比特币系统年维系成本不超过 26 亿美金？论安全预算

本文是“两类区块空间需求”以及“构建于比特币之上”演讲的延续性讨论，分析立场较之旧文更为经验主义。

1.何为“安全预算”

比特币的“安全预算”是指我们每年付给矿工的资金。当安全预算不高时，可以以很低的成本发起51%攻击。比特币2018年的安全预算约为每日700万美金。由此推知，比特币系统一年的维系成本不会超过26亿美金。

2017年美军的国防预算约为5900亿美金，而FED的年度运作支出也到达了57亿美金。比较来看，26亿的安全预算还是太少了。

2.区块奖励

万幸，我们可以寄希望于区块奖励的价值提升带给我们更高的安全保障。虽然不管比特币的法币价格有多高，区块奖励总是每隔四年就减半一次，但只要比特币每年的升值超过19%，就足以抵消产量减半带来的区块奖励缩水的影响。站在历史的角度看，比特币的年均升值要远高于19%，因此可以肯定，比特币的安全预算能随着时间而不断增长。

当然，比特币的币价终有一天会停止增长。虽然比特币设计得相当成功，它最终也很有可能停滞在1.077的年价值增长上，这个数字是当前世界上所有货币的名义价值增长率。

下表给出安全预算的增长趋势以及最终到达拐点后的下降：

上表描绘了比特币安全预算的变化趋势，各行代表不同的年份。其中理论最大汇率上限取自GameandWatch的论文。表中估算的市场汇率由历史数据和增长因子计算所得，同时为了更快地达到理论上限而进行了一些额外的处理。美国国防预算一列通过维基百科的数据估算所得。“安全比例”是指从国防预算中划出多少的比例就可以成功摧毁比特币。上述所有数据都以美元名义表示。

阿根廷在谷歌的比特币搜索量激增:谷歌数据显示，在过去的几周里，阿根廷在谷歌的比特币搜索量激增，目前达到了2017年牛市时的两倍。上周，阿根廷的比特币谷歌趋势达到了100的水平，而去年12月仅为28。（decrypt）[2021/1/26 13:28:49]

“冷漠期”是指比特币虽然脆弱，但是仅有一小撮攻击者愿意费心发起攻击，而绝大多数力量则根本不在意比特币这个新生事物。“健康期”是指发展壮大后的比特币有能力抵御来自超大财团的恶意攻击。最后的“消亡期”指代黯淡结局，比特币最终还是会被轻易发起的51%攻击击沉。

3.交易费

I.理想的“交易费压力”

众所周之，交易费的设计就是为了解决这一难题。正如GregMaxwell所强调：

交易费压力是系统有意设计的一部分，就目前来看是最好的解决方案，对比特币系统的长远生存至关重要。

他后来提出过一个著名的观点：

从我个人来看，我确实相信市场活动可以不借助通胀、自行给出足够的费用来维持安全性。

这样的观点十分普遍。RogerVer曾经从其它比特币研究者那里引用过类似的观点，虽然其目的是对持异见者的诋毁，但引用的观点还是十分准确。

II.二重性

自比特币问世以来，其二重性就一直令许多人困惑不已。

通常，货币学家和经济学家会忽略比特币的支付手段属性。商人和银行家则往往忽视了比特币的货币单位属性，然后抱着捞一笔就跑的心态来收割“区块链”概念的价值。

比特币的二重性困局同样体现在当下的“扩容争论”中，大家的讨论聚焦于究竟是“交易媒介”重要，还是“价值存储”的使用场景更为重要。

比特币市值超越摩根大通:数据显示，当前BTC市值为3495.4亿美元，而美国知名商业银行摩根大通的市值约为3490亿美元，这意味着比特币市值正式超越摩根大通。[2020/11/21 21:34:32]

同时我认为在远期的安全预算分析中，比特币二重性的困局依然存在。考虑下表：

收益来源区块奖励交易费资源单位…BTC…区块空间价格单位…每个BTC的美元购买力平价...每字节的区块空间的美元购买力平价如果比特币价格上天了...…安全预算随之上升…安全预算不变口号价值存储交易媒介标语“数字黄金”“P2P电子现金”虽然区块奖励和交易费都属于“安全预算”，但两者可以说是风马牛不相及的两种东西。区块奖励和交易费的差异就像是“2017年VISA的总利润”和“2017年M2的总增长”之间的差异。VISA的利润反映了VISA和其竞争者相比为其用户带来的更优服务的价值，而M2的改变则截然不同，它反映了包括选举结果、公众意见、商业周期、联邦政策等等在内的其它因素。把M2和日元做对比也许还不算出格，但要是把它跟万事达卡去比可就太夸张了。

III.真是“用比特币”付交易费吗？

交易费是用比特币作为单位进行计价的。但是和区块奖励不同在于，手续费的多少会随着比特币的汇率波动而改变。随着比特币汇率上升，现时聪/字节的交易定价会变得过高，用户不会愿意按照这个定价支付交易费用。

所以说交易费不是真的在“按比特币定价”，尽管比特币协议一直尝试误导用户按照这个逻辑支付交易费用，但市场行为并没有这样发展。交易费事实上是按照购买力来定价，当下可以说是以美元来体现的。

因此举例来说，“在2017年12月，比特币的交易费相当于28美元”的观点是没什么问题的。相反，如果说比特币的交易费“高达.0015,0000BTC”，那就是没有理解当下交易费真正的定价规则。因为如果比特币的价格升值了10倍，此时交易费会顺势下降到0.0001,5000BTC。

动态 | 比特币全网未确认交易12266笔:据btc.com数据显示，目前比特币全网未确认交易数量为12266笔，24小时交易速率为4.04 txs/s。 目前全网难度为15.87 T，预测下次难度上调1.84%至15.75 T，距离调整还剩3天9小时。截至目前比特币全球均价为9779.94美元，最近24小时涨幅为0.21%。[2020/2/8]

IV.激励产物

无论什么时候，只要商品的价格上涨，企业家们就会想方设法增加生产。

众所周知比特币的数量上限被定在了2100万个。目前比特币的生产速率为每个区块12.5个比特币，这一速率会持续到下一次产量减半。

除了比特币之外，另一种商品“比特币区块中的字节”也被设定了上限。起初区块大小被限制在了后来被广泛讨论的1MB，现在则被设置为约每区块2.3MB。

正如前面所提到的：只要区块变得更有价值，企业家们就会想办法生产更多区块。

有一种方法是重启旧的、边际租金更小的旧矿机。随着算力的加入，区块的生产速率能临时加快一些。当然随着新的难度周期调整，区块的产出速率会回归到正常。作为另一种出路，企业家们会去挖山寨币。

V.作为替代品的山寨币

山寨“币”是比特“币”的拙劣替代品。每一种形式的货币都不可避免地处于和其它货币你死我活的竞争当中：货币有很强的网络效应；可辨认的属性对于货币的铺开使用有着超线性的促进作用；交易过程中由汇率引起的代币转换会十分不便。因此人们真正需要的是比特币，每个人都想把其他钱币丢进历史的废墟中！

不过要是考虑交易费和“比特币区块中的字节”的高额售价，就会出现很微妙的转折：山寨币的区块空间可以算作比特币区块空间的良好替代品。不过这样的需求不影响人们继续追求比特币，只有少部分用户愿意在买东西的时候把比特币当作支付手段。这张来自2013FINCEN国会质询的图片也许能解释清楚这一点：

声音 | John McAfee：比特币的短期波动毫无意义:加密货币爱好者、杀软件之父John McAfee发推表示：“比特币恐慌？停下来吧！短期波动毫无意义。比特币仍较6个月前上涨近300%。每次下跌时，我都要不停地回复邮件，让人们冷静下来。控制住自己，你心里明白比特币是不会输的。放轻松！”[2019/8/22]

通过区块链支付手段发送的币总是可以调整的，人们可能发送价值“20美金”的LTC；也可能发送价值“1BTC”的狗狗币；或者价值“一个三明治”的EOS。在“交易所”的帮助下，人们可以轻易使用不同形式的币进行支付。

进一步说，即使是那些硬核的比特币原教旨主义者也偶尔会明白地承认这一假设，即山寨币的支付手段是比特币支付手段的替代品。在2017年底交易费飙升的时候，许多人都谈及这一观点：

SamsonMao

FrancisPouliot

“作为支付手段的数字货币”

VI.对竞争性支付手段的需求

目前来看，本应发挥核心作用的“交易费压力”开了小差。

下图是以比特币定价的交易费：

这个图则是美元计价的交易费用：

可以看到交易费压力的作用七零八落。目前一笔典型的比特币交易需要花费约30到40美分——比VISA交易要便宜的多。

比较一下历史数据，以90天为周期求移动平均值…

...下面两张图比较：

我们可以看到比特币在2017年5月跨过了“1美金交易费红线”，这一趋势和山寨币的崛起相一致。同样可以看到2017年底“交易费压力”的迅速消失，然后再小幅度显现。最终可以看出，这种压力的释放和比特币网络中交易量的骤减相一致。

比特币挖矿与可持续发展：加拿大农场用矿机热量来养鱼:据悉，加拿大有一个温室和一个养鱼场都在用比特币挖矿产生的热量实现其运作，这证明了未来比特币挖矿将成为可持续发展的模式，引领了发展可持续能源的新方向。渔场的主人布鲁斯·哈代（Bruce Hardy）希望能创造可持续的食品系统。矿机产生的热量能够为温室里的植物还有鱼塘里的鱼保暖，而鱼塘产生的废水因富含硝酸盐是植物和农作物生长的理想选择。[2018/1/7]

对我而言，以上数据证明了用户心甘情愿付高额比特币交易费的理论是错误的。事实上，他们只是不情愿地曾经付过高额交易费，并且仅局限在短暂的泡沫时期。

如果人们会付高额比特币交易费用的理论被证伪，那按照美金来计价，将来的交易费也不会比今天的交易费高到哪里去。

根据blockchain.info的数据，过去12个月的交易费总价为7000万美金。

回过来再看看上面的图表，交易费用的总额简直微乎其微。毕竟总价7000万美金的交易费按照上图的单位来表示仅为0.07。

如果用户对交易费的价格敏感，并且只愿意出尽可能低的交易费，那我们该怎样提高总共的交易费用呢？

VII.其余交易费来源

a.闪电网络

闪电网络能把许多“真实场景的交易”装进两笔链上交易中。

这一成果的直接影响是降低链上交易费用，但从长远角度看反而可以增加交易费总额。闪电网络通过增加每一笔链上交易的效用，使每一个用户都愿意为链上支付更多的交易费。

那闪电网络究竟能把交易费总额带到多高呢？

目前任何观点都只是猜测。我就认为闪电网络不可能把交易费总额提高到两个数量级以上。

第一，仍然需要创建链上交易并且周期性地维护闪电网络。因此仍然需要支付链上交易费的闪电网络用户依然会想方设法地降低这笔支出。同时山寨币完全可以建立自己的闪电网络。这种闪电网络之间的竞争和不同区块链之间的竞争其实一摸一样。

这里要注意，根据定义，付给闪电网络中继节点的交易费并不会付给矿工。因此根本不会出现所设想的多笔闪电网络交易费“聚合”成一笔大的链上交易费的情形。

第二，闪电网络的用户体验总会比链上用户的体验差。闪电网络需要交互，即每个用户都必须在线并进行诸如之类的操作才能到账收款。这同时意味着用户在闪电网络中的伙伴有可能造成不便，甚至直接扰乱用户的正常使用。虽然闪电网络的巧妙设计使其引入的风险降到了最低，但归根结底还是会影响用户体验。自然而然，不堪麻烦的用户也很容易从主链上的闪电网络交易转向使用山寨币上的链上交易。

b.合并侧链挖矿

合并挖矿的侧链能完成山寨币的所有功能，但不需要购买新的代币。因此这一方案下的汇率风险极低，并且能提供良好的用户体验。

除此之外，合并侧链挖矿会把所有收到的交易费发给比特币矿工。利用合并盲挖技术，这一过程无需用户或矿工再额外运行侧链节点软件。

一组由大区块组成的侧链可以处理大量交易。在下一节中，我会假设某一条侧链网络完全取代了VISA，并由此得到了VISA所有的交易费利润。VISA只是整个支付市场中的一小部分，但已经可以说明问题。

VIII.VISA交易费收入

我本以为VISA主要通过用户支付资金的利息作为主要收入，但通过查询相关资料，事实完全不是想当然那样。

他们最近年报中的第40页显示：

我们的运作利润主要源于用户用VISA购买产品或者服务时所使用的VISA支付手段，即来源于VISA网络中所处理的交易。我们不会，也不可能牺牲自己的信用来从用户在VISA产品中放置的资金来获得利息或收益。

所以VISA的主要利润还是来源于交易费。这样一来下文的对比顺理成章。

VISA总利润从2013年的117亿7800万美金增长到2017年的185亿3800万美金。增长速率约为每年12%。

假设按这样的势头增长，可以得到下图：

点击链接查看Excel表。

上表是上文中的“安全预算表”加入了新的一栏：VISA交易费。这些交易费加上基础的区块奖励，算得了最终的新安全预算。

这样的安全预算从长远角度和大局上看都更加安全。

结论

抵御51%攻击需要比特币有高“安全预算”。今时今日的交易费收入远远不够，我们必须确保未来交易费总额能提高到足以给付“安全预算”。

虽然提高价格一定程度可以提高收入，但很不幸由于诸多链之间的竞争，盲目提高交易费率只会遭到市场的反扑，适得其反。

更好的方法是一口吞下整个支付市场，把所有的交易费收入收入囊中。利用合并侧链挖矿，可以在不损害去中心化的前提下达成这一目标。

脚注

.这一数据是通过1.077=(25.94/5.85)^(1/20)算得的。可以看到1.077比所需1.19的“停滞速度”要低。.我是指如果2017年底的“泡沫”中，USD/BTC的价格直接暴涨10倍多。换言之，如果比特币在2017年1月只是9000美金，接着直接涨到了190,000美金。.我清楚地记得有好多例子，但是只找回了以下这些。如果你找到或者记得别的例子，请一定给我发消息。如果实在没有更多例证的话，最终我会删掉这一段。.“付给闪电网络转发器的交易费”，此处是指用户支付给维护着闪电网络支付路由的闪电网络节点的费用。

原文链接:http://www.truthcoin.info/blog/security-budget/作者:PaulSztorc翻译&校对:安仔Clint&阿剑

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