CN111275488A - 一种区块链中基于博弈论的算力协作方法 - Google Patents
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Abstract
一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，包括如下步骤，根据囚徒困境模型中的纳什均衡点设计激励机制与惩罚机制；激励机制中，矿工声明自己愿意处理的最低交易手续费，并按照价高者得的原则销售自己的服务，当挖到新区块后可获得该新区块和额外的经济奖励，新区块的利润根据矿工挖矿的成本进行调整；惩罚机制中，保证正向激励和负向激励的输入，通过负向激励限制收益矩阵中的不良行为，才能引导系统中各节点按照规则记账；通过设置门槛对希望参与系统的节点进行约束，各个参与系统的节点需要预先提交一部分抵押代币，在后期审计时，若发现节点有不良行为，则扣除抵押代币中。本发明通过设计激励机制和惩罚机制，使得矿工按照规则挖矿能够获得最大利益，并且采取截留策略的矿工能够被审查和惩罚。
Description
技术领域
本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种区块链中基于博弈论的算力协作方法。
背景技术
区块链作为比特币的底层技术，主要用于分布式地存储比特币的交易信息。区块链中的每个区块都包含若干的交易信息，矿工一旦挖到新的区块，就将其加入至区块链中，并主要以哈希加密的方式保证区块信息的不可篡改性，保证了区块系统的正常运行。区块链通过集成激励层，让矿工更加积极主动地去挖掘新的区块。如何设计高效的激励层成为区块链中的一个重要问题。近年来博弈论在区块链系统中的应用越来越多，囚徒困境是博弈论的非零和博弈中具代表性的例子，反映个人最佳选择并非团体最佳选择。囚徒困境这一经典理论证明，在特定的信息条件之下，合作虽然能得到高收益但也并非理性博弈参与者的最优选择。理性的参与者更加倾向于不合作，但在博弈得到修正之后，参与者的信息情况也随之发生了变化，其最优选择也会发生改变，最终达成合作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，利用囚徒困境模型中纳什均衡点设计原理设计激励机制和惩罚机制，使得矿工按照规则挖矿能够获得最大利益，并且采取截留策略的矿工能够被审查和惩罚。
本发明提供一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，包括如下步骤，根据囚徒困境模型中的纳什均衡点设计激励机制与惩罚机制；
激励机制中，矿工声明自己愿意处理的最低交易手续费，并按照价高者得的原则销售自己的服务，当挖到新区块后可获得该新区块和额外的经济奖励，新区块的利润根据矿工挖矿的成本进行调整；
惩罚机制中，保证正向激励和负向激励的输入，通过负向激励限制收益矩阵中的不良行为，才能引导系统中各节点按照规则记账；通过设置门槛对希望参与系统的节点进行约束，各个参与系统的节点需要预先提交一部分抵押代币，在后期审计时，若发现节点有不良行为，则扣除抵押代币中。
作为本发明的进一步技术方案，手续费是对矿工在区块链中处理交易所占用资源的补偿，发起交易的账户需要指定为这笔交易支付的手续费，矿工则可以声明自己愿意处理的最低交易手续费，因此，矿工只处理手续费高于最低值的交易且优先打包高交易手续费的交易。
进一步的，矿工挖到新区块，则成为了该新区块的临时决策者，具有决定放入区块的交易和交易速度的管辖权，矿工可以对收录的交易收取手续费从而起到激励作用。
进一步的，收益矩阵具体为：策略E和F的博弈模型，当两个个体都采用E时，各自获得奖励R；当两个个体都采用F时，各自获得惩罚P；当E策略个体遇到F策略个体时，前者收益为S，后者收益为T。
进一步的，通过自举机制各节点发现其他节点的异常检举，验证通过后，即可将对异常节点的惩罚奖励给检举节点。
本发明通过设计激励机制和惩罚机制，使得矿工按照规则挖矿能够获得最大利益，并且采取截留策略的矿工能够被审查和惩罚。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图；
图2为本发明的收益矩阵示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本实施例提供一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，包括如下步骤，根据囚徒困境模型中的纳什均衡点设计激励机制与惩罚机制；
激励机制中，矿工声明自己愿意处理的最低交易手续费，并按照价高者得的原则销售自己的服务，当挖到新区块后可获得该新区块和额外的经济奖励，新区块的利润根据矿工挖矿的成本进行调整；
惩罚机制中，保证正向激励和负向激励的输入，通过负向激励限制收益矩阵中的不良行为，才能引导系统中各节点按照规则记账；通过设置门槛对希望参与系统的节点进行约束，各个参与系统的节点需要预先提交一部分抵押代币，在后期审计时，若发现节点有不良行为，则扣除抵押代币中。
以下对本实施例的方法进行细化的阐述。
激励机制设计：如图1虚线以上部分①为了维护区块链生态的健康，区块链中交易的过程需要支付一定量的手续费，手续费是对矿工在区块链中处理交易所占用资源的一种补偿，即所要设计的激励机制。发起交易的账户需要指定为这笔交易支付的手续费；而矿工则可以声明自己愿意处理的最低交易手续费，矿工只处理手续费高于最低值的交易且优先打包高交易手续费的交易。过低的交易手续费会导致打包确认等待时间过长。交易费可以鼓励更加高效的合约代码，减少不必要的计算。②从经济学的角度来讲，交易的发起者们通过竞价向矿工购买了确认交易的服务，而矿工通过价高者得的原则销售自己的服务。因此拟通过经济学中的机制设计理论来指导矿工费率的设计。③当矿工们成功地挖到区块，他们成为了这个区块的临时决策者。无论是选择哪笔交易放入区块中，还是提高该笔交易的速度，他们都拥有完全的管辖权。他们可以对收录的交易收取手续费。这对矿工们是一种激励，因为他们除了能够获得挖到一个新区块的奖励之外(比特币的新区块奖励是25个BTC，以太坊是5个ETH)，还能得到额外的经济奖励。④为了让竞争公平，同时也确保每次不是同一批矿工挖到新的区块，并获得奖励，系统模型将阶段性调整挖矿的难度水平。这就确保挖到新区块的矿工是完全随机的。长远来看，挖矿是一个零和博弈，换言之，矿工通过挖出新区块而得到的利润终究将根据挖矿的成本来进行调整。
(b)惩罚机制设计：如图1虚线以下部分①为了保障系统模型的稳定运转，需要同时保证正向激励和负向激励的输入。需要通过负向激励限制收益矩阵中的不良行为，才能够引导系统中各节点按照规则记账。收益矩阵具体解释为：策略E和F的博弈模型，当两个个体都采用E时，各自获得奖励R；当两个个体都采用F时，各自获得惩罚P；当E策略个体遇到F策略个体时，前者收益为S，后者收益为T，如图2所示。②在本系统中通过设置门槛对希望参与系统的节点进行约束，各个参与系统的节点需要预先提交一部分抵押代币，在后期审计时，若发现节点有不良行为，则从抵押代币中扣除，该过程由智能合约执行，保障了机制的公平性客观性，任何一方都无权篡改或者否认。③除了系统本身对链中各节点进行审计的方法外，本系统设计的自举机制使各个节点相互监督，各节点发现其他节点的异常检举，验证通过后，即可将对异常节点的惩罚奖励给检举节点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，其特征在于，包括如下步骤，
根据囚徒困境模型中的纳什均衡点设计激励机制与惩罚机制；
激励机制中，矿工声明自己愿意处理的最低交易手续费，并按照价高者得的原则销售自己的服务，当挖到新区块后可获得该新区块和额外的经济奖励，新区块的利润根据矿工挖矿的成本进行调整；
惩罚机制中，保证正向激励和负向激励的输入，通过负向激励限制收益矩阵中的不良行为，才能引导系统中各节点按照规则记账；通过设置门槛对希望参与系统的节点进行约束，各个参与系统的节点需要预先提交一部分抵押代币，在后期审计时，若发现节点有不良行为，则扣除抵押代币中。
2.根据权利要求1所述的一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，其特征在于，所述手续费是对矿工在区块链中处理交易所占用资源的补偿，发起交易的账户需要指定为这笔交易支付的手续费，矿工则可以声明自己愿意处理的最低交易手续费，因此，矿工只处理手续费高于最低值的交易且优先打包高交易手续费的交易。
3.根据权利要求1所述的一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，其特征在于，当矿工挖到新区块，则成为了该新区块的临时决策者，具有决定放入区块的交易和交易速度的管辖权，矿工可以对收录的交易收取手续费从而起到激励作用。
4.根据权利要求1所述的一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，其特征在于，收益矩阵具体为：策略E和F的博弈模型，当两个个体都采用E时，各自获得奖励R；当两个个体都采用F时，各自获得惩罚P;当E策略个体遇到F策略个体时，前者收益为S，后者收益为T。
5.根据权利要求1所述的一种区块链中基于博弈论的算力协作方法，其特征在于，通过自举机制各节点发现其他节点的异常检举，验证通过后，即可将对异常节点的惩罚奖励给检举节点。
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