YOUChain 区块奖励与节点激励

在《YOUChain 节点的设计理念和安全性探讨》中,我们提到了矿工奖励,但是没有细讲。 在本文中,我将详细论述此话题。

成本、奖励与安全

矿工(节点)逐利

公链网络的安全性需要节点(矿工)诚实工作来保障。一个无许可(permissionless)的公链系统,节点(矿工)的行为是受利润驱动的,即要求:利润=收入-成本>0,或者要求一定比例的年化收益。

下面我们来探讨一下成本和收入。

根据共识协议种类不同,矿工成本结构不同。

对于 PoW 公链:

1
成本=基础设施成本

对于 PoS 公链:

1
成本=基础设施成本+抵押物及其机会成本

矿工的收入,大体上可以表达为:

1
收入=区块奖励+交易费

增发与价值储存

矿工收入中的「区块奖励」,通常来自系统增发。

定义增发率为:π=ΔMsupplyMsupply`\pi=\frac{\Delta M_{supply}}{M_{supply}}`

增发这个概念来自经济领域,通常是指央行主导的货币扩张。此行为的支持者认为,适当的货币增发,有利于经济成长。

众所周知,BTC 其中一个重要的特性是价值储存,而这个特性,很大程度是来源于它「永不增发」的信条。

我们认为,较低的增发率(或者不增发)将会有利于实现 token 的「价值存储」功能。

增发与安全考量

一般而言,矿工愿意投入的成本,受到收入的制约。相应的,发动一次攻击的成本,又与现有矿工投入的成本相关。

基于 PoW 的公链,攻击成本与获取相应算力的成本正相关;基于 PoS 的公链,攻击成本与获取相应的抵押物的成本正相关。

为了驱使矿工愿意付出更多的成本,大部分的区块链在网络的早期,都会采用较大的增发率。

下面,我们使用一些图表来描述现行公链的区块奖励(增发)设计。

BTC/ETH

BTC/ETH 网络目前属于 PoW 共识。奖励由抢夺到出块权的节点获得。

BTC 的信徒们每天都背诵的一句话是:

总量 2100 万枚,每 4 年减半,2140 年挖完

下图展示比特币的增发情况:

btcinflation
btcinflation

图片来源:https://www.reddit.com/r/Bitcoin/comments/53yogj/bitcoin_monetary_inflation_is_4_per_year_down/

以太坊没有发行上限,下图展示了其的增发情况:

ethinflation
ethinflation

图片来源:https://twitter.com/econoar/status/1037088347703767040

以太坊在 PoW 阶段,通过数次升级,区块奖励在逐渐降低。随着流通量增大,增发率也相应逐渐减小。到达了完全的 PoS(Casper) 之后,年增发率将会维持在一个很低的水平(<2%)。

EOS

EOS 主要包含 BP 节点和备用节点,其中 BP 参与验证区块。BP 节点由定期(相隔若干区块)的投票活动中,得票最高的 21 个节点担任。系统不设置交易费,以每年增发约5%的方式来奖励各类链上行为,具体的分配是这样的:

eos-distribute
eos-distribute

图片来源:https://blog.springrole.com/how-reward-distribution-in-eosio-works-936e292dfbab

EOS 为了凸显自己的价值储存特性,做了若干次的销毁。

总的来讲,公链会根据自己的实际定位,会在鼓励参与(增发)和价值存储(有限增发)之间取得一定的平衡。

定义成功的公链

公链的利益相关者,包括:矿工、系统维护者、应用开发者、应用使用者。他们的相互作用和博弈,构成了公链的生态。

纵观以往数以千计的公链项目,从应用数量和质量、用户活跃度、实际产生的价值等角度来衡量,我们认为,截止文章写作时(July 2019),只有 BTC/ETH 算得上是真正的成功的项目。

我们尝试去研究其成功原因。

  1. 是增发的矿工奖励么? > 不是,增发奖励只是手段,不是目的,大量增发但没成功的项目多得是。

  2. 是创始人有号召力么? > 不是,有更强号召力的人多得是,例如 BM。

  3. 是革命性的技术么? > 不是,区块链本质,不存在革命性的技术。

...

在若干个否定之后,我们决定思考方向,回到「一个技术,对身边人的影响」这个点上。我们观察到:公链的成功,源于其生态的繁荣——因为它上面提供了用户需要的东西。

生态的繁荣,会产生一个合力——推动链上交易增长。

进而,我们认为:链上并发交易数,将是唯一定义整个公链经济体价值的标准

那我们应该使用什么样方式,来使得公链的利益相关者都朝着推动交易并发数这个目标去努力呢?

YOUChain 的激励设计

回顾一下 YOUChain 的节点设计:

类型 准入 竞争 职责 抽签权重 收益摊分方式 量级
参议节点 逐步放开 有竞争 存储、转发、提议、投票 股权占比 股权占比 大量
众议节点 有竞争 区块投票 股权占比 组内均分 海量

YOUChain 的节点及其激励设计,都是源于一个目的:推动生态的繁荣,推高并发交易。

简而言之,三个要点:

1.补足性增发支撑生态发展

2.奖励将会由两类节点分摊

3.交易费用市场指导价,引导低成本使用

补足增发

得益于 YOUChain 生态先行战略,有令 App 已经拥有超过 2,000,000 用户,高峰期超过 300,000 DAU。该应用,将会成为第一款运行在 YOUChain 上的超级 DApp。同时,我们的其他生态合作伙伴,将会带来大量的应用和用户。所以我们在宣传海报上,打出了「YOUChain 主网启动,即成为全球TOP3 的公链生态」口号。

在这些生态实力基础上,我们为了充分保障矿工的投资收益,还设置了补足性的增发:

当区块消耗的 Gas 低于约定值时,矿工奖励将会从固定的奖励池中取出相应 token 作为区块奖励,以补足矿工的收入。

YOUChain 的生态补贴,将会直接作用于 DApp 开发者,鼓励他们创造应用和服务用户,最终会推高交易并发量,使得矿工受益。

奖励分摊

矿工奖励

定义区块 b`b` 的矿工奖励 Rb`R_b`

Rib`R_{ib}`:区块增发奖励

Rtb`R_{tb}`:交易费

Rb=Rib+Rtb`R_b=R_{ib}+R_{tb}`

分配方式

奖励在两个节点集合中分配:

Rsb=dRb`R_sb=dR_{b}`

Rmb=(1d)Rb`R_mb=(1-d)R_{b}`

其中 0<d<1`0

参议节点 nodesj`node_{sj}`的奖励为:Rbsj=tokenjRsbj=0Nstokenj`R_{bsj}=\frac{token_j*R_sb}{\sum_{j=0}^{Ns}{token_{j}}}`

众议节点 nodemj`node_{mj}`的奖励为:Rbmj=RmbNm`R_{bmj}=\frac{R_mb}{Nm}`

交易费

传统公链(BTC/ETH),交易采用了竞价策略,即矿工会优先打包出价更高的交易请求。

竞价策略,在不考虑合谋抬价的情况下,有助于实现最终的市场均衡——即矿工和用户会自发形成一个合理的市场底价;同时,竞价机制使得攻击成本难以预估,有利于抵御 DDoS 攻击。

BTC/ETH竞价的做法,可能是源于其性能不足。在一个拥有足够的吞吐量的公链系统中,竞价特性变得没那么重要。但是我们依然保留了市场价格形成的机制,同时,为了引导矿工支撑生态的低成本使用,我们设置了自动更新的市场指导价。

总结

上文中,我们从区块增发的本质出发,阐述了若干公链的增发设计,进而给出了 YOUChain 的节点激励的设计。

本人阅历和学识有限,以上设计可能存在巨大漏洞或者谬误,具体的实施方案,也可能存在不确定性,请大家不吝指出。

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