小白科普 | 激励层/ Actuator Layer

激励层主要包括经济激励的发行制度和分配制度,其功能是提供一定的激励措施,孤立节点参与区块链中安全验证工作,并将经济因素纳入到区块链技术体系中,激励尊属规则参与记账的节点,并惩罚不遵守规则的节点。

区块链共识过程通过汇聚大规模共识节点的算力资源来实现共享区块链账本的数据验证和记账工作,因而其本质上是一种共识节点间的任务众包过程。去中心化系统中的共识节点本身是自利的,最大化自身收益是其参与数据验证和记账的根本目标。因此,必须设计激励相容的合理众包机制,使得共识节点最大化自身收益的个体理性行为与保障去中心化区块链系统的安全和有效性的整体目标相吻合。区块链系统通过设计适度的经济激励机制并与共识过程相集成,从而汇聚大规模的节点参与并形成了对区块链历史的稳定共识。激励层目的是提供一定的激励措施鼓励节点参与区块链的安全验证工作。区块链的安全性依赖于众多节点的参与。例如比特币区块链的安全性是基于众多节点参与工作量证明带来的巨大的计算量,使得攻击者无法提供更高的计算量。节点的验证过程通常需要耗费的计算资源和电能。为了鼓励节点参与,区块链通常会采用电子货币的形式奖励参与人员,比特币、莱特币、以太币都是这种机制的产物。以比特币为例, 比特币PoW 共识中的经济激励由新发行比特币奖励和交易流通过程中的手续费两部分组成,奖励给PoW共识过程中成功搜索到该区块的随机数并记录该区块的节点。 因此,只有当各节点通过合作共同构建共享和可信的区块链历史记录、 并维护比特币系统的有效性,其获得的比特币奖励和交易手续费才会有价值。比特币已经形成成熟的挖矿生态圈 , 大量配备专业矿机设备的矿工积极参与基于挖矿的PoW 共识过程,其根本目的就是通过获取比特币奖励并转换为相应法币来实现盈利 。

发行机制:比特币系统中每个区块发行比特币的数量是随着时间阶梯性递减的。 创世区块起的每个区块将发行50个比特币奖励给该区块的记账者,此后每隔约4年(21万个区块 ) 每区块发行比特币的数量降低一半,依此类推,一直到比特币的数量稳定在上限 2100 万为止。比特币交易过程中会产生手续费,默认手续费是万分之一个比特币,这部分费用也会记入区块并奖励给记账者。这两部分费用将会封装在每个区块的第一个交易(称为Coinbase交易)中。虽然每个区块的总手续费相对于新发行比特币来说规模很小(通常不会超过1个比特币),但随着未来比特币发行数量的逐步减少甚至停止发行,手续费将逐渐成为驱动节点共识和记账的主要动力。同时,手续费还可以防止大量微额交易对比特币网络发起的 “粉尘” 攻击,起到保障安全的作用。

分配机制:比特币系统中,大量的小算力节点通常会选择加入矿池,通过相互合作汇集算力来提高“挖 ”到新区块的概率,并共享该区块的比特币和手续费奖励 。据 Bitcoinmining。com 统计,已经存在 13 种不同的分配机制。主流矿池通常采用 PPLNS (Pay per last N shares) 、 PPS (Payper share) 和 PROP (PROPortionately) 等机制。矿池将各节点贡献的算力按比例划分成不同的股份(Share),其中 PPLNS 机制是指发现区块后,各合作节点根据其在最后 N 个股份内贡献的实际股份比例来分配区块中的比特币;PPS 则直接根据股份比例为各节点估算和支付一个固定的理论收益,采用此方式的矿池将会适度收取手续费来弥补其为各节点承担的收益不确定性风险;PROP 机制则根据节点贡献的股份按比例地分配比特币。 矿池的出现是对比特币和区块链去中心化趋势的潜在威胁,如何设计合理的分配机制引导各节点合理地合作、避免出现因算力过度集中而导致的安全性问题是亟待解决的研究问题。

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