一文探索 Wanchain 星系共識—經濟激勵機制

經濟激勵機制是維持共識正常運轉的源動力，本文將深入介紹 Wanchain 星系共識經濟激勵機制的設計原理、考慮和重要作用。

原文標題：《Wanchain 星系共識探索 05—經濟激勵機制》
撰文：Wanchain 萬維鏈

在上一篇解讀文章中，我們介紹了星系共識的 委託機制，委託機制的設計與應用是爲了給少量權益持有者一個參與共識的機會，也是希望表現良好、性能優異的節點可以代表更多的權益發聲。我們知道，一個區塊鏈系統本身也是一個節點網絡的生態系統，共識是維持生態系統正常運轉和發展進步的驅動力，而什麼是維持共識正常運轉的源動力呢，那就是經濟激勵機制，本文將深入介紹 Wanchain 星系共識經濟激勵機制的設計原理、考慮和重要作用。

1 經濟激勵機制的重要意義

經濟激勵機制是共識協議設計的核心部分之一，一個合理的經濟激勵機制之於共識協議就如同共識協議對整個區塊鏈生態系統一樣，有着極其重要的意義，它是激勵共識節點誠實運轉、抑制惡意行爲的經濟運行體系，是建立在技術基礎之上的經濟驅動力。

狹義上看，經濟激勵機制是維持節點運行、保證鏈安全和鏈活性的基本保障。

我們知道，對於區塊鏈系統來講，共識節點負責打包交易、生成區塊，承擔着鏈發展延續的重任，是保證鏈安全的關鍵，也是維護鏈活性的主體，所以在共識協議的設計過程中，大量的技術手段被反覆研究和實踐，核心目的就是要建立一個健康高效的共識運行體系。我們在前面的解讀文章中從重要模塊組件的角度入手，介紹了共識設計中的思想和原理，在技術上給出了形象具體的解釋說明，但站在整個共識設計的外沿我們發現，其中有一個至關重要的問題我們還沒有提及，那就是在這樣的協議設計下，節點爲何要參與其中，是什麼驅使節點維護區塊鏈系統呢？這就是共識設計中經濟激勵機制需要發揮的作用，它爲共識節點注入了利益驅動力，讓節點在運行共識協議的過程中獲得經濟獎勵，這部分獎勵需要覆蓋節點維護運行的成本，同時需要有額外部分作爲節點的收益，這樣節點纔可能在參與共識中有利可圖，纔會有意願去維護系統的發展運行。一個好的經濟激勵機制設計，是鼓勵共識節點誠實運行的正能量，它會將誠實節點的利益最大化，只有忠於協議的行爲纔會讓節點收益最高，同時令惡意行爲成爲損害節點利益的原罪，如此從經濟環境上營造協議健康運行的良好氛圍，讓共識節點積極主動的承擔起保證鏈安全和鏈活性的職責，保障了整個系統的健康發展。

廣義上看，經濟激勵機制是區塊鏈生態運轉、承載價值流通的基礎支撐。

經濟基礎決定上層建築，在整個共識協議的體系之中，經濟激勵機制起到了支撐性作用。當前，區塊鏈技術正在推動信息互聯網向價值互聯網轉變，以比特幣來說，他的出現建立了一個去中心化的價值體系，將價值的定義擺脫中心化的控制，轉換成共識意義下的價值存在。我們知道，價值重在流通，只有可以自由流通的價值纔有其自身存在的意義，比特幣中的經濟激勵機制是產出價值的源泉，節點通過記賬工作獲得價值，同時又在記賬工作中完成了價值的傳遞和流通，這就讓整個價值體系形成了完整的閉環，擁有了迭代延續的活力。由此可見，經濟激勵機制是推動區塊鏈生態系統的動力之源，它激勵着共識的運轉，共識承載着價值的流通，而流通賦予了價值意義，有意義的價值再反補經濟激勵機制的運行，在這個完整的閉合流程中，經濟激勵機制既是起點又是中繼，是整個價值體系的點火器和助燃劑，起到基礎支撐性的作用。

2 經濟激勵機制需要考慮的幾個基本問題

說明了經濟激勵機制的重要意義，我們知道了一個好的經濟激勵機制是要鼓勵誠實行爲、抑制惡意行爲，那麼在設計中需要考慮哪些基本問題呢？

哪些主體需要被獎勵？

顯然，我們既然設計共識協議中的經濟激勵機制，自然是要獎勵共識節點，然而在不同的協議設計下，共識節點的範圍和外延也並不相同。

以比特幣和以太坊爲首採用工作量證明（PoW）共識協議的系統裏，「挖礦」或者「礦工」是一個耳熟能詳的概念，而這些節點之所以被稱爲「礦工」，是因爲他們提供了算力進行 hash 運算，這樣的共識中，只有這部分節點爲共識做出了貢獻，所以他們可以在每個自己提出的區塊中給自己發放一定量的獎勵，當然後續以太坊共識的開發中爲了獎勵那些雖然提出了合法區塊，但最終卻沒被選中的區塊提出者設定了「叔塊」的概念，並給予了少量的獎勵，以表示對他們工作的認可，這裏不進行詳細解釋，感興趣的讀者可以參考 V 神的文章 https://blog.ethereum.org/2014/07/11/toward-a-12-second-block-time/。

在 Ouroboros 和 Dfinity 等採用權益證明（PoS）共識協議的系統裏，參與共識的就不僅僅是提出區塊的這些節點了，我們在第 2、3 篇解讀文章中都有反覆強調，爲了在共識協議中引入熵，必須要有一個可信的隨機源，而採用某些歷史數據的組合運算得到的只能是僞隨機源，所以這裏就需要有一組節點專門來產生隨機數，這些節點的工作也是共識中必不可少的一部分，他們當然也就是需要被獎勵的共識主體之一，也就是說，在這種類型的協議中，被獎勵的主體有區塊提出者和隨機數生成者兩類節點。

在 EOS 和 Cosmos 等採用拜占庭容錯（BFT）共識協議的系統裏，參與共識的節點需要爲候選區塊進行投票，只有獲得一定比例投票的區塊纔會被確認合法，其中候選區塊的提出也是由這些共識節點輪流負責或概率性選擇進行，所以相對簡單的，在這類共識協議中，需要被獎勵的主體就是這些負責投票的節點。

獎勵來源，如何保證獎勵的持續性？

對於獎勵的來源，一般分爲兩種。一種是類似於比特幣，在系統運行初始時就設定好了獎勵的總額，然後按照分階段等比例遞減的方式釋放，在每個區塊中自然添加固定數額的獎勵，這也是「挖礦」說法的來源；而另一種往往在 PoS 的共識協議中出現，常是由基金會拿出一定量的初始資金用於獎勵共識，這部分資金的釋放也是採取分階段等比例遞減的方式進行。

顯然，我們上面討論的都是無增髮狀態下的獎勵來源，我們不對增發獎勵的情況進行討論，因爲沒有依據的增發只會稀釋獎勵的價值，對整個生態系統的價值體系造成傷害。而上面的兩種方式很顯然是無增發的，這種情況下，在生態系統建立健全的過程中，價值是在無形之中被提高的，也就維護了價值體系的穩定。然而，我們可以看到，這種獎勵是隨着時間自然減少的，會不會出現運行時間越久，共識節點積極性越差的情況呢，這就是如何保證獎勵的持續性。這個問題在設計中必然是要考慮的，除了調整獎勵變動比例和變化週期等參數的方法之外，最重要的是，獎勵除了上述固定來源之外，還有每個區塊中包含交易的交易費，這些交易費是由交易發起方爲共識節點記賬工作提供的報酬，隨着生態系統的完善、交易的增多、價值的增長，這部分報酬將逐步成爲獎勵的主體，成爲支持共識運行的持續動力。

如何保證獎勵的公平性？

談到獎勵的公平性，這是一個很寬泛的概念。我們在星系共識的黃皮書中提到經濟激勵機制的基本原則，第一條就是貢獻越多、獎勵越多，這是一個自然合理的要求。舉例來說，如果節點參與共識，然而報名之後卻什麼工作都不做，既不在自己該提出區塊時去打包交易構造區塊，又不在自己該參與隨機數生成的時候去完成信息提交，那麼這種懶惰的節點顯然就不應該被獎勵，否則就是對其他兢兢業業完成工作的共識節點的不公平，所以在進行獎勵的時候就要有一個評判的標準，要對節點參與共識的行爲有一個評定，這也是我們在星系共識中提出活性係數的概念，依據活性係數，我們爲積極完成好工作的節點提供應得的獎勵，而那些消極怠工的節點將被扣除部分甚至全部獎勵，這樣就營造了一個公平合理的良性競爭環境，確保共識協議的健康運行。

如何在經濟激勵中權衡委託機制？

在上一篇解讀文章中我們形象具體的介紹了星系共識中的委託機制，強調了完整的委託機制降低了 PoS 共識參與的門檻，對整個共識的實用性和安全性都具有重要意義。那麼對於委託機制中的經濟激勵該如何設計呢？我們從委託機制的意義入手來思考這個問題，首先它是爲了降低共識參與門檻，也就是給少量權益持有者一個參與共識的機會，相當於給自身的權益尋找代理，自己並不運行節點，那麼他們就應該給被委託人提供代理的手續費用，所以我們設置了委託費率，這些委託人需要從獲得的獎勵中拿出一部分給被委託人，作爲代理的報酬。同時，我們必須思考另一個問題，當被委託人接受了大量權益委託，這個時候雖然其自身持有的權益並不多，但他在共識中的話語權卻很大，舉例來說，如果一個被委託人自身只有 10 萬的權益，卻接受了 100 萬的權益委託，那他在協議運行中就代表了 110 萬的權益，這就帶來了一個很直觀的問題：這個被委託人可能願意冒着自身少量權益受損的代價去做出惡意行爲以企圖獲得更高的收益，這顯然是我們不願意看到的，所以我們在委託機制的激勵中設置了「天花板」的概念，直觀來講就是爲可接受委託額設置了上限，我們並不直接制止超過上限的委託行爲，但是我們從經濟激勵中添加了控制的元素，簡單來說就是，如果一個被委託人自身持有 10 萬的權益，我們給他的被委託額度也將是 10 萬，這就是「天花板」，在被委託權益值不大於 10 萬的情況下，獎勵是正常進行的，如果超過了這一額度，那麼獎勵將被減少，直至被委託值超過 20 萬獎勵被減少歸零，我們希望通過正常的市場行爲來調節委託機制的運轉，既體現了委託的意義，又控制好安全的風險，在經濟激勵機制設計中做好對委託機制的權衡。

3 常見的經濟激勵方式

說明了經濟激勵機制的重要意義和需要考慮的幾個基本問題，我們來講講經濟激勵有哪些常見的方式。一般來講，經濟激勵機制常有兩種方式，即正向鼓勵和反向抑制。

正向鼓勵，鼓勵的是忠於協議的誠實行爲。

這種方式比較直觀也好理解，簡單來說就是，對於那些按照協議要求嚴格完成自身工作的行爲，我們會通過發放獎勵的方式進行支持，例如，在星系共識中，參與並完成每輪隨機數生成的 RNP 節點，我們給予相應的獎勵，參與並完成祕密信息序列（SMA）共享的 EL 節點，我們給予相應的獎勵，在自身負責的 slot 中打包交易提出合法區塊的 EL 節點，我們給予相應的獎勵，這就是正向的鼓勵，是刺激協議良性運行的推動力。

反向抑制，抑制的是不良企圖的惡意行爲。

這種方式都是出於保證安全性的考慮，希望能夠從利益驅動角度消除作惡的動機。抑制的方式往往也有兩種，一種是常見的 slash，也就是懲罰，這種方式往往需要有一個監督的體系配合，需要有惡意行爲的證據提交，再基於這些證據對節點惡意行爲進行制裁，一般是通過扣除節點質押金實現，而怎樣鑑定一個惡意行爲是這裏的難點，目前已經實現的有雙籤、長程攻擊等。另一種抑制方式是降低出現惡意行爲節點的收益，也就是我們在先前提到的只有忠於協議的誠實行爲才能利益最大化，舉例來說，在星系共識中，如果參與隨機數生成的節點試圖擾亂這一過程，在不同階段提交不相協調的信息，那麼這些信息將被排查出問題而無法上鍊，在獎勵分發的時候，這些節點將得不到獎勵，這樣就抑制了這種惡意行爲的出現，這種抑制方式的設計難點在於如何在獎勵清算中去涵蓋對惡意行爲的考慮並有所體現，這將是一個需要持續深入研究的問題。

4 Galaxy 經濟激勵機制模型原理

圍繞經濟激勵機制介紹了這麼多，最後回到我們的主題，Wanchain 星系共識的經濟激勵機制，經過諸多考慮和研究，最終星系共識的經濟激勵機制實現了一個完整的閉環，我們相信將營造出一個良好的共識運行環境。

星系共識的獎勵來源是由 Wanchain 基金會提供的 WAN 發行總量的 10%，也就是 210 萬 WAN，這部分資金也將分階段等比例遞減，在同一階段內按 epoch 均分，當然每個 epoch 內所有交易費用也將計入獎勵之中，這裏並不按區塊分發，而是每個 epoch 進行一次結算，交易費用計入獎勵總額在 RNP 和 EL 節點間分配，這是基於交易費將逐步成爲獎勵主體而進行的考慮，以保證所有參與共識節點的利益。我們認爲，在共識運行中，RNP 和 EL 節點的作用與貢獻是同等重要的，所以每個 epoch 結算中，獎勵將在 RNP 和 EL 節點間平均分配，即如果每個節點都誠實運行，完成自身工作，那麼獲得的收益是相同的。下面我們分 RNP 和 EL 兩個主體進行具體介紹，並將委託機制作爲單獨一部分說明。

RNP 節點的經濟激勵

前面我們反覆強調共識協議中隨機數的重要作用，也說明 RNP 節點必然是需要獎勵的主體之一。對於 RNP 節點來說，工作邏輯相對清晰，如何鑑定其工作誠實完成也相對容易，首先我們來看 RNP 節點參與隨機數生成需要完成的工作：在 DKG1 階段提交承諾；‚在 DKG2 階段提交加密數據和 proof；ƒ在 SIGN 階段提交簽名碎片。而這三者是一個完整的過程，只有全部正確參與纔算完成了隨機數生成的工作，所以對於 RNP 節點來說，只有正確完成上面三項工作才能得到獎勵，缺少或錯誤任何一項都拿不到任何獎勵。

EL 節點的經濟激勵

類比於 RNP 節點，我們先梳理 EL 節點需要完成的工作：在 SMA1 階段提交承諾；‚在 SMA2 階段提交加密數據和 proof，完成祕密信息序列共享；ƒ在自身負責的 slot 打包交易提出區塊。顯然可以按照工作內容切分爲兩部分，前兩項爲祕密信息序列共享，後一項是生成區塊，所以 EL 節點的總體獎勵中將拆分爲兩部分，一部分用於獎勵祕密信息序列生成，另一部分用於獎勵區塊生成。與隨機數生成類似，祕密信息序列生成的兩個階段是一個完整的過程，只有全部正確參與纔算完成，所以 EL 節點只有正確完成這兩階段工作才能得到這部分獎勵，缺少或錯誤任何一項都拿不到這部分獎勵。而對於生成區塊的獎勵，我們加入了活性係數進行調節，將所有 EL 節點作爲一個整體，依據 epoch 內最終區塊數和 slot 數的比例均分這一部分獎勵，羣體活性越高，完成工作越好，得到的獎勵越多，促進鏈的高質量生長。

委託機制

前面已經提到，在委託機制中，委託人需要從獎勵中依照委託費率的比例拿出一部分交給被委託人作爲報酬，剩餘部分作爲委託人參與共識的收益，而兩者的獎勵都受到被委託人當前接受委託值和接受委託上限的影響，當接受委託值超過上限，兩者的獎勵都將減少，直至最終歸零。

6 月 26 日，Wanchain 發佈了星系共識 Beta 版，同時首次推出了官方輕節點錢包，[點此] 獲取更多發佈內容。