基于Wanchain星系共識經濟激勵機制的設計原理和作用介紹

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于共識協議就如同共識協議對整個區塊鏈生態系統一樣，有著極其重要的意義，它是激勵共識節點誠實運轉、抑制惡意行為的經濟運行體系，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，對于區塊鏈系統來講，共識節點負責打包交易、生成區塊，承擔著鏈發展延續的重任，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復研究和實踐，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，節點為何要參與其中，是什么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，它為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為節點的收益，這樣節點才可能在參與共識中有利可圖，才會有意愿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，只有忠于協議的行為才會讓節點收益最高，同時令惡意行為成為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筑，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才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，它激勵著共識的運轉，共識承載著價值的流通，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為、抑制惡意行為，那么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，共識節點的范圍和外延也并不相同。

以比特幣和以太坊為首采用工作量證明（PoW）共識協議的系統里，“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為“礦工”，是因為他們提供了算力進行hash運算，這樣的共識中，只有這部分節點為共識做出了貢獻，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，當然后續以太坊共識的開發中為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，并給予了少量的獎勵，以表示對他們工作的認可，這里不進行詳細解釋，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等采用權益證明（PoS）共識協議的系統里，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復強調，為了在共識協議中引入熵，必須要有一個可信的隨機源，而采用某些歷史數據的組合運算得到的只能是偽隨機源，所以這里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等采用拜占庭容錯（BFT）共識協議的系統里，參與共識的節點需要為候選區塊進行投票，只有獲得一定比例投票的區塊才會被確認合法，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？

對于獎勵的來源，一般分為兩種。一種是類似于比特幣，在系統運行初始時就設定好了獎勵的總額，然后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于獎勵共識，這部分資金的釋放也是采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發狀態下的獎勵來源，我們不對增發獎勵的情況進行討論，因為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，這種獎勵是隨著時間自然減少的，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周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為共識節點記賬工作提供的報酬，隨著生態系統的完善、交易的增多、價值的增長，這部分報酬將逐步成為獎勵的主體，成為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，然而報名之后卻什么工作都不做，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，那么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為有一個評定，這也是我們在星系共識中提出活性系數的概念，依據活性系數，我們為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托機制？

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托機制，強調了完整的委托機制降低了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。那么對于委托機制中的經濟激勵該如何設計呢？我們從委托機制的意義入手來思考這個問題，首先它是為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，相當于給自身的權益尋找代理，自己并不運行節點，那么他們就應該給被委托人提供代理的手續費用，所以我們設置了委托費率，這些委托人需要從獲得的獎勵中拿出一部分給被委托人，作為代理的報酬。同時，我們必須思考另一個問題，當被委托人接受了大量權益委托，這個時候雖然其自身持有的權益并不多，但他在共識中的話語權卻很大，舉例來說，如果一個被委托人自身只有10萬的權益，卻接受了100萬的權益委托，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：這個被委托人可能愿意冒著自身少量權益受損的代價去做出惡意行為以企圖獲得更高的收益，這顯然是我們不愿意看到的，所以我們在委托機制的激勵中設置了“天花板”的概念，直觀來講就是為可接受委托額設置了上限，我們并不直接制止超過上限的委托行為，但是我們從經濟激勵中添加了控制的元素，簡單來說就是，如果一個被委托人自身持有10萬的權益，我們給他的被委托額度也將是10萬，這就是“天花板”，在被委托權益值不大于10萬的情況下，獎勵是正常進行的，如果超過了這一額度，那么獎勵將被減少，直至被委托值超過20萬獎勵被減少歸零，我們希望通過正常的市場行為來調節委托機制的運轉，既體現了委托的意義，又控制好安全的風險，在經濟激勵機制設計中做好對委托機制的權衡。

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，鼓勵的是忠于協議的誠實行為。這種方式比較直觀也好理解，簡單來說就是，對于那些按照協議要求嚴格完成自身工作的行為，我們會通過發放獎勵的方式進行支持，例如，在星系共識中，參與并完成每輪隨機數生成的RNP節點，我們給予相應的獎勵，參與并完成秘密信息序列（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為。這種方式都是出于保證安全性的考慮，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，需要有惡意行為的證據提交，再基于這些證據對節點惡意行為進行制裁，一般是通過扣除節點質押金實現，而怎樣鑒定一個惡意行為是這里的難點，目前已經實現的有雙簽、長程攻擊等。另一種抑制方式是降低出現惡意行為節點的收益，也就是我們在先前提到的只有忠于協議的誠實行為才能利益最大化，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，那么這些信息將被排查出問題而無法上鏈，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為的出現，這種抑制方式的設計難點在于如何在獎勵清算中去涵蓋對惡意行為的考慮并有所體現，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么多，最后回到我們的主題，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，這里并不按區塊分發，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，這是基于交易費將逐步成為獎勵主體而進行的考慮，以保證所有參與共識節點的利益。我們認為，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，那么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，并將委托機制作為單獨一部分說明。

· RNP節點的經濟激勵

前面我們反復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。對于RNP節點來說，工作邏輯相對清晰，如何鑒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；?在SIGN階段提交簽名碎片。而這三者是一個完整的過程，只有全部正確參與才算完成了隨機數生成的工作，所以對于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

類比于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，完成秘密信息序列共享；?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為兩部分，前兩項為秘密信息序列共享，后一項是生成區塊，所以EL節點的總體獎勵中將拆分為兩部分，一部分用于獎勵秘密信息序列生成，另一部分用于獎勵區塊生成。與隨機數生成類似，秘密信息序列生成的兩個階段是一個完整的過程，只有全部正確參與才算完成，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。而對于生成區塊的獎勵，我們加入了活性系數進行調節，將所有EL節點作為一個整體，依據epoch內最終區塊數和slot數的比例均分這一部分獎勵，群體活性越高，完成工作越好，得到的獎勵越多，促進鏈的高質量生長。

· 委托機制

前面已經提到，在委托機制中，委托人需要從獎勵中依照委托費率的比例拿出一部分交給被委托人作為報酬，剩余部分作為委托人參與共識的收益，而兩者的獎勵都受到被委托人當前接受委托值和接受委托上限的影響，當接受委托值超過上限，兩者的獎勵都將減少，直至最終歸零。