过去,人们往往应用中心化的系统进行记录的存储。随着分布式账本技术(DLT)的出现,我们保存记录的方式发生了极大的变化——其创新程度不亚于14世纪复式记账法第一次在意大利被运用。DLT的出现颠覆了金融交易和所有权数据的数据记录方式。

区块链是分布式账本技术的典型应用。区块链是去中心化的系统,成员通常匿名,没有中心实体的存在。每一位成员都能浏览、认证每一条数据记录,这也正是分布式账本运作的基础。理想来说,分布式账本应该具备以下特质:正确记载每一条信息;成本低廉;完全去中心化,以避免权力的集中。

2008年,中本聪发明了区块链技术。随后,大量相关创新应用纷纷涌现,旨在从中心化的政府机构或是垄断企业处攫取权力。不幸的是,想要实现去中心化的区块链社群,成本实在不菲。Abadi和Brunnermeier在2018年的最新研究中发现,区块链的发展面临“三角困境”——任何账本都无法满足下图所示的三重要求。具体来说,去中心化的系统的缺点有三:资源浪费,可测度性不高,网络外部性效率低。

首先,我想谈一谈区块链的应用范围。随后,我将会具体说明“三角困境”,即准确性、成本效益以及去中心化之间的关系。

区块链“三角困境”示意图。
Image: Markus K Brunnermeier, Joseph Abadi

区块链技术的应用

就目前来说,区块链技术主要用于加密货币的交易记录,最为常见的加密货币就是比特币。实际上,区块链技术的应用范围更为宽泛。有些公司目前运用区块链追踪复杂的供应链状况。消费者的信用历史和商家的评分也可以通过区块链技术存储,而目前大型电商,如阿里巴巴和亚马逊,使用的都是中心化的系统。在金融市场中,区块链可以被用来记录股票所有权,进行抵押品的转让,还可以完成同业往来支付。对于政府部门来说,虽然区块链可能有损其权威性,但在不动产登记领域,基于区块链的技术仍然能够起到很大的作用。

鼓励诚信的交易行为

为了更好地理解区块链的三重困境,我们首先需要理解为什么去中心化、匿名的区块链系统需要占用如此之多的计算资源,这也正是区块链三种成本中最为重要的一项。对于一个公共的区块链系统来说,每一位成员都能添加数据。因此,为了辨别不符合要求的数据或是不实数据,我们需要规定一套共用的算法。

中本聪在2008年提出了一种解决方案:每一位将数据写入区块链系统的成员都要执行一个步骤,目的是录入信息,把信息传递给每一个成员,并验证信息的可靠性(即对信息的可靠性进行“投票”),而这一过程需要大量的计算资源。完成这一步骤所使用的最常用的算法是PoW。使用这种算法时,“矿工”们必须使用穷举法对每一条信息进行计算。每一个“矿工”的计算能力决定了他们的“投票权重”。这样一来,整个区块链系统就是高度民主的。使用PoW算法无需中心化的实体来分配投票权重,各成员可以自由加入。

“自由加入”能够大大鼓励人们使用区块链系统。过去,中心化的中介商不实施欺诈行为的动机在于,一旦不法行为被发现,其特许权价值会大打折扣。也就是说,他们行为的动机来自于预期的利润。如果某次篡改账本之所得超过了预期利润的损失,他们则有可能实施欺诈行为。而在区块链系统中则不存在所谓的特许权价值,因为每一位成员都能够自由地进入系统。区块链系统的成员会权衡单次攻击行为之所得与将某条信息写入区块链系统之成本。例如,某加密货币矿工会比较实施“双花”攻击所需的成本以及所得。因此,通过区块链成员的自由准入来实现去中心化,将会带来计算机资源的极大浪费,这也正是区块链三重困境中的一环。

“自由加入”还和区块链的第二个成本有关,即可测度性。如果区块链系统的用户不信任其他某个成员会如实报告区块链内容,该用户就必须将整个区块链全部存储下来,而存储成本即便是对于区块链这种有限吞吐量的系统来说也过于高昂。例如,比特币区块链的处理速度为每秒7笔交易,而整个区块链系统的容量高达250GB。简而言之,区块链的使用频率越高,完全实现去中心化记录数据的成本也就越高。

分叉竞争

除了成员的自由加入,区块链还允许第二种形式的竞争,即“分叉”——一名或多名成员想要改变区块链系统的规则,他们就会根据新的规则向旧的区块链中添加信息,而根据旧的规则,这些信息是不合法的。这时,区块链就会分叉成为新链和旧链。Bitcoin Cash的出现就是很好的一个例子。比特币区块链中的某些成员想要增加每个区块交易的数量上限,Bitcoin Cash作为一条新的区块链也就随之而生。

在新链出现时,就会产生所谓的“分叉竞争”。这种竞争的结果十分显著:现有账本中的数据会转移到新的账本上去。我们认为,如果信息是可转移的,那么各账本之间的竞争就是完全竞争。相反,中心化账本的用户则与账本相绑定,因为转而使用新的、不包含相同信息的账本的成本过高。网络外部性则会鼓励各单一账本进行这种“绑定”行为,新的账本也因此难以诞生。

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尽管“分叉竞争”会鼓励各成员之间的算力竞赛,但其也有不足之处。分叉竞争直接导致了区块链的第三重成本,即网络外部性的低效率。如果在区块链分叉之间的转换过于建议,区块链的稳定性将会受到威胁,区块链也就无法充分发挥网络的外部性。实际上,两大加密货币区块链,即比特币和以太坊,都经历过分叉——相当一部分成员放弃使用先有的区块链。

“所有”和“占有”

人们时常争论的一个问题是,比特币能否解决发展中国家和发达国家的所有权问题。关于区块链,人们常常忽视的问题在于,尽管区块链能够很好地执行所有权的转移,但其却无法保证占有的移交。例如,在房地产市场中,房屋的所有者是房产证书上写名的,但房屋的占有者却是实际居住在这栋房子中的人。买家在拿到房产证书之后还必须保证他能够实际占有这栋房子。宽泛地说,区块链能够记录人们需要履行的义务,但对于拒绝履行义务的成员的处罚,区块链则无能为力。区块链无法为用户遵守规则提供激励,而中心化的中间商则能够很好地履行义务——否则他们的声誉将会受到严重影响。

尽管在某些应用中,如加密货币,执法并非我们所需要考虑的问题,但在另一些应用中,执法却是相当重要的环节——尤其是金融领域。最为典型的例子就是区块链在房地产登记中的应用。目前,在世界范围内,瑞典、印度等国已经开始使用基于区块链的系统来进行房地产登记的管理。不论何时何地,政府都会参与到相关过程中。对于执法力度和政府支持的需求将会大幅度减少“分叉竞争”所能带来的利益。也许,当执法成为必要时,对于名声在外的实体来说,最好的选择就是遵守规则。

结论

区块链的“三重困境”着重强调了在设计分布式账本的过程中的一些经济考量。传统的账本是由单一实体所管理的,并不具备去中心化的特征。中心化账本的管理者有充分的动机如实“填写”,因为他不希望损害自己的预期利益和特许权价值。区块链能够通过成员自由准入和分叉竞争减少中心化中间商所收取的费用。然而去中心化的实现是以牺牲了效率为代价的。自由准入完全不顾及各成员的预期利益及特许权价值;账本的正确性完全依赖于PoW算法给予各成员的激励。分叉竞争便利了各账本之间的竞争,但也会导致区块链的不稳定,甚至造成账本过多的混乱情况。不仅如此,去中心化的思想也许无法实现:如果想让区块链合理高效运转,政府的法律监管以及法律执行是不可或缺的。

作者:Markus Brunnermeier,普林斯顿大学教授

Joseph Abadi,普林斯顿大学研究生

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翻译:彭永康

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