转移性（full transferability）。它应该允许代理人就任何单独合理的价值转移达成协议。也就是说，共识算法不应该限制可以实现的交易类型，因为这种限制会损害机制的分配效率。

第三，理想情况下，共识算法应该是资源高效的（resource efficient），这意味着它不会强迫代理解决本质上无用的计算问题，造成资源的无谓损失。

我们首先将计算机科学文献中的分布式共识理论应用到经济环境中。我们对代理的通信技术和故障设备的行为施加了典型的假设。然而，与之前的计算机科学工作不同，我们没有假设存在任何会自动诚实行事的代理人，因此提供激励是我们理论的关键。

我们的主要贡献是区块链三难困境【图】，我们证明了没有共识算法可以同时实现容错、资源效率和完全可转移性。我们还证明了一个相反的情况：如果存在一个与可信中介的通信协议，该协议可以实现所有三个期望的属性，那么任何两个期望的属性都可以通过无中介的共识算法实现。因此，从某种意义上说，我们的框架允许我们严格地描述一个内在可信的调解人的角色，这是最初推动公共区块链发展的主要问题之一。

图1 区块链的三难困境

当不相信任何代理会诚实行事时，就必须要么放弃容错（这在数字系统中通常是不可实现的），要么牺牲两种类型的效率之一：分配效率（在完全可转移的情况下实现）或资源效率。放弃容错会使人们发现不诚实的行为，而诚实的激励可以通过放弃资源效率或完全可转移性来提供。原文中使用一个简单的三节点例子来说明。

本文在此基础上分析了三种分类账：集中式分类账、工作量证明区块链和权益证明区块链。所有三种分类账在一定程度上都是容错的。我们发现，集中式分类账和权益证明区块链都放弃了完全的可转移性，以便为一组记录者提供激励。另一方面，工作量证明区块链放弃了资源效率。

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来源：NBER Working Paper

编辑：贺子涵

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