Krypto und die Welt der On-Chain-Transaktionsgebühren: Warum Wirtschaft wichtig ist

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Die Analyse der Transaktionsgebühren wurde im Blockchain-Bereich lange Zeit übersehen. Die ersten Veröffentlichungen in der akademischen Literatur wurden ab 2014 (Houy) veröffentlicht. Es war immer noch keine Forschungspriorität, wenn man bedenkt, dass nur wenige Artikel diesem Bereich gewidmet sind. Transaktionsgebühren sollten jedoch aus mindestens zwei Gründen nicht vernachlässigt werden. Der erste bezieht sich auf ihre Bedeutung für die Aufrechterhaltung von Sicherheitsanreizen in einem Proof-of-Work-Kontext. Der zweite Grund betrifft die Art der wirtschaftlichen Beziehung zwischen Benutzern, Bergleuten und dem Protokoll selbst, wie wir weiter unten sehen werden.

Ab heute reicht die Bitcoin-Blockbelohnung aus, um die Anreize der Bergleute in Einklang zu bringen: Sie verdienen genug Geld, um ein sicheres Netzwerk aufrechtzuerhalten. Die Art und Weise, wie Transaktionsgebühren entworfen werden, ist jedoch entscheidend, wenn die Blockbelohnung gegen Null tendiert oder, wie wir sehen werden, wenn das Netzwerk einen großen Durchsatz hat. In diesem Artikel geben wir einen kurzen Überblick über die Literatur und beschreiben unsere Sicht auf ein mögliches Design für einen effizienten Transaktionsmarkt.

Wettbewerb um Blockraum und das Risiko des Freeridens

In Bitcoin werden die Transaktionsgebühren von den Benutzern festgelegt. Jeder Benutzer kann die Gebühr theoretisch auf Null setzen, da er weiß, dass sich seine Transaktion wahrscheinlich verzögert, wenn andere einen positiven Wert für ihre Gebühren wählen. In der Tat werden Bergleute als rationale Agenten immer die Transaktionen mit den höchsten Gebühren priorisieren. Transaktionen, die im kommenden Block verifiziert, aber noch nicht verarbeitet (dh bestätigt) wurden, werden in einem "Wartezimmer" namens mempool zusammengestellt. Da jeder Block eine begrenzte Größe hat, konkurrieren Benutzer in jedem Block um Platz (Huberman et al., 2017; Dimitri, 2019), so dass die Gebühren für jedes Zeitintervall einen Gleichgewichtspreis erreichen. Transaktionen, die nicht verarbeitet werden, verbleiben im Mempool und warten darauf, dass die nächsten Blöcke von Minern validiert werden.

Bitcoin-ähnliche Blockchains sind jedoch aus Sicht der Transaktionsgebühren nicht fehlerfrei. Erstens hat die Transaktion (Aune et al., 2017) keine Priorität wie in jedem normalen Warteschlangensystem, das auf der Standard-Servicebereitstellung „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“ basiert. Die Priorität wird von den Benutzern beworben, indem eine überdurchschnittlich hohe Transaktionsgebühr vorgeschlagen wird. Bergleute wählen normalerweise nur die Transaktionen aus, für die die höchste Gebühr angegeben wird. Zweitens können die Gebühren zu niedrig sein, um die Verluste aus Bergbaupools zu decken, insbesondere wenn die Blockbelohnung gegen Null geht (Carlsten et al., 2016; Huberman et al., 2017). Nach der gleichen Logik können die Gebühren für einen täglichen Benutzer des Netzwerks zu hoch werden, um den Verlust der Blockbelohnung vollständig zu kompensieren (Easley et al., 2019). Daher birgt die geringe Blockgröße ein hohes Risiko einer Überlastung des Systems, wenn Transaktionen schneller in den Mempool fließen als von Bergleuten validiert werden. Wartezeiten führen zu einer Überlastung des Netzwerks und damit zu höheren Gebühren.

Einerseits erhöht eine Überlastung des Netzwerks die Anreize für Bergleute, ihre Rechenleistung bestimmten Benutzern in dieser Blockchain zuzuweisen, und untergräbt daher die konsistente Sicherheit. Andererseits führt dies zu Verzögerungen bei der Transaktionsverarbeitung, die einige Benutzer davon abhalten können, das Netzwerk überhaupt zu nutzen. Auf lange Sicht könnte Bitcoin hohe Transaktionsgebühren benötigen, um ordnungsgemäß und sicher zu funktionieren (Lavi et al., 2017), ein Ergebnis, das möglicherweise den Zweck eines globalen Zahlungssystems zunichte macht.

In diesem Zusammenhang könnte es wichtig sein, die Anreize für die Transaktionsgebühren von PoW-Netzwerken zu untersuchen, um zukünftige Designs zu optimieren. Es ist möglicherweise keine optimale Lösung, Benutzer ihre eigenen Transaktionsgebühren auswählen zu lassen. Gibt es einen Gleichgewichtspreis, für den diese Gebühren ausreichen, um die Sicherheit des Netzwerks zu gewährleisten, unabhängig davon, wie viel Bergleute zu diesem Zeitpunkt durch das Prägen neuer Münzen verdienen? In aktuellen PoW-Blockchains lautet die Antwort eindeutig nein. Die Blockgröße begrenzt die Anzahl der Transaktionen, die für jedes Zeitintervall verarbeitet werden können.

Insgesamt sollte es Benutzern nicht gestattet sein, ihre eigene Gebühr privat festzulegen, um ein typisches Trittbrettfahrerproblem zu vermeiden (Auer, 2019). Die Gebühren werden einzeln eingerichtet, während die Transaktionen im nächsten Block zusammengefasst werden. Dies gewährleistet das gleiche Sicherheitsniveau für alle Transaktionen im Block, unabhängig von der Höhe der individuell erhobenen Gebühren. Um es einfach auszudrücken: Benutzer A hat einen Anreiz zum „Freeriden“, dh niedrigere Gebühren zu veröffentlichen, bis seine Transaktion im Block enthalten ist, und somit andere Benutzer zu unterstützen, die höhere Transaktionsgebühren bewerben. Die direkte Folge ist eine Verringerung der Systemsicherheit, wenn sich jeder wie Benutzer A verhält, indem die Transaktionsgebühren so weit gesenkt werden, dass es für Bergleute nicht mehr wirtschaftlich ist, Transaktionen zu bestätigen.

Mögliche Lösungen und der Weg in die Zukunft

Wir können die meisten dieser Probleme lösen, indem wir 1) einen viel höheren Durchsatz als alle anderen PoW-Blockchain-basierten Netzwerke haben und 2) einen anderen Ansatz für Transaktionsgebühren verfolgen, um die vollen Vorteile von Netzwerkeffekten zu nutzen. Wir werden als nächstes den zweiten Punkt betrachten.

Selbst wenn ein dezentrales Transaktionsnetzwerk mit hohem Durchsatz das Skalierbarkeitstrilemma löst, bringt es andere Probleme mit sich. In den meisten Veröffentlichungen, die für eine Änderung der PoW-Konsensprotokolle plädieren, wird die Auktionstheorie verwendet, um die Transaktionsgebühren zu optimieren (Lavi et al., 2017). Ein anderer Ansatz besteht darin, die Gebühren mit der Menge an Speicherplatz zu verknüpfen, die von Bergleuten gesichert wurde (Chepurnoy et al., 2019).

Obwohl diese Lösungen in Umgebungen funktionieren könnten, in denen Benutzer um Blockspeicher konkurrieren, ist es unwahrscheinlich, dass sie in unseren funktionieren. In der Tat würde die Fähigkeit unseres Netzwerks, viele Transaktionen zu verarbeiten, die Transaktionsgebühren gegen Null drücken, wenn die Gebühren durch irgendeine Art von Auktionen ausgewählt würden. Wenn sie den Marktkräften überlassen würden, würden Benutzer, die wissen, dass ihre Transaktion verarbeitet wird, gemeinsam eine optimale Gebühr wählen, die gegen Null tendiert, wie jede spieltheoretische Analyse nahe legen würde. Daher müssen Transaktionsgebühren im Auktionsstil ausgeschlossen werden.

Ein weiterer zu berücksichtigender Punkt ist der Einfluss von Cross-Side-Netzwerkeffekten. Das Protokoll kann als Plattform angesehen werden, auf der Angebot und Nachfrage für globale Transaktionen aufeinander treffen. Bergleute (dh Versorgung) wollen hohe Transaktionsgebühren, während Benutzer niedrige verlangen. Dieser Interessenkonflikt muss sich nicht nur im Preis, sondern auch in seiner Struktur widerspiegeln (Rochet & Tirole, 2006) [1]. Dies ist ein bekanntes Problem in sogenannten zweiseitigen Märkten. Wie bereits erwähnt, können Benutzer im aktuellen Design von Bitcoin mehr oder weniger frei ihre eigenen Gebühren festlegen. Im gegenwärtigen System sind die Interessen nicht aufeinander abgestimmt, da Benutzer dazu neigen, frei zu fahren, was sich negativ auf die Gesamtsicherheit des Protokolls auswirkt. Unserer Ansicht nach sollte die Gebühr einem stärker marktorientierten Mechanismus folgen. Die Preisfunktion schwankt je nach Angebot und Nachfrage von Transaktionen, ohne dass der Benutzer eine niedrigere Gebühr festlegen kann, sofern er bereit ist, auf die Verarbeitung seiner Transaktion zu warten.

Hinter den Vorhängen ist das Setup recht komplex, in der Praxis hat es sich jedoch als sehr benutzerfreundlich herausgestellt. Um die Preisstruktur der Transaktionsgebühren in der Kette besser zu verstehen, müssen wir die Preisstruktur dieser Netzwerktypen analysieren. In unserem Fall folgen wir einem Warteschlangenspiel (Kendall, 1953; Bhat, 2015) in einem zweiseitigen Markt (Rochet & Tirole, 2006). Wir brauchen eine angemessene Preisstruktur, um sowohl Benutzer als auch Bergleute im Netzwerk zu motivieren.

Wie bereits erwähnt, sollte die Überlastung im Vergleich zur Überlastung bestehender PoW-Blockchains geringer sein. Selbst bei einem großen Durchsatz ist es jedoch wahrscheinlich, dass eine gewisse Überlastung auftritt und einige Verzögerungskosten teilweise bestehen bleiben (Huberman et al., 2017). Unabhängig davon kann ein Splitter theoretisch zu einem bestimmten Zeitpunkt in seiner Geschichte überlastet werden. Wir schlagen einen marktbasierten Mechanismus vor, um diese Situationen widerzuspiegeln.

Die dynamische Preisgestaltung passt die Transaktionsgebühren an, um auf Schwankungen von Angebot und Nachfrage zu reagieren. Im Falle einer Überlastung des Netzwerks kann ein Preisanstieg einige wirtschaftliche Probleme lösen, indem die Nachfragekurve geglättet wird (Cohen et al., 2016). Diese Funktion sollte einen marktorientierten Ansatz für Transaktionsgebühren gewährleisten, bei dem ein Preisanstieg zur Reduzierung der Verzögerungskosten eine zentrale Rolle spielt. Und genau wie das in Uber verwendete System kann der Benutzer den Mining-Pool „kippen“ und damit nachweisen, dass er höhere Verzögerungskosten hat und möchte, dass seine Transaktion so schnell wie möglich verarbeitet wird.

Das Framework optimiert die Wartezeit für seine Benutzer und garantiert Bergleuten eine minimale Gebühr, selbst wenn der Wettbewerb um Blockraum gering ist. Mit anderen Worten, der Mindestpreis sollte mindestens die Kosten pro Transaktion decken, die den Bergleuten entstehen. Diese Wirtschaftlichkeit wird von Hagelschlag-Apps wie Uber oder Lyft genutzt und hat sich als recht effizient erwiesen.


Referenzen

Auer, R. (2019). Über die Weltuntergangsökonomie des „Proof-of-Work“ in Kryptowährungen hinaus, BIS Working Papers Nr. 765.
Aune, RT, Krellenstein, A., O'Hara, M. & Slama, O. (2017). Fußabdrücke in einer Blockchain: Handel und Informationsverlust in verteilten Ledgern, The Journal of Trading, 12 (3), 5–13.
Bhat, UN (2015). Eine Einführung in das Queuing
Theorie: Modellierung und Analyse in Anwendungen, Springer Second Edition.
Caillaud, B. und Jullien, B. (2003). Huhn & Ei: Wettbewerb zwischen Vermittlungsdiensten Providers, RAND Journal of Economics, 34 (2): 309–28.
Carlsten, M., Kalodner, H., Weinberg, SM und Narayanan, A. (2016). Zur Instabilität von Bitcoin ohne Blockbelohnung, Bericht der ACM SIGSAC-Konferenz 2016 über Computer- und Kommunikationssicherheit - CCS'16.
Chepurnoy, A., Kharin, V. und Meshkov, D. (2019). Ein systematischer Ansatz für Kryptowährungsgebühren in A. Zohar, I. Eyal, V. Teague, J. Clark, A. Bracciali, F. Pintore, M. Sala (Hrsg.) Finanzielle Kryptographie und Datensicherheit FC 2018 Internationale Workshops, BITCOIN , VOTING und WTSC, Nieuwpoort, Curaçao, 2. März 2018, Revised Selected Papers Berlin: Springer 19-30.
Cohen, P., Hahn, R., Hall, J., Levitt, S. und Metcalfe, R. (2016). Verwendung von Big Data zur Schätzung des Konsumentenüberschusses: Der Fall Uber, NBER Working Paper Nr. 22627.
Dimitri, N. (2019). Transaktionsgebühren, Blockgrößenbeschränkung und Auktionen in Bitcoin. Hauptbuch, 4.
Easley, D., O'Hara, M., Basu, S. (2019). Vom Bergbau zum Markt: Die Entwicklung der Bitcoin-Transaktionsgebühren. Journal of Financial Economics, Band 134 (1), S. 91-109.
Houy, N. (2014). Die Wirtschaftlichkeit von Bitcoin-Transaktionsgebühren. SSRN-Arbeitspapier.
Huberman, G., Leshno, J. und Moellemi, C. (2017). Monopol ohne Monopolisten: eine wirtschaftliche Analyse des Bitcoin-Zahlungssystems, Columbia Business School Research Papers Nr. 17-92.
Kendall, DG (1953), Stochastische Prozesse, die in der Theorie der Warteschlangen auftreten, und ihre Analyse nach der Methode eingebetteter Markov-Ketten, Annales of Mathematical Statistics, 24 (3), 338-354.
Lavi, R., Sattath, O. und Zohar, A. (2017). Neugestaltung des Bitcoin-Gebührenmarktes, arXiv: 1709.08881
Rochet, JC. Und Tirole, J. (2006). Zweiseitige Märkte: Ein Fortschrittsbericht, RAND Journal of Economics, 37 (3): 645–67.

[1] Transaktionsgebühren können als zweiseitiger Markt angesehen werden, bei dem die Anreize der Bergleute von der Reaktion der Nutzer auf die Preisstruktur abhängen. Rochet & Tirole (2006): „Wir definieren einen zweiseitigen Markt als einen Markt, in dem das Transaktionsvolumen zwischen Endnutzern von der Struktur und nicht nur von der Höhe der von der Plattform berechneten Gebühren abhängt. Die Nutzung oder die variablen Gebühren einer Plattform wirken sich auf die Bereitschaft der beiden Seiten aus, einmal auf der Plattform zu handeln, und damit auf ihre Nettoüberschüsse aus potenziellen Interaktionen. Die Mitgliedschaft der Plattform oder die festen Gebühren bestimmen wiederum die Präsenz der Endbenutzer auf der Plattform. “ Wir möchten die Transaktionsgebühren minimieren, um die meisten Benutzer anzulocken und gleichzeitig die Geschwindigkeit zu maximieren, mit der Transaktionen von Bergleuten verarbeitet werden, für die hohe Transaktionsgebühren erforderlich sind. Es handelt sich um eine typische zweiseitige Preisgestaltung (Caillaud & Jullien, 2003; Rochet & Tirole, 2006). Wenn die Transaktionsgebühren zu hoch sind, gehen Benutzer in andere Netzwerke, zu niedrig, und Bergleute würden die Transaktionen nicht sofort annehmen. Kurz gesagt, wir müssen den Preis so festlegen, dass Anreize für entgegengesetzte Verhaltensweisen geschaffen werden, um seitenübergreifende Netzwerkeffekte zu internalisieren.

Vinod Manoharan ist Technologieunternehmer und Gründer und CEO von Jax Multiversal Holdings, eine Holdinggesellschaft, deren Portfolio Online-Gaming-Unternehmen, Zahlungsgateways und Blockchain-Technologieunternehmen umfasst. Manoharan ist auch der Gründer von JAX.Network, ein Tech-Startup in der Ukraine, das sich auf die Blockchain-Technologie konzentriert und insbesondere das berüchtigte Blockchain-Skalierbarkeitstrilemma löst.

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Quelle: https://dailyhodl.com/2020/06/29/crypto-and-the-world-of-on-chain-transaction-fees-why-economics-matter/