鄒傳偉：深入分析公鏈經濟體的雙層耦合問題_TOKE

底層經濟體對應著共識算法、「挖礦」、Staking等活動，上層經濟體對應著DeFi、NFT、STO和穩定幣。

撰文：鄒傳偉，萬向區塊鏈首席經濟學家

夫水之積也不厚，則其負大舟也無力……風之積也不厚，則其負大翼也無力。

——《莊子·逍遙游》

除了比特幣以外，主流公鏈對應的經濟體都有存在雙層結構。底層經濟體與公鏈的原生Token有關，對應著共識算法、「挖礦」、Staking、支付和分布式賬本更新等活動。上層經濟體對應著DeFi、NFT、STO和穩定幣等活動，與類似ERC20地位的非原生Token有關。在PlatON中，上層經濟體還包括數據要素和算力市場。

底層經濟體規模的最重要指標是原生Token的市值，而上層經濟體規模的最重要指標是全部非原生Token的市值。隨著公鏈經濟體的發展，雙層經濟體的規模之間的關系已成為一個重要問題：1.底層經濟體規模是否構成上層經濟體規模的上限？2.底層經濟體與上層經濟體之間，究竟誰拉動誰？我把這個問題概括為公鏈經濟體的雙層耦合問題。此問題最早由《PlatON經濟藍皮書》提出。

接下來，我從兩個角度討論公鏈經濟體的雙層耦合問題，首先是從公鏈安全性的角度，其次是從雙層經濟體相互影響的角度。

從公鏈安全性看公鏈經濟體的雙層耦合

這個角度通過在經濟學上研究攻擊公鏈的可行性，討論公鏈的經濟邊界。相關分析對PoW型和PoS型公鏈均成立。

現場 | 鄒傳偉：DC/EP交易筆數達312多萬筆 交易金額超11億元:金色財經現場報道，由Web3基金會主辦的Web3大會10月29日在上海舉行。萬向區塊鏈實驗室首席經濟學家鄒傳偉在會上透露，截至2020年8月底，DC/EP全國落地試點場景達6700 個，覆蓋生活繳費、餐飲服務、交通出行、購物消費、政務服務等領域；累計開立個人錢包11.33 萬個、對公錢包8859個，交易312多萬筆，交易金額超過11億。支持條碼支付、刷臉支付和碰一碰等多元支付方式。[2020/10/29]

「雙花」攻擊

將多個一致行動的攻擊者視為一個整體考慮。假設攻擊者對公鏈共識過程的影響力為x。在PoW型公鏈中，x表示攻擊者占有全網算力的比例，x>1/2是攻擊在算法上可行的條件。在PoS型公鏈中，x表示攻擊者控制全部原生Token的比例，x>2/3是攻擊在算法上可行的條件。但除了算法可行性以外，攻擊者還需綜合衡量攻擊的成本和收益，也就是攻擊在經濟學上的可行性。

假設攻擊者按以下步驟發起「雙花」攻擊：

攻擊者用原生Token或非原生Token向交易對手購買商品或資產，價值為v。這筆交易被廣播到分布式網絡中，通過共識過程記入公鏈分布式賬本中。交易對手等待e個區塊后，將商品或資產發給攻擊者。攻擊者基于對公鏈共識過程的影響力，開始構建替代性公鏈，以抹去自己在第1步的交易。假設在t個區塊后，替代性公鏈在長度上超過由誠實節點維護的公鏈，成為被全網接受的主鏈。換言之，攻擊者在落后e個區塊的情況下，平均要在t個區塊后才能追趕上誠實礦工。假設攻擊通過在加密資產市場上的操作，還能獲得破壞公鏈系統的收益s。假設攻擊前，公鏈原生Token的市場價格為p；攻擊后，原生Token市場價格的下跌幅度為△。△與公鏈社區的抗壓性和加密資產市場的結構有關。

鄒傳偉：數字人民幣在核心系統沒有使用區塊鏈技術:近日，萬向區塊鏈首席經濟學家鄒傳偉在澎湃新聞的問吧欄目中表示，數字人民幣作為人民幣現金的“升級”版，會在一定程度上替代人民幣現金，但不會完全取代。中國人民銀行將繼續發行和管理人民幣現金，因為人民幣現金的持有和使用是真正的“零門檻”，不需要依靠智能手機。數字人民幣在核心系統沒有使用區塊鏈技術，但吸收了區塊鏈技術的關鍵特征。[2020/10/19]

攻擊者的收益

攻擊者的收益為

其中v表示「雙花」金額，與上層經濟體規模有關，也與原生Token交易活躍度有關，本文重點關注前者；t·r表示t個區塊的出塊獎勵；s表示攻擊公鏈系統的收益，與加密資產市場的發展程度有關。

攻擊者的成本計算要復雜得多，而這主要與公鏈是PoW型還是PoS型有關。

PoW型公鏈在經濟學上的抗攻擊性

以太坊的上層經濟體發展最好，而以太坊目前仍屬于PoW型，所以討論PoW型公鏈非常有必要。對PoW型公鏈，攻擊者需要考慮兩方面成本：

攻擊所需的算力成本。假設誠實礦工可以自由進入和退出，誠實礦工挖礦的期望利潤為0，因此誠實礦工付出的算力成本等于出塊獎勵t·r·p，而攻擊者付出的算力成本是誠實礦工的x/(1-x)倍，等于x·t·r·p(1-x)。攻擊對礦機價值的影響。用m表示攻擊使全體礦機的價值下跌的金額。這取決于礦機除了挖礦以外，還有沒有別的用途：礦機的專用程度越高，m越大；反之，礦機的通用性越好，m越小。因此，在PoW型公鏈中，攻擊者的成本等于

萬向區塊鏈鄒傳偉：區塊鏈兼有信息互聯網和價值互聯網的功能:萬向區塊鏈首席經濟學家鄒傳偉表示，很多研究者把區塊鏈稱為價值互聯網。這個說法不全對。區塊鏈實際上兼有信息互聯網和價值互聯網的功能。區塊鏈應用于供應鏈管理、防偽溯源、精準扶貧、醫療健康、食品安全、公益和社會救助等場景，主要體現區塊鏈作為信息互聯網的功能，是用公共賬本來記錄區塊鏈外商品、藥品、食品和資金等的流向，讓上下游、不同環節相互校驗，穿透信息“孤島”，讓全流程可管理。這類應用在很多場合也被稱為“無幣區塊鏈”，它們共同的關鍵特征是：區塊鏈本身不涉及價值流轉（指資產產權或風險轉移），而是記錄區塊鏈外的價值流轉。（新浪財經）[2020/7/1]

另外，攻擊者在落后e個區塊的情況下，平均要在t個區塊后才能追趕上誠實礦工，因此t是x和e的函數。在其他條件一樣的情況下，x越大，t越小；e越大，t也越大。比特幣白皮書最后的技術部分討論的就是這個問題。

表1：t與x和e的關系

如果攻擊者的成本CPoW超過收益G，即使攻擊PoW型公鏈在技術上可行，在經濟學上仍是不可行的。這個條件是：

根據模型假設，在討論公鏈雙層經濟體之間的關系時，v表示單個區塊中非原生Token交易的價值。假設在攻擊發生的時間段內，原生Token的數量為n，非原生Token的數量為n'，平均每個區塊中有a比例的非原生Token參與交易，并且非原生Token用原生Token計價的平均價格為p'，因此v=n'·a·p'，從而上層經濟體規模與底層經濟體規模之比等于

鄒傳偉：央行數字貨幣或可實現與第三方支付雙贏:6月12日，在由《中國經營報》和微吼聯合舉辦的“2020財富公開課”上，萬向區塊鏈首席經濟學家鄒傳偉表示，如果第三方支付機構可以作為DC/EP托管和支付機構，第三方支付行業目前對各種應用場景的滲透，以及建立的二維碼等收單系統，可以在DC/EP應用推廣中發揮積極作用，從而實現雙贏局面。（中國經營網）[2020/6/15]

(4)是針對PoW型公鏈的雙重耦合問題的兩個核心結論：給定底層經濟體規模，上層經濟體規模存在上限；在適當的參數取值下，上層經濟體規模可以超過底層經濟體。這兩個結論在以太幣市值與全體ERC20Token市值的走勢中可以得到印證。

要發展上層經濟體規模，底層經濟體規模必須先上去，否則公鏈容易成為攻擊目標。這就是本文開頭引用的《莊子·逍遙游》那句話在公鏈經濟體中的含義：底層經濟體與上層經濟體之間的關系，是「水」與「大舟」之間的關系，「風」與「大翼」之間的關系。

給定底層經濟體規模，(4)能揭示出以下結論，這些結論對發展DeFi、NFT和穩定幣等上層經濟體有重要意義：

出塊獎勵r越高，上層經濟體規模上限越高。換言之，如果PoW公鏈的出塊獎勵下降，那么在其他條件不變的情況下，上層經濟體發展會受到較大限制。a越小，上層經濟體規模上限越高。礦機的專用程度越高，m越大，上層經濟體規模上限越高。攻擊公鏈系統的收益s越低，上層經濟體規模上限越高。換言之，限制加密資產市場做空，能為上層經濟體發展創造更大空間。e越大，t也越大，上層經濟體規模上限越高。這體現了「等待的價值」。PoS型公鏈在經濟學上的抗攻擊性

鄒傳偉：區塊鏈會為金融交易后處理帶來新的問題:4月13日消息，萬向區塊鏈公司首席經濟學家鄒傳偉刊文稱，區塊鏈會為金融交易后處理帶來新的問題，包括但不限于：1.結算的最終性；2.有效處理差錯和例外情況；3.在去中心化環境下軋差后凈額結算的可行性；4.跨賬本DvP的可行性。 區塊鏈應用于金融交易后處理，是從賬戶范式到Token范式的轉換。但僅靠范式轉換不足以支持在金融交易后處理中引入區塊鏈的必要性和合理性，關鍵要證明區塊鏈能提高效率，降低風險，并保留目前模式的優點。（第一財經）[2020/4/13]

對PoS型公鏈，攻擊者不用承擔算力、礦機等物理成本，主要成本來自兩方面：

攻擊者為參與共識過程，需要控制比例為的原生Token，這些原生Token在公鏈被攻擊后，會遭受價格下跌。系統給與攻擊者的懲罰，假設Slashing比率為。因此，在PoS型公鏈中，攻擊者的成本等于m'。

與PoW型公鏈的情形類似，如果攻擊者的成本CPoS超過收益G，即使攻擊PoS型公鏈在技術上可行，在經濟學上仍是不可行的。這個條件是：

與(4)類似，上層經濟體規模與底層經濟體規模之比的上限是：

針對PoS型公鏈的雙重耦合問題的核心結論與PoW型公鏈是類似的：給定底層經濟體規模，上層經濟體規模存在上限；在適當的參數取值下，上層經濟體規模可以超過底層經濟體。此外，給定底層經濟體規模，Slashing比率越大，或攻擊公鏈系統的收益越低，上層經濟體規模上限越高。

公鏈雙層經濟體的相互影響

底層經濟體對上層經濟體的影響

底層經濟體對上層經濟體有兩個方向相反的影響。

第一，「水漲船高」。底層經濟體發展一般伴隨著原生Token的升值，而原生Token構成上層經濟體中非原生Token的定價基準，這會推高非原生Token的價格和上層經濟體規模。另外，底層經濟體發展起來后，隨著用戶、網絡和場景等的增加，用戶管理自己資產和風險的需求會增加，也會促進上層經濟體的發展。當然，如果公鏈的基礎設施不完善，底層經濟體發展不一定促成上層經濟體的同步發展。比如，比特幣因為不支持智能合約，就發展不出上層經濟體。

第二，「內卷化」。原生Token隨著底層經濟體發展而升值后，會使得處理同樣的智能合約需要更高Gas費，這會抑制上層經濟體的發展。另外，底層經濟體和上層經濟體都要占用有限的TPS，前者占得多了，意味著后者占得少。

從以太坊的發展看，「水漲船高」的影響超過了「內卷化」，以太幣市值與全體ERC20Token市值基本同步漲跌，但「內卷化」對以太坊上DeFi活動的抑制已不容忽視。

上層經濟體對底層經濟體的影響

在此前的研究中，上層經濟體對底層經濟體的拉動，也被稱為底層經濟體從上層經濟體捕獲價值。一般結論是，存在價值捕獲效應，但效應有多高取決于具體的機制設計。這方面可以使用貨幣數量恒等式和購買力平價的分析框架。

假設在公鏈雙層經濟體中，原生Token的數量用n表示，原生Token的流通速度為V，經濟總量為Y，價格指數為P，那么根據貨幣數量恒等式，

假設在法幣支撐起來的經濟體中，法幣的發行量為n*，法幣的流通速度為V*，經濟總量為Y*，價格指數為P*，同樣有

與前文一樣，用p表示原生Token用法幣標記的價格。一方面，一籃子商品和服務=P個原生Token=p·P個法幣。另一方面，一籃子商品和服務用法幣標記的價格為P*。根據購買力平價，

聯立(8)-(10)可得，

注意到

是一個刻畫法幣經濟體、但與公鏈無關的量。(11)說明，在其他條件一樣的情況下，公鏈經濟體越活躍，或原生Token的流通速度越低越小，底層經濟體的規模n·p越大。換言之，上層經濟體越活躍，或者越能降低原生Token流通速度，底層經濟體捕獲自上層經濟體的價值越高。

結論與思考

本文分析公鏈經濟體的雙層耦合問題，得到了如下結論：

第一，不管是PoW型還是PoS型公鏈，給定底層經濟體規模，上層經濟體規模都存在上限。但在適當的參數取值下，上層經濟體規模可以超過底層經濟體。這是公鏈基礎設施的經濟效率的重要體現。

第二，底層經濟體對上層經濟體有兩個方向相反的影響——「水漲船高」和「內卷化」。「水漲船高」的影響超過了「內卷化」，但「內卷化」通過競爭有限TPS、推高Gas費等對上層經濟體的抑制不容忽視。

第三，上層經濟體越活躍，或者越能降低原生Token流通速度，底層經濟體自上層經濟體捕獲的價值越高。

本文新興公鏈的策略含義是，在市值不高時，公鏈承載的經濟活動規模不會很高。這是由公鏈安全性決定的，但也是一個可以在發展中解決的問題。要通過社區建設、生態拓展和用戶獲取等策略，打造公鏈與上層經濟活動之間的正向循環。

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