ساناز موسوی | 1397.09.24

مقدمه ای بر علم اقتصاد رمزنگاری یا Cryptoeconomics برای همه (۱)

این نوشته اولین مقاله از سری مقالات بررسی علم اقتصاد رمزنگاری به زبان ساده می باشد که شنبه هر هفته یک سری از آن برای علاقه مندان منتشر می شود. در نخستین گام به چیستی، کاربردها و دلایل نیاز جوامع به آن و اهداف علم اقتصاد رمزنگاری و مدل های امنیتی رایج می پردازیم.

بیشتر بخوانید: ایجاد درک علم اقتصاد رمزنگاری؛ Cryptoeconomics چیست؟

آنچه باید درمورد «علم اقتصاد رمزنگاری» بدانیم

اغلب ما بیت کوین و دیگر رمز ارز ها را مانند غرب وحشی تصور می کنیم؛ بدون قاعده و هنجار اجتماعی، فقط حرص، آز، خودخواهی و استخراج. این فقدان درک قانون و نظم باعث می شود دنیای رمز ارز ها برای بسیاری از مردم ترسناک جلوه کند. در واقعیت، قوانینی برای مدیریت شبکه های همتا به همتای غیرمتمرکز همچون بیت کوین، وجود دارد. این قوانین کد های درون پروتکل ها و چارچوب نحوه مشارکت درونی شبکه هستند که به ما برای ایجاد یک سیستم امن، قابل اعتماد و باارزش کمک می کنند. «علم اقتصاد رمزنگاری» سعی دارد به این سوال جواب دهد که چطور می توانیم قوانین و انگیزه ها را طراحی کنیم، بطوریکه شبکه ها ایمن باشند و برای همه تولید ارزش کنند. «علم اقتصاد رمزنگاری» برای دستیابی به این مهم از ابزار های رمزنگاری، نظریه بازی ها و انگیزه های اقتصادی استفاده می کند.

«علم اقتصاد رمزنگاری» چه کاربرد هایی دارد و چرا به آن نیاز داریم؟

بطور کلی، «شبکه های همتا به همتای غیرمتمرکز» سیستم هایی هستند که انسان ها در آن به تعامل و مبادله ارزش با یکدیگر می پردازند. ارزش را می توان هر چیزی که انسان ها آن را ارزشمند می دانند توصیف کرد؛ مانند کالا یا خدمات. بیشتر مردم پول فیات (بدون پشتوانه) را ارزشمند می دانند، احتمالا به این دلیل که بطور گسترده مورد پذیرش است و ما به ثبات آنها در طول زمان اعتماد داریم. امروزه، رمز ارز هایی مانند بیت کوین (BTC) نیز تا حدودی چنین نقشی برعهده دارند. نگارش و اجرای قوانین این سیستم ها بیشتر شبیه به دولت های محلی طراحی شده است؛ حکمرانی و دموکراسی. از طرفی، بر خلاف دولت های محلی، شبکه های همتا به همتای غیرمتمرکز با نوشتن کد در پروتکل طراحی شده اند و در آن، ما به کد به جای دولت اعتماد می کنیم. طراحی پروتکل ها نشان می دهد که انسان ها در سیستم چگونه با هم تعامل می کنند و چطور می توانند ارزش تولید و منتقل کنند. بنابراین، «علم اقتصاد رمزنگاری» تعیین می کند که در شبکه های همتا به همتای غیرمتمرکز، هر چیزی چگونه اتفاق بیافتد.

هنگام طراحی این پروتکل ها، مفروضات و تئوری های خاصی درمورد استفاده و سوء استفاده از پروتکل ها ایجاد می کنیم و سعی می کنیم، این مفروضات ارزش مشارکت در سیستم را بیشینه کنند.

قرارداد های اجتماعی و رمزنگاری

مقدمه ای بر علم اقتصاد رمزنگاری یا Cryptoeconomics برای همه (۱)

intro to cryptoeconomics 1

همانطور که می دانید، قتل و غارت بدون عواقب در زندگی عادی باعث هرج و مرج در جامعه می شود. Thomas Hobbes زندگی همراه با قوانین طبیعت را با واژه هایی مانند «تنهایی، فقر، خشونت، زندگی حیوانی و …» توصیف کرد و به نظریه پردازی درمورد قرارداد های اجتماعی پرداخت.

مشابه زندگی در دنیای واقعی، ما می خواهیم شبکه های دیجیتال نیز ارزش تولید کنند، امن باشند و ما را در رشد جمعی نیز یاری نمایند. بنابراین، اساسی ترین هدف یک شبکه ی همتا به همتای غیرمتمرکز تنها ایجاد ارزش نیست، بلکه امنیت و دیرپایی آن است.

در کشور های محلی، امنیت از طریق انحصار خشونت برای دولت از طرف پلیس و ارتش اعمال می شود. این خشونت که به منظور حفظ امنیت در جامعه اعمال می شود، حداقل در سطح نظرسنجی ها، برای جامعه ارزشمند است. برای مثال، دولت ها بر اساس قوانین شان می توانند با اعمال خشونت (برای مثال، دستبند زدن یا زندانی کردن) افراد را مجازات کنند. بنابراین، با اینکه شما عضوی از جامعه هستید، بخشی از قدرتتان را برای داشتن جامعه بهتر تسلیم می کنید و این کار را انجام می دهید چون اعتماد دارید که دولت و سیستم، امنیت بهتر و ارزش افزوده برای شما ایجاد می کنند. (پانوشت: بدیهیست که تمام این مطالب نظری است؛ چرا که ما فعالانه تصمیم نمی گیریم که در کدام کشور زندگی کنیم یا کجا متولد شویم. همچنین، همیشه صراحتا درمورد تسلیم حقوقمان به دولت رضایت نداریم و ممکن است دولت را برای حفاظت از خود و منافع مان مورد اعتماد ندانیم.)

در دنیای رمزنگاری، پروتکل های برنامه ریزی شده قوانینی را در شبکه های همتا به همتای غیرمتمرکز اجرا می کنند و بدین صورت ارزش و امنیت را تضمین می نمایند. مزیت شبکه های همتا به همتای غیرمتمرکز نسبت به دولت های محلی این است که:

  • هیچکس نمی تواند شما را مجبور به مشارکت کند.
  • هیچ قدرت مرکزی (مانند دولت) وجود نداردکه بتواند بخاطر انحصار خود از قدرت سوء استفاده کند (مانند نسل کشی، برده داری، تبعیض و …).
  • هیچ خشونت فیزیکی ای برای مشارکت در اجرای قوانین وجود ندارد.
  • شما به کد منبع باز اعتماد می کنید تا امنیت شما را تامین کند.

حال این سوال مطرح می شود که قواعد و انگیزه ها برای ایجاد و حفظ یک شبکه امن و ارزشمند، چیست؟ این دقیقا همان سوالی ست که «علم اقتصاد رمزنگاری» در پی پاسخ دادن به آن است.

بیشتر بخوانید: چرا نباید از رگولاتور های بلاک چین (Blockchain) ترسید!

اکنون که به اهمیت این علم اشراف پیدا کردیم، می توانیم وارد مسائل واقعی تری بشویم. ابتدا، اهدافی که سعی داریم با «علم اقتصاد رمز ارز ها» به آن برسیم را به طور جزئی تر بررسی می کنیم.

مقدمه ای بر علم اقتصاد رمزنگاری یا Cryptoeconomics برای همه (۱)

intro to cryptoeconomics 1

اهداف

هدف یک شبکه دیجیتال همتا به همتای غیرمتمرکز در بالاترین سطح، امنیت و ایجاد ارزش است. به عبارت دقیق تر:

  • مشوق های ما عبارتند از:
    • اعتماد به اجرا: اینکه بتوانید اعتماد کنید که تراکنش های شما اجرا می شوند.
    • دسترسی باز: هر کسی بتواند به کد دسترسی داشته باشد و آن را بخواند، هیچ چیزی قفل و دیدن آن نیازمند امتیاز ویژه ای نباشد.
    • تندی عملیات: تراکنش ها سریع و برگشت ناپذیر اجرا شوند.
    • کنترل غیرمتمرکز: هیچ مرجع مرکزی برای کنترل پروتکل و شبکه وجود نداشته باشد.
    • ارزان بودن: تراکنش ها با کارمزد پایین انجام شوند تا برای تعداد تراکنش بالا یا مقدار تراکنش پایین قابل انجام و مشوق باشد.
  • چیزهایی که می خواهیم از آنها جلوگیری کنیم:
    • نقص ایمنی: کسی نتواند توکن هایتان را بدزدد.
    • سانسور: کسی نتواند مانع معامله ی گروهی از مردم شود.
    • کندی عملیات: برخلاف تندی عملیات.
    • کنترل مرکزی: برخلاف کنترل غیرمتمرکز.
    • گران بودن: برخلاف ارزان بودن.

در سطحی عمیق تر این اهداف را می توان بصورت زیر دسته بندی کرد:

  • همگرایی: یک بلوک پس از بلوک دیگر قرار گیرد و توالی صحیح بلاکچین حفظ شود.
  • دسترسی به داده ها: دسترسی آزاد و غیرمتمرکز.
  • اعتبار: هر معامله معتبر است و از دوبار خرج کردن (double-spending) جلوگیری می کند.
  • دسترسی عمومی: دسترسی به شبکه برای همه، که در مقابل سانسور قرار می گیرد.
  • زمان مشخص: برای تعیین توالی بلوک ها، صحت معاملات و … ضروریست.
  • عملکرد بالا: تحت انواع مدل های امنیتی اقتصاد رمزنگاری عملکرد بالایی داشته باشد.

بیشتر بخوانید: بیت کوینی وجود ندارد؛ آنچه SEC در مورد رمز ارز ها درک نکرده است!

مدل های امنیتی

یک مفهوم اساسی دیگر برای طراحی شبکه های همتا به همتای غیرمتمرکز، مدل های امنیتی اقتصاد رمزنگاری هستند. مدل های امنیتی، فرضیه هایی درمورد حالت شبکه و اعضای آن است. همچنین، این مدل ها چالش تکنیکی بیشتری در مواجه با طبیعت غیرمتمرکز شبکه دارند. مدل های امنیتی تخمینی از اینکه چند درصد اعضا صادق هستند یا منفرد عمل می کنند، کسانی که تبانی کرده اند یا کسانی که تطمیع شده اند، ارائه می دهند.

تحمل خطای بیزانس

یک شبکه غیرمتمرکز دارای تحمل خطای بیزانس است اگر بتواند با وجود دسته ای خاص از خطاها که به «مساله ی فرماندهان بیزانسی» مشهور است، همچنان درست کار کند. مثلا، سیستم با وجود درصدی از مشارکت کنندگان متقلب و تهدید کننده امنیت سیستم، همچنان به کار خود ادامه دهد.

یک مساله اساسی در محاسبات توزیع شده (غیرمتمرکز) و سیستم های چند عاملی این است که بایستی با وجود تعدادی فرایند معیوب، به کل سیستم اعتماد کرد. چنین فرایندی اغلب به توافق روی ارزش داده ها در طول محاسبات، نیاز دارد و به آن «اجماع» می گوییم.

همانطور که می دانیم، بلاک چین یک سیستم غیرمتمرکز است که مشارکت کنندگان آن، با توجه به انگیزه ها و اطلاعاتی که به آن دسترسی دارند، فعالیت می کنند. هرگاه یک تراکنش جدید روی شبکه منتشر می شود، گره ها می توانند این تراکنش را در دفتر کل خود کپی کنند یا آن را نادیده بگیرند. زمانی که اکثریت گره یک حالت را انتخاب کنند، اجماع به دست می آید.

اما، چه اتفاقی می افتد اگر یکی از بازیگران تصمیم بگیرد که مطابق قوانین عمل نکند و دفتر کل خود را دستکاری کند؟

چه اتفاقی می افتد اگر بخش بزرگی از شبکه اما نه اکثریت آن، در دست یک بازیگر متقلب باشد؟

ابتدا، بطور مختصر درمورد مساله غیر قابل حل دو ژنرال صحبت می کنیم. سپس، آن را به مساله ی ژنرال های بیزانس گسترش خواهیم داد و درمورد خطای قابل تحمل بیزانس در شبکه های غیرمتمرکز بحث می کنیم.

مساله ی دو ژنرال

فرض کنید دو ژنرال قصد حمله به یک شهر را دارند و با دو مسئله مجزا روبرو هستند:

  • ژنرال ها و سپاهشان فاصله ی زیادی از هم دارند و بنابراین متمرکز کردن قدرت غیرممکن است که باعث می شود مختصات حمله محدود باشد.
  • شهر سپاه عظیمی دارد و ژنرال ها تنها در صورتی پیروز می شوند که هر دو به یکباره حمله کنند.

تا اینجا به نظر می رسد که با سناریوی ساده ای مواجهیم. اما، برای موفقیت، سپاه مستقر در سمت چپ قلعه باید پیکی به سپاه سمت راست قلعه بفرستد. پیک در معرض خطر اسارت، کشته شدن و جایگزینی با پیک دیگری توسط ارتش دشمن است و درصورت وقوع چنین سناریو هایی پیام تحویل نخواهد شد. حتی اگر پیام اول به سلامت تحویل شود، ژنرال سمت راست باید پیامی برای ژنرال سمت چپ بفرستد و اذعان کند که پیام را دریافت کرده است. این بار نیز پیک و پیام همراهش در معرض خطرات مذکور هستند. بنابراین، هیچ روش تضمینی برای ارسال سالم پیام ها و موفقیت ژنرال ها وجود ندارد. (ثابت شده است که مساله دو ژنرال غیر قابل حل است.)

مقدمه ای بر علم اقتصاد رمزنگاری یا Cryptoeconomics برای همه (۱)

intro to cryptoeconomics 1

مساله ی ژنرال های بیزانس

این مساله نسخه تعمیم یافته ی مساله دو ژنرال است. فرض کنید گروهی از فرماندهان بیزانس یک شهر را محاصره کرده‌اند و هر کدام بخشی از ارتش بیزانس را رهبری می‌کنند. فرماندهان قصد دارند در مورد حمله به شهر یا عقب‌نشینی تصمیم گیری کنند. گروهی ممکن است میل به حمله و گروهی ممکن است میل به عقب‌نشینی داشته باشند. آنچه مهم است این است که همه فرماندهای یک تصمیم واحد بگیرند چون در صورت حمله بخشی از فرماندهان، گروه حمله کنندگان شکست خواهند خورد و از بین خواهند رفت و خطر ایجاد شده برای ارتش از یک حمله مشترک یا یک عقب‌ نشینی سازمان یافته بیشتر خواهد بود.

مشکل اول، وجود یک یا چند فرمانده خائن است که قصدشان برهم زدن این هماهنگی ست. آن‌ها ممکن است به گروهی از فرماندهای بگویند بیایید حمله کنیم و به گروهی بگویند که عقب نشینی بهترین کار است و با این روش هماهنگی را از بین برده و توهم هماهنگی بین فرماندهان ایجاد کنند. مشکل دوم، دوری فرماندهان از یکدیگر و قابل اعتماد نبودن پیک ها است به گونه‌ای که هر کدام از پیک ها ممکن است نتوانند پیام را به مقصد برسانند.

در این حالت الگوریتم زمانی به اجماع می رسد که اکثریت اعضا روی یک حالت توافق کنند. مثلا در حالتی که سه ژنرال وجود دارد، الگوریتم زمانی به اجماع می رسد که دو سوم ژنرال ها صادق باشند. اگر بیش از یک سوم ژنرال ها خائن باشند اجماعی صورت نمی گیرد و حمله ملغی می شود.

تحمل خطای بیزانسی

تحمل خطای بیزانسی مشخصه ای است که تحمل سیستم در مقابل مساله ی ژنرال های بیزانسی را تعریف می کند. خطای بیزانسی سخت ترین نوع حالت های شکست است و به سختی می توان با آن مقابله کرد. چرا که هیچ محدودیتی وضع نمی کند و هیچ فرضیه ی از پیش تعیین شده ای در مورد رفتار یک گره ندارد (مثلا، یک گره می تواند هر نوع اطلاعاتی را در نقش یک بازیگر صادق، تولید کند).

البته روش هایی برای ساده تر کردن مساله و حل آن وجود دارد؛ از جمله، استفاده از امضای دیجیتال.

مدل انتخاب ناهماهنگ

این مدل فرض می کند که مشارکت کنندگان مستقل تصمیم می گیرند و از مقدار مشخصی کوچکتر هستند. این مدل را می توانیم مدل اکثریت صادق نیز در نظر بگیریم که در آن هیچ مشارکت کننده ای بیش از ۵۰٪ قدرت هش را در اختیار ندارد. امنیت زمانی به خطر می افتد که یک نفر (یا یک گروه) بیش از ۵۰٪ قدرت هش را در اختیار داشته باشد. در این شرایط آنها می توانند بلاک چین را منشعب کنند و تراکنش های متقلبانه بسازند (در دنیای واقعی، بیش از ۵۰٪ قدرت هش مورد نیاز است). مدل اکثریت صادق بسیار خوشبینانه است و نمی تواند در مقابل مشکلات دنیای واقعی چندان انعطاف پذیر باشد. بطور کلی، این فرض بسیار غیر واقع بینانه است که تصور کنیم هیچ تبانی ای صورت نمی گیرد یا در صورت انجام تبانی، امنیت شبکه همچنان حفظ خواهد شد.

مدل انتخاب هماهنگ

بر خلاف مدل انتخاب ناهماهنگ است و فرض می کندکه همه یا اکثر بازیگران در حال تبانی هستند.

مدل مهاجم پرطمع

فرض می کند هیچ هماهنگی ای میان اعضای شبکه وجود ندارد. آنها بطور شخصی تصمیم می گیرند و حرص آنها امنیت شبکه را به خطر می اندازد.

همانطور که مشاهده می کنید، این مدل ها مفروضات اساسی ما در طراحی شبکه است. اگر مفروضات مدل های اکثریت صادق، انتخاب هماهنگ یا مهاجم پرطمع را بپذیرید، نیازی ندارید عوامل و احتمالات متعدد را در نظر بگیرید.

بیشتر بخوانید: آیا بلاکچین به معنای سیستم اقتصاد اشتراکی است

توجه!
دیدگاه هایی که در این مقاله ارائه شده اند، متعلق به نویسنده می باشند و لزوماً مربوط به Coiniran نمی باشد و نباید به آن نسبت داده شود.

Source 1 & Source 2 & Source 3