首先先介紹一下什麼是通證經濟學？

通證經濟學顧名思義是加密算法與經濟學的疊加。其目的在於設計一套系統，一方面通過運用密碼學的知識來證明歷史信息；另一方面通過經濟激勵來保證系統的特性可以在將來保持不變。區塊鏈技術能夠獲得成功，其根本就是運用了通證經濟學的原理。保證系統的參與者可以維護共識。

我們可以通過 BitTorrent 文件系統來理解爲什麼需要經濟激勵來維護一個點對點網絡。

在 BitTorrent 文件系統中，任何人都可以通過點網絡共享文件。 在理想的情況下，人們會下載需要的文件並保留文件的種子，讓其他人可以繼續下載。 問題在於，人類的本性是受到利益驅動的。在沒有任何經濟補償時，人們不會繼續保留一個佔用電腦空間的無用文件。大多數情況下，下載完畢後，種子文件就會被刪除。所以 BitTorrent 文件系統無法依靠用戶的自覺維持下去。

因此，我們如果想讓大家自覺維護一個點對點網絡，就需要引入一些經濟激勵。

在這裏首先簡單解釋一些和密碼學有關的概念。

首先是哈希函數。哈希函數就是一種把不定長的輸入信息轉化爲定長的輸出的函數。比特幣中常用的函數是 SHA-256。哈希函數一般具有確定性、能夠快速計算、無法逆向推導的、抗碰撞等特點。

哈希函數是確保確保區塊鏈安全和挖礦操作的基礎。

哈希函數對構建區塊鏈的數據結構有很重要的意義。區塊鏈可以簡單的看作是一些區塊組成的鏈表。後一個區塊中需要註明前一個區塊的哈希值。這樣一來，如果有人篡改了任意區塊的數據，可以很快被發現。這也就保證了區塊數據的不可篡改性。

另一方面，工作量證明的實質是解決一個需要消耗大量計算資源的謎題。若礦工通過哈希函數的結果證明了自己解開了問題，之後可以得到相應的獎勵。

同樣的，在區塊鏈中，我們需要通過私鑰簽名發出的交易。接收方在確認簽名有效性後，纔會執行後續的操作。

說完了與密碼學有關的內容，我接下來會介紹有關經濟激勵的內容。

在比特幣之前，歷史上有很多次針對電子現金系統的嘗試。但是它們失敗的一個重要原因是沒有有效阻止作惡的手段。在一個點對點網絡中，激勵參與者保持誠實的行爲就需要依賴博弈論。博弈論就是關於人們如何做出決策的學問。人們在一般情況下只會做出最有利於自己的、理智的決定。在決策的過程中也會受到其他競爭者的影響。關於博弈論最重要的結論就是納什均衡 .

假設有以下情形：Alex 和 Bob 兩個囚犯。他們被單獨關在了監獄分隔的牢房中。這時，他們面臨以下選擇。如果都保持沉默，不出賣對方則可以被釋放。但是如果一個坦白，另一人沒有，則坦白的那人可以被釋放，而沉默的人則獲刑三年，如果雙方都背叛對方，則兩人同時獲刑兩年。這個情形也被稱爲囚徒困境。

Alex 和 Bob 最好的情況就是都保持沉默。但是，如果一方保持沉默，另一方卻選擇叛變。保持沉默一方將受到最嚴厲的懲罰。所以最終 Alex 和 Bob 都會選擇背叛對方。這時 Alex 和 Bob 的選擇被稱爲納什均衡。當系統達到納什均衡後，各方沒有動力再去改變自身的行爲。我們把系統的所有參與者都考慮進來，通過計算 Nash 均衡可以預測整個系統未來的發展狀態。

想要讓比特幣這樣的電子現金具有價值，它就必須滿足這些特點：

● 有一個交易賬本，所有記錄都是有效且不可篡改的

● 不會存在雙花問題

● 交易雙方無需信任第三方

在比特幣的點對點網絡中，各個節點間沒有聯繫，所以也沒有動力去相互合作。通過藉助博弈論，我們試圖構造一種規則，讓大家都按照個人利益最大化的準則去行動，但是卻能達到維護系統共識的效果。在比特幣中，存在兩種重要角色，礦工和用戶。一個自私的礦工希望通過不斷提交有效的區塊，獲得收益。用戶也會爲了交易被執行爲支付一定量的手續費。這些行爲就是他們在納什均衡時的行爲。

爲了實現這種共贏，我們反向推導出了以下激勵規則：第一，每個參與到維護共識過程中的人都會獲得一些代幣獎勵和相應的交易手續費。也就是比特幣網絡中的挖礦獎勵。激勵 2: 誠實的參與者將比作惡人員獲得更多的收益。

這裏的作惡成本也就是對比特幣進行 51% 攻擊的成本。通過以下網站我們可以看到目前攻擊成本在 80 億美金以上，這讓作惡變得得不償失。

另一方面，爲了讓系統中的礦工能夠有效維護一個公認的分佈式賬本。系統有以下限制 :

第一，爲了防止系統出現大量無效區塊，礦工只有在解提交工作量證明之後，纔有資格在最長的鏈上添加區塊。所以礦工要競爭成爲第一個解決問題的人。

第二，系統的賬本對應了最長的那條鏈，所以礦工只有將一個有效的區塊添加到最長的那個鏈上後，才能獲得有效的獎勵。因此，最長的鏈上將吸引最多的資源。在分叉鏈上挖礦的礦工，只是在浪費計算資源。

正是因爲引入了以上的激勵和限制條件，比特幣作爲一種點對點的電子現金系統才獲得了成功。

比特幣這樣基於 PoW 共識地網絡也存在很多問題。

首先是對算力的浪費。另外就是消耗大量電力帶來的環境問題。同時 PoW 是一種低效的共識。網絡吞吐量很低。

爲了解決 PoW 存在的這些問題，研究人員提出了基於權益證明，PoS 的共識算法。與 PoW 不同，希望成爲有出塊資格的人必須抵押一部分資金。抵押代幣越多，獲得出塊資格的概率也就越大。就像 PoW 中，算力越大，出塊的概率也就越高。若出現作惡行爲，押金將被罰沒。

Tendermint 是一種基於 PoS 的共識。它具有以下特點：

● 快速最終性：每一個生成的區塊是立即生效的，不會被推翻。出塊時間會在 3 s 左右。

● 高吞吐：tendemrint 可以達到很大的 tps

● 高容錯：它是 BFT 的，能保證在少於 1/3 的節點作惡的情況下持續運轉。

● 高分叉成本：Tendermint 會對作惡的驗證人進行處罰，提高分叉成本

● 它遵守 Apache 2.0 開源協議

● 是一個通用共識引擎

Cosmos 網絡中存在兩種區塊鏈 Zone 和 Hub。馬上要上線的是第一個 Cosmos Hub。 Hub 和 Zone 都是基於 Tendermint 共識引擎的區塊鏈，通過驗證人廣播帶有自己簽名的投票信息來獲得共識。

Hub 中有兩種關鍵角色：驗證人和委託人。驗證人負責在區塊鏈網絡中提交新的塊。投票權重由自身綁定的，和委託給他的總量來決定。委託人本身不具備運行驗證人節點的能力的 Atom 持有者。通過將 ATOM 委託給驗證人，委託人也可以獲得相應收益。

與 PoW 網絡類似，在 Cosmos 網絡中存在兩種激勵。每個參與到共識過程中的驗證人的都會獲得出塊獎勵、手續費獎勵。他們抵押的代幣也會有抵押獲利。第二 : 誠實的人員將比作惡人員獲得更多的獎勵。

對於第一點，爲了鼓勵 Atom 持有者將代幣用做抵押而不是在市場上交易，抵押的 Atom 會按照一定比例通脹，越來越多。也就是說如果你沒有把 Atom 用作抵押，那麼它的價值將逐漸被稀釋。通脹的比例在 7% 到 20% 之間變化。若系統只有很少的 Atom 被用作抵押，則通脹比率高達 20%。當系統達到目標 2/3 的抵押比例後，將維持 7% 的通脹比率不變。

對於第二點，我們可以認爲 PoS 進行攻擊的成本比 PoW 網絡大。用同樣的硬件可以對 PoW 網絡重複發起攻擊。但是如果需要對一個 PoS 網絡進行攻擊，需要購買到總量 1/3 的代幣。這種作惡的行爲會導致你的抵押代幣被罰沒。然後當你再次嘗試購買代幣時，市場價格也會升高。這讓每次發起攻擊的成本都會不斷增加，以至於不可實現。

爲了保證共識的安全，Cosmos 網絡設計了以下兩種限制條件。

限制 1: 成爲驗證人候選人需要綁定一定量的 Atom。

限制 2：驗證人解綁需要等待三週的時間才能收回 Atom。

這兩個限制條件有效的解決了 poS 共識系統中存在的 Nothing at stake 和 Long range attack 的問題。

Cosmos 團隊爲了進一步增加網絡安全，提出了手續費代幣 Photon 的概念。那麼我們爲什麼需要一個多代幣的系統呢？

若使用一種單代幣的模型，Atom 會有以下兩種作用：用於權益抵押和手續費。作爲手續費代幣的 Atom 流動性會隨着網絡的影響力擴大而增大，這減弱了 Atom 作爲權益抵押的動力。假設在某個時刻只有 15% 的 Atom 被用於權益抵押，那麼作惡的人只要持有總量 5% 的 Atom 就可以完成攻擊。這是十分危險的。

通過引入 Photon，Atom 的流動性會降低，持有者將更願意把它用作抵押，從而提高系統安全。Photon 作爲出塊獎勵發放速度爲 500/ 小時。各個驗證人之間按照權重分配。

所以，我們認爲一個驗證人節點的收益由三部分組成：抵押 Atom 獲利 , 出塊獎勵 , 以及手續費。驗證人的主要成本在於維護一個驗證人節點。這個節點需要在面對 DDoS 時，也能保持高可用的，同時要保護好賬戶安全和系統安全，對委託人提供技術支持。

具體分析可以參考這篇文章：

https://blog.cosmos.network/economics-of-proof-of-stake-bridging-the-economic-system-of-old-into-the-new-age-of-blockchains-3f17824e91db

希望通過我的講解，大家對 Cosmos 的通證經濟學有了進一步的瞭解。

也希望大家能夠繼續關注 Cosmos 的公衆號和電報羣，獲取最新的資訊。今天我的分享就到這裏。謝謝大家。

問答

Q1

Tendermint 共識與 Casper 有什麼不同？

Suyu：

Tendermint 是基於拜占庭容錯的 PoS 設計，Casper the Friendly Ghost(CTFG) 研究基於鏈的 PoS 設計，具體比較可以見這篇文章：共識算法的比較：Casper vs Tendermint

Q2

如何計算 root of merkle tree?

Suyu：

Merkle Tree 是一種區塊鏈中常用的數據結構。

上圖中最下面那一層就是交易數據，每一個交易都可以計算出一個 hash，從而層層向上，得到 merkle root。

Q3

Atom 代幣的價值體現在哪裏？

Suyu：

隨着 Cosmos 網絡生態的不斷髮展，我們可以認爲 Atom 作爲 Cosmos 網絡的原生代幣，它的價值將不斷增加。同時通過抵押 Atom，無論是一個驗證人，還是一個委託人，都會帶來收益。所以說 Atom 是一種很有價值的代幣。

Q4

如何成爲 cosmos 的一個 validator？

Suyu：

抵押 Atom 數量在所有候選人中的前 100 名

保證高可用 — 能夠接近 100% 運行

爲委託人提供技術支持 — 運維需要持續監控節點並全天候對問題進行迴應。

抵禦一般的攻擊緩解 — 隨着 Cosmos 網絡的推廣，攻擊的風險也會大大增加。

驗證者需要防止網絡的安全性遭到破壞。

Q5

Validator 會有哪些收益？

Suyu：

Validator 收益分爲以下部分：

● block reward 出塊獎勵 : Photon

● block provision 抵押利得 : ATOM

● tx fees 手續費 : 白名單上的手續費

● commission 收取委託人的佣金

Q6

Cosmos 何時上線？

Suyu：

開發已經進入了最後的階段。我們需要完善關於 PoS 權益抵押功能。基礎的 Staking 邏輯已經在 gaia-5001 測試網絡中實現了；目前的測試網絡 6002 修復了很多 bug，還需要在接下來的測試網驗證手續費，Gas，Governance 投票這些功能。

Q7

如何參與到測試網中？

Suyu：

可以參考官方教程 :

https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/tree/master/cmd/gaia/testnets

也可以參考公衆號 :

https://mp.weixin.qq.com/s/mOBJXKtcDY6 hlq229QL_Lw

你需要準備一臺服務器，然後下載正確版本的軟件和配置文件。之後從水龍頭上獲得一些代幣，就可以綁定成爲驗證人候選人，如果你的綁定數量在前一百名，那麼你就是驗證人了。

Q8

哪裏能學習 Tendermint/cosmos 技術？

Suyu：

我們會在 Cosmos 公衆號上同步翻譯與 Cosmos 有關的技術文章。

另外 cosmos academy 也與 blockgeeks 合作推出了有關 cosmos-sdk 的視頻課程。

https://courses.blockgeeks.com/course/cos101-intro-cosmos/ 課程在不斷更新中，有興趣的人可以參與。

Q9

Validator 的那些行爲會被認爲是作惡？

Suyu：

如果一個驗證人出現了在同一個高度對不同的區塊簽名，double sign。或者，他長時間不在線，也不參與到鏈上治理的投票中，那麼這些行爲會被認爲是對 Cosmos 網絡有害的行爲，其綁定的 Atom 會被罰沒一部分。

Q10

Cosmos 上線以及之後的發展計劃是怎樣的？

Suyu：

第一步是主網上線，讓大家熟悉 pos 相關的綁定、委託功能。在創世階段，網絡會比較不穩定。

第二步，允許 Atom 交易。在第一步期間，所有 Atom 的交易都會被禁止。具體激活 Atom 交易的操作需要通過鏈上治理流程決定。

第三步是啓動 IBC 功能。這也是 Cosmos 網絡最重要的功能：跨鏈通信協議（IBC）已經逐步實現大部分功能。全體 Atom 持有人將通過針對一個軟件升級提案 (SUP) 來決定是否升級代碼。升級後的 Hub 將支持 Zone 通過 IBC 連接接入。

第四步是啓動 Ethermint 分區。目前 Ethermint 的開發處於暫停的狀態，團隊在重新設計軟件架構。