[论文解读] How to Charge Lightning.

Simina Brânzei, Erel Segal-Halevi+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 29, 2017

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 3被引用 9

一句话总结

本文提出一个经济框架，分析闪电网络对比特币交易费用的影响，表明尽管链下通道提高了交易吞吐量，但可能降低矿工费用，从而减少挖矿参与度，挑战了在可扩展区块链系统中长期矿工激励的假设。

ABSTRACT

Off-chain transaction channels represent one of the leading techniques to scale the transaction throughput in cryptocurrencies. However, the economic effect of transaction channels on the system has not been explored much until now. We study the economics of Bitcoin transaction channels, and present a framework for an economic analysis of the lightning network and its effect on transaction fees on the blockchain. Our framework allows us to reason about different patterns of demand for transactions and different topologies of the lightning network, and to derive the resulting fees for transacting both on and off the blockchain. Our initial results indicate that while the lightning network does allow for a substantially higher number of transactions to pass through the system, it does not necessarily provide higher fees to miners, and as a result may in fact lead to lower participation in mining within the system.

研究动机与目标

• 理解像闪电网络这样的链下交易通道对比特币费用市场的影响的经济含义。
• 研究不同需求模式和网络拓扑如何影响链上与链下交易费用。
• 评估闪电网络是否维持或减少矿工收入，特别是从交易费用激励的角度。
• 探讨在支付通道广泛采用的情况下，挖矿参与的长期可持续性。

提出的方法

• 建立一个正式的经济模型，分析闪电网络相对于链上比特币交易的费用动态。
• 模拟不同的需求模式（例如，交易频率和交易量），以评估其对费用结构的影响。
• 研究网络拓扑（例如，中心辐射型与去中心化结构），以确定结构如何影响费用分配与通道使用。
• 在各种经济假设下，推导出链上与链下交易的均衡费用水平。
• 使用比较静态分析，研究交易量与网络结构变化对矿工收入与费用水平的影响。
• 通过模拟不同网络配置下的费用结果，预测对矿工与用户经济影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 不同的交易需求模式如何影响闪电网络与比特币区块链上的费用水平？
• RQ2 网络拓扑对闪电网络中费用分配与矿工收入有何影响？
• RQ3 与链上比特币相比，闪电网络是否导致更高的或更低的交易费用？
• RQ4 闪电网络在多大程度上因费用收入减少而削弱了矿工的参与激励？
• RQ5 链下扩展能否在区块链系统中维持长期的矿工激励？

主要发现

• 闪电网络相比链上比特币，能够处理显著更多的交易。
• 尽管吞吐量更高，但闪电网络不一定会增加矿工的费用收入。
• 链上交易量减少导致矿工总收入下降，可能削弱挖矿参与意愿。
• 经济模型表明，链上费用的降低可能导致矿工保护网络的激励减少。
• 网络拓扑与需求模式在决定费用降低是否被通道使用增加所抵消方面起着关键作用。
• 本研究挑战了链下扩展天然有利于矿工的假设，揭示了对网络安全性可能存在的系统性风险。