TOK:鄒傳偉：深入分析公鏈經濟體的雙層耦合問題

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。

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「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。

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]

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：數字人民幣仍面臨三大挑戰:萬向區塊鏈首席經濟學家鄒傳偉表示，展望未來，數字人民幣仍面臨如下挑戰。一是客戶使用體驗和接受度，能不能真正用起來，二是數字人民幣系統的安全和效率，能不能支持十四億中國人使用，三是數字人民幣能否發揮其天然便于跨境支付的特點，走出國門應用。（經濟參考報）[2020/9/24]

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

(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。

鄒傳偉：DC/EP不會對第三方支付構成重大沖擊:PlatON 及萬向區塊鏈首席經濟學家鄒傳偉博士在支付公開課《關于央行數字貨幣DC/EP那些事》中表示，DC/EP不會對第三方支付構成重大沖擊，DC/EP中，人民銀行在做好技術標準和應用規范的基礎上，支付路徑、支付條件以及之上的商業應用會交給市場來做。盡管從支付清算基礎設施的角度看，DC/EP 與第三方支付不一樣，但第三方支付目前對各種應用場景的滲透以及建立的收單系統，可以在DC/EP的應用推廣中發揮積極作用。[2020/4/22]

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

萬向區塊鏈鄒傳偉：疫情會加速DC/EP進展:萬向區塊鏈、PlatON首席經濟學家鄒傳偉表示，疫情會加速DC/EP的進展。第一，疫情中，現鈔可能攜帶病是全社會關心的問題，人民銀行為此對疫情防控重點地區回籠的現金加強了管理。DC/EP不存在這個問題，并且DC/EP的“雙離線”支付功能更顯優勢。第二，疫情后國際局面會更復雜，DC/EP為疫情后人民幣國際化的新局面提供新思路。第三，數字貨幣可能滿足應對疫情的貨幣政策和財政政策的特殊要求，比如零利率時的貨幣政策，更積極的財政刺激政策。（21世紀經濟報道）[2020/4/22]

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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