觀點：論比特幣網絡安全預算

作者: Paul Sztorc翻譯 & 校對: 安仔Clint & 阿劍

本文旨在探討比特幣抵御 51% 攻擊的能力（即比特幣的 “安全預算”）。礦工之間的激烈競爭使得系統無法從一個網絡中徵收足以維持安全預算的交易費用，因此我們應該從所有的支付市場中取得交易費。

本文是 “兩類區塊空間需求” 以及 “構建於比特幣之上” 演講的延續性討論，分析立場較之舊文更為經驗主義。

1. 何為“安全預算”

比特幣的 “安全預算” 是指我們每年付給礦工的資金（換言之每年花在挖礦上的錢，二者沒什么不同）（譯者注：在會計上兩者不相等，但在經濟學上兩者意義相同）。當安全預算不高時，可以以很低的成本發起 51% 攻擊。比特幣 2018 年的安全預算約為每日 700 萬美金。由此推知，比特幣系統一年的維系成本（永不停歇的 51% 攻擊軍備競賽）不會超過 26 億美金。

2017 年美軍的國防預算約為 5900 億美金，而 FED 的年度運作支出也到達了 57 億美金。比較來看，26 億的安全預算還是太少了。

2. 區塊獎勵

萬幸，我們可以寄希望於 區塊獎勵 的價值提升帶給我們更高的安全保障。雖然不管比特幣的法幣價格有多高，區塊獎勵總是每隔四年就減半一次（相當於按照 0.84 的因數逐年遞減），但只要比特幣每年的升值超過 19% ，就足以抵消產量減半帶來的區塊獎勵縮水的影響。站在歷史的角度看，比特幣的年均升值要遠高於 19% （能高達 70% ），因此可以肯定，比特幣的安全預算能隨着時間而不斷增長。

當然，比特幣的幣價終有一天會停止增長。雖然比特幣設計得相當成功，它最終也很有可能停滯在 1.077 的年價值增長上 [1]，這個數字是當前世界上所有貨幣的名義價值增長率。

下表給出安全預算的增長趨勢以及最終到達拐點後的下降：

上表描繪了比特幣安全預算的變化趨勢，各行代表不同的年份。其中理論最大匯率上限取自 Game and Watch 的論文。表中估算的市場匯率由歷史數據和增長因子計算所得，同時為了更快地達到理論上限而進行了一些額外的處理。美國國防預算一列通過維基百科的數據估算所得。“安全比例” 是指從國防預算中劃出多少的比例就可以成功摧毀比特幣。上述所有數據都以美元名義表示。

“冷漠期” 是指比特幣雖然脆弱，但是僅有一小撮攻擊者愿意費心發起攻擊，而絕大多數力量則根本不在意比特幣這個新生事物。“健康期” 是指發展壯大後的比特幣有能力抵御來自超大財團的惡意攻擊。最後的 “消亡期” 指代黯淡結局，比特幣最終還是會被輕易發起的 51% 攻擊擊沉。

3. 交易費

I. 理想的 “交易費壓力”

衆所周之，交易費的設計就是為了解決這一難題。正如 Greg Maxwell 所強調：

交易費壓力是系統有意設計的一部分，就目前來看是最好的解決方案，對比特幣系統的長遠生存至關重要。

他後來提出過一個著名的觀點：

從我個人來看，我確實相信市場活動可以不借助通脹、自行給出足夠的費用來維持安全性。

這樣的觀點（對 “交易費壓力” 的需求）十分普遍。Roger Ver 曾經從其它比特幣研究者那裏引用過類似的觀點，雖然其目的是對持異見者的政治詆毀，但引用的觀點還是十分准確。

II. 二重性

自比特幣問世以來，其二重性（作為貨幣單位的屬性，以及作為支付手段的屬性）就一直令許多人困惑不已。

通常，貨幣學家和經濟學家會忽略比特幣的支付手段屬性（斥責比特幣沒有 “內在價值”）。商人和銀行家則往往忽視了比特幣的貨幣單位屬性（認為購买比特幣是無比天真的一種投資），然後抱着撈一筆就跑的心態來收割 “區塊鏈” 概念的價值。

比特幣的二重性困局同樣體現在當下的 “擴容爭論” 中，大家的討論聚焦於究竟是 “交易媒介” 重要，還是 “價值存儲” 的使用場景更為重要。

同時我認為在遠期的安全預算分析中，比特幣二重性的困局依然存在。考慮下表：

收益來源區塊獎勵（12.5 BTC）交易費資源單位… BTC…區塊空間價格單位… 每個 BTC 的美元購买力平價…每字節的區塊空間的美元購买力平價如果比特幣價格上天了……安全預算隨之上升…安全預算 不變口號價值存儲交易媒介標語“數字黃金”“P2P 電子現金”

雖然區塊獎勵和交易費都屬於 “安全預算”，但兩者可以說是風馬牛不相及的兩種東西。區塊獎勵和交易費的差異就像是 “2017 年 VISA 的總利潤” 和 “2017 年 M2 的總增長” 之間的差異。VISA 的利潤反映了 VISA 和其競爭者相比（萬事達卡、自動清算中心、西聯匯款等等）為其用戶帶來的更優服務的價值，而 M2 的改變則截然不同，它反映了包括選舉結果、公衆意見、商業周期、聯邦政策等等在內的其它因素。把 M2 和日元做對比也許還不算出格，但要是把它跟萬事達卡去比可就太誇張了。

III. 真是 “用比特幣” 付交易費嗎？

交易費是用比特幣作為單位進行計價的。但是和區塊獎勵不同在於，手續費的多少會隨着比特幣的匯率波動而改變。隨着比特幣匯率上升，現時 聰/字節 的交易定價會變得過高，用戶不會愿意按照這個定價支付交易費用（然後實現 聰/字節 名義價格的下調）。

所以說交易費不是真的在 “按比特幣定價”，盡管比特幣協議一直嘗試誤導用戶按照這個邏輯支付交易費用，但市場行為並沒有這樣發展。交易費事實上是按照購买力來定價，當下（比特幣化到來前的蓬勃發展期）可以說是以美元來體現的。

因此舉例來說，“在 2017 年 12 月，比特幣的交易費相當於 28 美元” 的觀點是沒什么問題的。相反，如果說比特幣的交易費 “高達 .0015,0000 BTC”，那就是沒有理解當下交易費真正的定價規則。因為如果比特幣的價格升值了 10 倍 [2]，此時交易費會順勢下降到 0.0001,5000 BTC 。

IV. 激勵產物

無論什么時候，只要商品的價格上漲，企業家們就會想方設法增加生產。（持有者總是會設法進行交易，但這一塊暫時不在本文討論的範圍之內）

衆所周知比特幣的數量上限被定在了 2100 萬個。目前比特幣的生產速率（即）為每個區塊 12.5 個比特幣，這一速率會持續到下一次產量減半。

除了比特幣之外，另一種商品 “比特幣區塊中的字節” 也被設定了上限。起初區塊大小被限制在了後來被廣泛討論的 1MB，現在則被設置為約每區塊 2.3 MB 。

正如前面所提到的：只要區塊變得更有價值，企業家們就會想辦法生產更多區塊。

有一種方法是重啓舊的、邊際租金更小的舊礦機。隨着算力的加入，區塊的生產速率能臨時加快一些。當然隨着新的難度周期調整，區塊的產出速率會回歸到正常（每 10 分鐘產出一個區塊）。作為另一種出路，企業家們會去挖山寨幣。

V. 作為替代品的山寨幣

山寨 “幣” 是比特 “幣” 的拙劣替代品。每一種形式的貨幣都不可避免地處於和其它貨幣你死我活的競爭當中：貨幣有很強的網絡效應；可辨認的屬性對於貨幣的鋪开使用有着超线性的促進作用；交易過程中由匯率引起的代幣轉換會十分不便。因此人們真正需要的是比特幣，每個人都想把其他錢幣丟進歷史的廢墟中！

不過要是考慮交易費和 “比特幣區塊中的字節” 的高額售價，就會出現很微妙的轉折：山寨幣的區塊空間可以算作比特幣區塊空間的良好替代品。不過這樣的需求不影響人們繼續追求比特幣，只有少部分用戶愿意在买東西的時候把比特幣當作支付手段。這張來自 2013 FINCEN 國會質詢的圖片也許能解釋清楚這一點：

通過區塊鏈支付手段發送的幣總是可以調整的，人們可能發送價值 “20 美金” 的 LTC；也可能發送價值 “1 BTC ” 的狗狗幣；或者價值 “一個三明治” 的 EOS。在 “交易所”（例如：Coinbase、ShapeShift、SideShift、BitPay、LocalBitcoins、多幣種錢包、CC ATMs 等等）的幫助下，人們可以輕易使用不同形式的幣進行支付。

進一步說，即使是那些硬核的比特幣原教旨主義者也偶爾會明白地承認這一（真實的）假設 [3]，即山寨幣的支付手段是比特幣支付手段的替代品。在 2017 年底交易費飆升的時候，許多人都談及這一觀點：

• Samson Mao

• Francis Pouliot

• “作為支付手段的數字貨幣”

VI. 對競爭性支付手段的需求

目前來看，本應發揮核心作用的 “交易費壓力” 开了小差。

下圖是以比特幣定價的交易費（圖源自這個網頁）：

這個圖則是美元計價的交易費用（圖源自此網頁）：

可以看到交易費壓力的作用七零八落。目前一筆典型的比特幣交易需要花費約 30 到 40 美分 — — 比 VISA 交易要便宜的多。

比較一下歷史數據，以 90 天為周期求移動平均值…

… 下面兩張圖比較：

我們可以看到比特幣在 2017 年 5 月跨過了“1 美金交易費紅线”，這一趨勢和山寨幣的崛起相一致。同樣可以看到 2017 年底 “交易費壓力” 的迅速消失，然後再小幅度顯現。最終可以看出，這種壓力的釋放和比特幣網絡中交易量的驟減（史無前例的降幅）相一致。

對我而言，以上數據證明了用戶心甘情愿付高額比特幣交易費的理論是錯誤的。事實上，他們只是不情愿地曾經付過高額交易費，並且僅局限在短暫的泡沫時期（人們害怕踏空）。

如果人們會付高額比特幣交易費用的理論被證僞，那按照美金來計價，將來的交易費也不會比今天的交易費高到哪裏去。

根據 blockchain.info 的數據，過去 12 個月的交易費總價為 7000 萬美金。（ 12 個月以前這一數據為 7 億 7 千萬美金）

回過來再看看上面的圖表，交易費用的總額簡直微乎其微。畢竟總價 7000 萬美金的交易費按照上圖的單位（10 億）來表示僅為 0.07 。

如果用戶對交易費的價格敏感，並且只愿意出盡可能低的交易費，那我們該怎樣提高總共的交易費用呢？

VII. 其余交易費來源

a. 閃電網絡

閃電網絡（如果落地成功）能把許多 “真實場景的交易” 裝進兩筆鏈上交易中。

這一成果的直接影響是降低鏈上交易費用，但從長遠角度看反而可以增加交易費總額。閃電網絡通過增加每一筆鏈上交易的效用（一筆鏈上交易完成了多筆交易的工作），使每一個用戶都愿意為鏈上支付更多的交易費。

那閃電網絡究竟能把交易費總額帶到多高呢？

目前任何觀點都只是猜測。我就認為閃電網絡不可能把交易費總額提高到兩個數量級以上。

第一，仍然需要創建鏈上交易並且周期性地維護閃電網絡。因此仍然需要支付鏈上交易費的閃電網絡用戶依然會想方設法地降低這筆支出。同時山寨幣完全可以建立自己的閃電網絡（反正抄閃電網絡和抄別的代碼沒什么不同）。這種閃電網絡之間的競爭和不同區塊鏈之間的競爭其實一摸一樣。

這裏要注意，根據定義，付給閃電網絡中繼節點 [4] 的交易費並不會付給礦工。因此根本不會出現所設想的多筆閃電網絡交易費“聚合”成一筆大的鏈上交易費的情形（因為不符合經濟效益）。

第二，閃電網絡的用戶體驗總會比鏈上用戶的體驗差。閃電網絡需要交互，即每個用戶都必須在线並進行諸如 [籤名交易] 之類的操作才能到账收款。這同時意味着用戶在閃電網絡中的夥伴有可能造成不便（例如他們宕機不回復或者電腦真的着火了），甚至直接擾亂用戶的正常使用。雖然閃電網絡的巧妙設計使其引入的風險降到了最低，但歸根結底還是會影響用戶體驗。自然而然，不堪麻煩的用戶也很容易從主鏈上的閃電網絡交易轉向使用山寨幣上的鏈上交易。

b. 合並側鏈挖礦

合並挖礦的側鏈能完成山寨幣的所有功能，但不需要購买新的代幣。因此這一方案下的匯率風險極低，並且能提供良好的用戶體驗。

除此之外，合並側鏈挖礦會把所有收到的交易費發給比特幣礦工。利用合並盲挖技術，這一過程無需用戶或礦工再額外運行側鏈節點軟件。

一組由大區塊組成的側鏈可以處理大量交易。在下一節中，我會假設某一條側鏈網絡完全取代了 VISA （僅僅是 VISA ），並由此得到了 VISA 所有的交易費利潤。VISA 只是整個支付市場（包括支票、西聯匯款、蘋果支付等等）中的一小部分，但已經可以說明問題。

VIII. VISA 交易費收入

我本以為 VISA 主要通過用戶支付資金的利息作為主要收入，但通過查詢相關資料，事實完全不是想當然那樣。

他們最近年報中的第40頁顯示：

我們的運作利潤主要源於用戶用 VISA 購买產品或者服務時所使用的 VISA 支付手段，即來源於 VISA 網絡中所處理的交易。我們不會，也不可能犧牲自己的信用來從用戶在 VISA 產品中放置的資金來獲得利息或收益。

所以 VISA 的主要利潤還是來源於交易費。這樣一來下文的對比順理成章。

VISA 總利潤從 2013 年的 117 億 7800 萬美金增長到 2017 年的 185 億 3800 萬美金。增長速率約為每年 12% 。

假設按這樣的勢頭增長，可以得到下圖：

上表是上文中的 “安全預算表” 加入了新的一欄：VISA 交易費。這些交易費加上基礎的區塊獎勵，算得了最終的新安全預算。

這樣的安全預算從長遠角度和大局上看都更加安全。

結論

抵御 51% 攻擊需要比特幣有高 “安全預算”。今時今日的交易費收入遠遠不夠，我們必須確保未來交易費總額能提高到足以給付 “安全預算”。

雖然提高價格（例如提高 聰/字節 的交易費率）一定程度可以提高收入，但很不幸由於諸多鏈之間的競爭，盲目提高交易費率只會遭到市場的反撲，適得其反。

更好的方法是一口吞下整個支付市場，把所有的交易費收入收入囊中。利用合並側鏈挖礦，可以在不損害去中心化的前提下達成這一目標。

腳注

[1]. 這一數據是通過 1.077 = (25.94/5.85)^(1/20) 算得的。可以看到 1.077 比所需 1.19 的 “停滯速度” 要低。[2]. 我是指如果 2017 年底的 “泡沫” 中， USD/BTC 的價格直接暴漲 10 倍多。換言之，如果比特幣在 2017 年 1 月只是 9000 美金，接着直接漲到了 190,000 美金。[3]. 我清楚地記得有好多例子，但是（在我放棄之前）只找回了以下這些。如果你找到或者記得別的例子，請一定給我發消息。如果實在沒有更多例證的話，最終我會刪掉這一段。[4]. “付給閃電網絡轉發器的交易費”，此處是指用戶（鏈下）支付給維護着閃電網絡支付路由的閃電網絡節點的費用。

原文鏈接: http://www.truthcoin.info/blog/security-budget/

鄭重聲明：本文版權歸原作者所有，轉載文章僅為傳播信息之目的，不構成任何投資建議，如有侵權行為，請第一時間聯絡我們修改或刪除，多謝。