16、区块链激励设计与分析

区块链激励设计与分析

在区块链领域，激励设计与系统安全密切相关，不同的区块链协议在激励机制上各有特点。下面将深入探讨比特币（Bitcoin）、以太坊（Ethereum）和比特币下一代（Bitcoin - NG）这三种有影响力的区块链协议的激励设计与分析。

1. 比特币 - NG 交易费用分配与激励兼容性

比特币 - NG 的交易费用分配比例至关重要，它对系统的激励兼容性有着显著影响。根据 α（可能代表某种计算能力或其他关键参数）的不同取值范围，激励兼容性呈现出不同的情况：
- 当 α 小于 29% 时，能够找到一个满足所有边界条件的 r 值。这意味着在网络容量受限的情况下，比特币 - NG 对于所有类型的交易都能保持激励兼容性。
- 当 α 大于 29% 时，无法找到满足所有边界条件的 r 值，因为大额交易（鲸鱼交易）的两个边界条件都失效了。这表明在这种情况下，比特币 - NG 仅能对常规交易保持激励兼容性，而大额交易可能会导致整个系统的不稳定，因此需要相应地设计防御机制。

2. 比特币 - NG 微块和关键块挖矿的理论分析

为了分析比特币 - NG 中微块和关键块的挖矿过程，采用了马尔可夫决策过程（MDP）来建模各种自私挖矿策略。为了使分析易于处理，进行了两个简化：
- 假设关键块的间隔为 1/f，因此两个连续关键块之间产生的微块数量为 v/f。（注：关键块间隔假设遵循均值为 1/f 的指数分布。）
- 只考虑二进制选择：在交易包含攻击中发布或隐藏所有自私微块，在最长链扩展攻击中接受或拒绝所有诚实微块。

2.1 MDP 模型的组成

MDP 模型可以用一个四元组 M :=