摘 要: 区块链技术是近年来备受关注的一项新兴技术，它以去中心化、不可篡改和透明等特点，为各个领域的应用提供了全新的解决方案。区块链技术的发展不仅对传统金融、物流、能源等行业带来了深刻的变革，同时也推动了数字经济和数字社会的快速发展。在区块链技术中，博弈论和经济学原理是其设计和运行的重要基础。通过博弈论和经济学原理的分析，可以更好地理解区块链中参与者之间的互动和利益冲突，并设计出合适的机制来促进参与者的合作和信任。除此之外，区块链技术还涉及到密码学、分布式系统和算法等多个领域的知识。这些知识相互交织，构成了区块链技术的核心和基础。随着区块链技术的不断发展和完善，它将会在更多的领域得到应用，推动数字化转型和创新发展。
关键词: 博弈论;经济学原理;密码学;分布式系统;区块链技术
Game theory and economic principles in the blockchain
Abstract:Blockchain technology is an emerging technology that has attracted much attention in recent years. It provides new solutions for applications in various fields with the characteristics of decentralization, imtamability and transparency. The development of blockchain technology has not only brought profound changes to the traditional finance, logistics, energy and other industries, but also promoted the rapid development of the digital economy and the digital society. In blockchain technology, game theory and economic principles are important foundations for its design and operation. Through the analysis of game theory and economic principles, the interactions and conflicts of interest among the participants in the blockchain can be better understood, and appropriate mechanisms can be designed to promote the cooperation and trust of the participants. In addition, blockchain technology also involves knowledge in many fields, including cryptography, distributed systems and algorithms. This knowledge is interwoven and forms the core and foundation of blockchain technology. With the continuous development and improvement of blockchain technology, it will be applied in more fields, promoting digital transformation and innovative development.
Key words:Game theory; Principles of economics; cryptography; distributed systems; Blockchain technology
区块链技术是一种去中心化的分布式账本技术，它通过多个节点之间的协作和共识机制来维护一个公共的、不可篡改的交易记录。区块链的本质是由多个区块组成的，每个区块包含了一定数量的交易记录和前一个区块的哈希值。
首先，区块是区块链中的基本单位，它包含了一定量的数据和相关信息。每个区块都有一个唯一的标识符，同时也包含了前一个区块的标识符，这样就形成了一个链式结构，即区块链。区块链中的数据可以是交易记录、身份信息、智能合约等。其次，节点是指参与区块链网络的计算机或设备。节点可以是矿工、验证者、全节点等。矿工负责进行区块的挖掘和记账，验证者则负责验证交易和区块的合法性，全节点则保存所有的区块链数据。
共识机制是区块链技术中的重要组成部分，它用于解决节点之间的信任问题。共识机制可以保证所有节点对区块链的状态达成一致，从而确保数据的安全性和可靠性。目前常见的共识机制包括工作量证明（PoW）、权益证明（PoS）、权威证明（PoA）等。
加密算法是区块链技术中的另一个核心概念，它用于保证数据的安全性和隐私性。区块链中采用了多种加密算法，包括哈希算法、公钥密码学、零知识证明等。这些算法可以确保数据在传输和存储过程中不被篡改和窃取。此外，智能合约也是区块链技术的重要组成部分。智能合约是一种自动执行的计算机程序，它可以在区块链上存储、管理和执行合约。智能合约可以实现去中心化的交易、数字资产管理、投票和治理等功能。
在区块链中，每个节点都可以参与到交易的验证和记账中，因此不存在中心化的控制机构。这种去中心化的方式保证了交易的公开透明和不可篡改性。同时，通过使用加密算法和共识机制，区块链也可以保证交易的安全性和可信度。区块链技术的应用非常广泛，从数字货币到智能合约，再到供应链管理和物联网等领域，都可以应用到区块链技术。例如，在数字货币领域，比特币是最早成功应用区块链技术的数字货币，它使用的是工作量证明（Proof of Work，PoW）机制。在比特币网络中，矿工通过解决复杂的数学难题来竞争获得记账权，解题过程称为挖矿。挖矿成功后，矿工将新的区块添加到区块链中，并获得一定数量的比特币作为奖励。另一个重要的应用是智能合约，它可以实现自动化的合约执行和资产管理。智能合约的原理是将合约代码写入区块链中，并在满足一定条件时自动执行。智能合约可以应用于各种场景，例如供应链金融、数字资产交易等。
总之，区块链技术的基础概念是由多个区块组成的链式结构，每个区块包含了一定数量的交易记录和前一个区块的哈希值。这种去中心化的方式保证了交易的公开透明和不可篡改性，使得区块链技术可以应用于各种领域。
- 区块链与以太坊等主流区块链系统的加密货币
作为支持智能合约的最流行的区块链，以太坊中内置了多种基于合约的加密货币。除了以太坊的本地加密货币ETH外，在以太坊的[1]中还部署了超过29.6万份加密货币合约。这些加密货币的市值很高。例如，ETH的总价值约为200亿美元[2]，而USDT的总价值超过40亿美元[3]。请注意，本文中所有加密货币的价格都是基于2020年9月[1]的统计数据。然而，并不是所有的加密货币都可以由用户来控制。实际上，加密货币的许多价值被永久锁定在某些账户中。例如，攻击者将他的特权在2017年升级，并破坏了Parity的多网站库合同，该合同锁定了存储在Parity钱包账户中的所有ETH。通过我们的分析，有203个钱包账户，超过515,035个锁定的ETH，价值超过1.92亿美元。许多用户仍然将加密货币到受攻击的钱包账户，导致更多的钱永久丢失。如果能够及时检测并提醒具有锁定加密货币的账户，用户可以减少经济损失。不幸的是，对以太坊锁定加密货币的系统研究仍然缺乏。为了填补这一空白，我们提出并开发了一种名为Clue（发现以太坊中的锁定加密Ur频率）的新工具，它可以发现价值超过2.16亿美元的锁定加密货币的三类账户。特别是，我们发现了两类由于合同破坏或攻击而锁定加密货币的合同账户，以及一类由于用户的不合理行为而锁定加密货币的EOAs（外部拥有账户）。请注意，调用使用锁定加密货币的账户不仅浪费系统计算资源，还浪费用户的钱。本文的主要贡献如下：(1)据我们所知，我们进行了第一个系统分析以太坊锁定加密货币的研究。我们提出并定义了三类具有锁定加密货币的账户，即一种eoa和两种智能合约账户。arXiv:2012.01370v1 [cs.2021年12月21日，光州、韩国李小七、陈婷、罗霞浦、王辰旭(2)我们使用一个名为Clue的工具来检测锁定加密货币的每一类账户。对于智能合约帐户，我们分析它们在StateDB中的帐户状态，并分析它们的历史交易，以发现损坏的合约。利用符号执行，我们分析了智能契约的运行时字节码，以发现被攻击的奇偶校验钱包契约。对于EOA，我们主要使用账户状态分析和事务分析来检测合同创建失败的EOA。(3)我们分析了与被发现的锁定加密货币相关的攻击/行为，这可以解释它们被锁定的原因，并帮助用户省钱。我们还进行了实验来评估其数量和准确性。Clue共发现加密货币的216,16186,551.12$值，所有发现的加密货币均永久锁定在以太坊。2以太坊背景及相关工作：以太坊是支持智能合约[5]的最流行的区块链系统。以太坊有两种账户，即EOA和合同账户[6]。EOA由用户通过其私钥进行控制，该私钥不存储任何代码。合同帐户由EOA或其他合同创建，它存储合同的运行时字节码。智能合约是在区块链[7]中部署和执行的一个程序。以太坊中的每个节点都运行一个EVM（以太坊虚拟机），运行时字节码将在EVM中执行。当用户调用智能合约时，她需要将气体交易发送到目标合约[8]的地址。合同运行时字节码的每个操作在EVM [9]中执行时会消耗特定数量的气体。开发人员/用户还可以通过执行自毁操作[10]来破坏已部署的智能契约。
- 点对点的电子现金系统
纯点对点版本的电子现金系统将允许直接从一方在线付款到另一方，而不经过一个金融机构。数字签名提供了部分的解决方案，但如果仍然需要一个可信第三方来防止双花，就将丧失意义。我们基于点对点网络提出了双花问题的解决方案。点对点网络添加时间戳的方式为将交易的哈希值添加到一条不断增长的链中——该链采用基于哈希的工作量证明方式进行增长，修改记录必须重新进行工作量证明。最长的链不仅作为观察到的事件序列的证明，也作为自身来自最大算力池的证明。只要点对点网络的大部分算力被合作节点掌握，他们就能够超过攻击者，生成最长的链。该网络本身需要最小的结构，其中的消息以尽力而为的方式广播，节点可以随意离开或重新加入网络，并接受最长的工作量证明链，以此确证他们不在网络期间发生的事[11]
点对点的电子现金系统是一种基于区块链技术的支付系统，它允许用户直接进行点对点的电子货币交易，无需第三方中介机构。这种系统具有许多优点，包括去中心化、低成本、快速便捷和全球性。
首先，点对点的电子现金系统采用了去中心化的特性，即没有中央机构控制用户的资金和交易。所有参与者都是平等的，他们可以通过自己的数字钱包直接发送和接收电子现金。这种去中心化的特性确保了用户的交易安全和隐私，降低了信任成本。
其次，点对点的电子现金系统可以大幅降低交易成本。由于没有中介机构，交易过程中的中间费用大大减少。传统的支付系统通常涉及银行手续费、支付网关费用等，而在点对点的电子现金系统中，用户只需支付极低的交易费用或根据市场供需决定交易费用。这使得小额支付变得更加经济实惠。
第三，点对点的电子现金系统具有快速和便捷的特点。用户可以直接发送和接收电子现金，无需经过繁琐的银行程序和支付网关。这样可以提高交易的速度和效率，尤其对于跨境支付来说，传统金融系统通常需要较长的处理时间和高昂的手续费，而点对点的电子现金系统可以实现快速的国际支付。
最后，点对点的电子现金系统具有全球性的优势。它可以实现跨国、跨境的电子货币交易，促进全球贸易和资金流动。无论是个人还是企业，都可以通过这种系统方便地进行国际支付和结算，打破了传统金融体系中的地域限制。
然而，点对点的电子现金系统也面临一些挑战。首先是安全性问题，虽然区块链技术本身具有较高的安全性，但仍然存在黑客攻击、钓鱼等风险。因此，需要采取有效的安全措施，如多重身份验证、加密通信等，确保用户的资金和交易安全。
其次是可扩展性的问题，随着用户数量和交易量的增加，区块链网络可能会面临性能瓶颈。为了解决这个问题，需要不断优化和升级区块链技术，提高系统的吞吐量和扩展性。
最后是监管合规性的问题，点对点的电子现金系统可能面临监管机构的合规要求。各国政府和监管机构对于数字货币和区块链技术的监管政策尚不完善，因此需要在法律和监管方面进行进一步的探索和完善，确保系统的合规性和稳定性。
总之，点对点的电子现金系统通过区块链技术实现了去中心化、低成本、快速便捷和全球性的电子货币交易。这种系统具有许多优点，但也需要克服安全性、可扩展性和监管合规性等挑战。随着技术和监管的不断发展，点对点的电子现金系统有望在未来得到广泛应用。
- 区块链和数字货币的内涵
目前，数字货币尚没有公认的标准定义。从广义上讲，数字货币泛指一切以电子形式存在的货币。狭义的数字货币一般特指以非对称密码技术为基础的“密码货币”，这也是本文的主要研究对象。按照数字货币的发行者不同，可以被分为私人发行、不受法律保护的私人数字货币(比特币、以太币等)和中央银行发行并进行监管的法定数字货币（央行数字货币）[12]。
随着计算机和互联网技术的迅猛发展，除了数字货币外，还出现了多种新的“货币”概念，如虚拟货币和电子货币。三者概念既有不同也有重合之处，法定数字货币和电子货币因均由央行发行容易被混淆，私人数字货币和虚拟货币因均由私人机构发行容易被混淆[13]。我们首先对这些概念进行区分，以界定本文所研究的数字货币的范围。
电子货币和法定数字货币。1）电子货币是指法币的电子化，即纸币在银行或其他相关金融机构将法定货币电子化和网络存储和支付的形式，并没有创造新的货币类型，只是现有货币的电子形式[14]。按照其发行主体的不同又可分为银行卡、储值卡（如公交卡、购物卡）和第三方支付（如支付宝、财付通）等。2）法定数字货币本身是货币（属于M0的范畴），与纸币、硬币共同构成现金，不仅仅是支付工具，如中国央行即将发行的央行数字货币。
虚拟货币和私人数字货币。1）虚拟货币通常指基于网络的虚拟性，由网络运营商提供发行并应用在网络虚拟空间的类货币，如腾讯公司发行的Q币，各大网游公司发行的游戏币等，一般只在自身生态内流通，政府出于稳定金融体系的目的规定其不可与法币双向流通。2）私人数字货币是指无发行主体或私人机构发行的可以被用于真实的商品和服务交易的“货币”，其不仅仅局限在虚拟空间中，如比特币、以太币等[15]。
区块链：多种技术的集大成者
数字货币的产生及应用涉及复杂的底层技术，在梳理其发展历史之前，通俗的理解这些技术是必要的。
与名噪一时的比特币等数字货币一起声名鹊起的，莫过于区块链技术。也正因为区块链经常与比特币一起出现，所以很多人容易将两者混淆，更有甚者认为区块链就是比特币[16]。
事实上，比特币只是区块链技术的一个具体应用，区块链不仅可应用于比特币等数字货币，还可以应用于所有数字化的领域，如数字票据、征信、政务服务、医疗记录等。数字货币也不一定应用区块链技术，我国央行相关人员也多次指出“法定数字货币未必使用区块链技术，区块链只是央行数字货币备选的底层技术之一”。那么，区块链技术究竟是什么呢？
当前，对于区块链的定义，业界尚未有唯一的明确答案。
从形式上看，区块链（BlockChain）是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构。每个区块（Block）主要包含三个部分：1）数据信息，具体的信息类型与区块链协议规定相关。例如，在比特币系统中是转账信息，包括付款人、收款人、比特币数量等。2）哈希值，表明区块内包含的所有信息。3）哈希指针，包含上一个区块的哈希值，表明上一个区块的信息。哈希指针可以将区块一个个连接起来形成“区块链”。
从技术本质上看，区块链可以理解为一个由多个节点共同维护、能够系统运转的数据库储存系统。它是多种技术的集大成者，包括去中心化技术（P2P网络技术和分布式存储）、信息加密技术（密码学哈希函数和非对称加密技术）、共识机制（拜占庭容错算法、工作量证明机制、权益证明机制）等[17]。
References:
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