مشکل پذیرش محدود بیت کوین

ما از لحاظ نظری نشان می دهیم که پذیرش محدود بیت کوین به عنوان یک نتیجه تعادل به جای یک خاصیت کوتاه مدت بوجود می آید. نتایج ما ناشی از اثرات منفی شبکه است که به دلیل نیاز بیت کوین به اجماع و وجود تأخیر در شبکه بوجود می آید. با گسترش شبکه بیت کوین ، تأخیر شبکه از این طریق زمان لازم برای تولید اجماع را طولانی می کند. به نوبه خود ، تسویه حساب طولانی مدت طولانی می شود و کاربران سیستم را رها می کنند و اتخاذ محدود می کنند. افزایش نرخ معاملات در حل این مشکل ناکام است زیرا افزایش نرخ معاملات باعث افزایش احتمالات چنگال می شود که روند اجماع را طولانی تر می کند و پذیرش محدودی را ایجاد می کند.

معرفی

بیت کوین توسط ناکاموتو (2008) با هدف تبدیل شدن به یک سیستم پرداخت غیرمتمرکز که به طور گسترده اتخاذ شده است ، پیشنهاد شده است. با این حال ، تا به امروز ، بیت کوین به عنوان یک سیستم پرداخت به سختی تصویب می شود. بر این اساس ، یک سؤال طبیعی مطرح می شود که آیا طراحی اقتصادی بیت کوین با هدف خود سازگار است. این مقاله با این سؤال که نشان می دهد طراحی بیت کوین باعث می شود که اتخاذ محدود نتیجه تعادل باشد ، به این سؤال پاسخ می دهد.

نتایج ما بوجود می آید زیرا ما از وجود اثرات منفی شبکه در طراحی بیت کوین پرده برداری می کنیم. این تأثیرات شبکه منفی بیت کوین را از سیستم های پرداخت متمرکز سنتی متمایز می کند و به عنوان نیروی محرک برای تصویب محدود آن عمل می کند. برای درک چگونگی بوجود آمدن اثرات شبکه منفی ، ما تأکید می کنیم که یک blockchain یک دفترچه الکترونیکی منحصر به فرد را تشکیل می دهد که در بین یک شبکه بالقوه بزرگ از عوامل که معمولاً به عنوان معدنکار گفته می شود ، ذخیره می شود. طراحی بیت کوین حاکی از آن است که معدنچیان احتمالاً در بعضی مواقع دارای دفترچه های متناقض هستند ، اما چنین ناسازگاری باید برای بیت کوین آشتی شود زیرا یک معامله فقط در صورتی که همه معدنچیان در مورد آن توافق کنند ، حل می شود. تجزیه و تحلیل ما نشان می دهد که دستیابی به توافق بین معدنچیان ، که معمولاً به آن اجماع گفته می شود ، با افزایش اندازه شبکه معدن که به نوبه خود به اثرات منفی شبکه کمک می کند ، دشوارتر می شود.

ادبیات اقتصاد تاکنون از تأثیرات منفی شبکه بیت کوین غافل شده است. این نظارت به این دلیل بوجود می آید که تجزیه و تحلیل نظری بیت کوین به طور معمول از مدل سازی تأخیر شبکه غافل می شود که به زمان لازم برای برقراری ارتباط اطلاعات در شبکه معدن اشاره دارد. یکی از ویژگی های جدید تجزیه و تحلیل ما این است که ما تأخیر شبکه را در بر می گیریم که همراه با نیاز به اجماع ، اثرات منفی شبکه ایجاد می کند. برای درک این نکته ، ما برجسته می کنیم که معدنچیان نمی توانند در مورد اطلاعات خاص توافق کنند ، مگر اینکه همه آنها از این اطلاعات آگاه باشند. تأخیر شبکه مرتبط است زیرا مطابق با زمان لازم برای اطلاعات جدید برای تبدیل شدن به اطلاعات مشترک در سراسر شبکه است. همانطور که در بخش 2. 3 بحث می کنیم ، تأخیر شبکه محدودیت هایی را بر توانایی تولید اجماع به سرعت حتی در صورت تلاش برای هماهنگی معدنچیان ، تحمیل می کند. تجزیه و تحلیل ما نشان می دهد که این محدودیت ها به تأخیرهای ممنوع برای کاربران بیت کوین کمک می کند و در نتیجه باعث پذیرش محدود می شود.

ما بیت کوین را به عنوان یک سیستم صف بندی مدل می کنیم که در آن ماینرها مجموعه ای از کاربران را ارائه می دهند. هر کاربر تقاضای معاملات واحد دارد و از معامله خود که در blockchain تسویه حساب می شود ، از ابزار استفاده می کند. کاربران یک ناهماهنگی ناهمگن برای انتظار دارند. هر کاربر ممکن است هزینه معامله را برای کاهش زمان انتظار مورد انتظار خود بپردازد ، اما هر کاربر نیز متناسب با هزینه پرداخت شده ، ناسازگاری را متحمل می شود. بنابراین ، هر کاربر یک سطح هزینه را در تعادل انتخاب می کند تا بهینه بیزار باشد که از انتظار با پرداخت هزینه بپردازد. اگر ابزار بهینه او از استفاده از بیت کوین در زیر سطح رزرو قرار بگیرد ، او تصمیم می گیرد بیت کوین را رها کند ، و ما این انتخاب را به عنوان عدم پذیرش طبقه بندی می کنیم. سطح رزرو نشان دهنده وجود یک گزینه خارجی است به طوری که عدم اتخاذ بیت کوین به معنای معامله از طریق یک سیستم پرداخت جایگزین سنتی است.

اولین نتیجه اصلی ما ، گزاره 2 ، برجسته می کند که بیت کوین نمی تواند هنگام بزرگ شدن تقاضای معاملات ، نرخ پذیرش غیر غیرقانونی را حفظ کند. ما این ناتوانی را در حفظ نرخ پذیرش غیر قابل قبول برای تقاضای معاملات بزرگ به عنوان پذیرش محدود می دانیم ، که معنای ما از پذیرش محدود را با استفاده مشترک هماهنگ می کند. برای درک اینکه چگونه معنای ما از فرزندخواندگی محدود با استفاده مشترک ، یک واقعیت ساده را ارائه می دهیم: بیت کوین توسط افراد بیشتری از ارزهای فیات اقتصادی توسعه یافته استفاده می شود ، اما میزان پذیرش بیت کوین در بین همه افراد بی اهمیت است در حالی که آن دسته از ارزهای فیات توسعه یافته نزدیک بهنرخ فرزندخواندگی در کشورهای مربوطه. برای مثال مشخص ، نیوزیلند تقریباً 5 میلیون نفر در مرزهای خود دارند در حالی که بیش از 30 میلیون نفر از بیت کوین استفاده می کنند. با این وجود ، دلار نیوزیلند (NZD) به سختی تصویب نمی شود ، و بیت کوین به طور گسترده ای به عنوان یک سیستم پرداخت در نظر گرفته نمی شود. قاب بندی ارجاع شده به این دلیل بوجود می آید که میزان پذیرش NZD در نیوزیلند تقریباً 100 ٪ است در حالی که میزان پذیرش بیت کوین تقریباً در هر نقطه از جهان کمتر از 1 ٪ است. بنابراین ، ما به جای تعداد خام کاربران ، روی نرخ پذیرش تمرکز می کنیم. علاوه بر این ، ما نرخ پذیرش را با بزرگ شدن تقاضای معامله بررسی می کنیم زیرا ما به دنبال این هستیم که بیت کوین به طور گسترده اتخاذ شده در صورت رقابت مستقیم با سیستم های پرداخت سنتی که تقاضای معامله بزرگ را تجربه می کنند ، تبدیل شود.

ما نتیجه فوق را به سه ویژگی بیت کوین مرتبط می کنیم: نیاز به اجماع در بین معدنچیان ، ورود رایگان با توجه به شبکه معدن و محدودیت عرضه در نرخ معامله. همانطور که بحث شد ، نیاز به اجماع بوجود می آید زیرا blockchain یک دفترچه منحصر به فرد است ، و اختلاف نظر دلالت بر این دارد که معدنچیان دارای دفترچه های مختلف هستند. ورود آزاد به طور مستقیم در بیت کوین با این واقعیت تحمیل می شود که خدمت به عنوان یک معدنکار نیازی به مجوز خاصی ندارد ، دلالت بر این دارد که استخراج معدن امکان پذیر است اما لزوماً سازگار با همه عوامل نیست. همانطور که قبلاً نیز اشاره شد ، کاربران ممکن است هزینه های کاهش زمان انتظار را بپردازند و این هزینه ها به معدنچیان پرداخت می شود. معدنچیان بالقوه مزایای کسب این هزینه ها را در برابر هزینه های شرکت در فرآیند معدن از بین می برند. بر این اساس ، تجزیه و تحلیل ما با تعیین مجموعه معدنچیان فعال به عنوان کسانی که معدن از نظر اقتصادی سودآور است ، یک وضعیت ورود آزاد را تحمیل می کند. محدودیت عرضه در نرخ معامله به یک واقعیت مشاهده شده بیت کوین اشاره دارد. به طور دقیق تر ، Bitcoin Ledger تقریباً در هر 10 دقیقه به روز می شود و نرخ بروزرسانی مربوط به محدودیت عرضه در نرخ معامله است.

گزاره 2 از یک تحلیل اقتصادی مستقیم به جلو ناشی می شود. محدودیت عرضه در نرخ معاملات بیت کوین دلالت بر این دارد که قیمت ها به جای مقادیر در درجه اول به افزایش تقاضای معامله پاسخ می دهند. بنابراین ، افزایش تقاضای معامله به صورت درون زا افزایش در هزینه ها (به عنوان مثال ، قیمت خدمات تسریع شده). افزایش هزینه ، به نوبه خود ، افزایش درآمدها از خدمت به عنوان معدنچی انتظار می رود. وضعیت ورود رایگان شبکه معدن سپس دلالت بر این دارد که معدنچیان اضافی وارد شبکه می شوند. گسترش شبکه حاصل تأخیر شبکه را تشدید می کند که به دلیل نیاز به اجماع ، زمان انتظار برای کاربر را طولانی می کند. زمان انتظار کاربر طولانی مدت و سپس کاربران را از بیت کوین به سمت جایگزین سنتی سوق می دهد تا بخش کوچکی از کاربران در واقع بیت کوین را اتخاذ کند. بر این اساس ، گزاره 2 ثابت می کند که بیت کوین نمی تواند هنگام مواجهه با تقاضای افزایش یافته ، میزان پذیرش غیر قابل تحمل را حفظ کند - ما این مشکل را مشکل پذیرش محدود می نامیم.

یک پاسخ طبیعی به مشکل پذیرش محدود ممکن است پیشنهاد شود که بیت کوین نرخ معامله انعطاف پذیر را اتخاذ کند که در حضور تقاضای افزایش یافته گسترش می یابد. در حالی که چنین پیشنهادی ممکن است در یک محیط سنتی موفق باشد ، ما می دانیم که در مورد بیت کوین به دلیل طراحی غیر متمرکز اقتصادی بیت کوین ، که به اجماع نیاز دارد و باعث می شود تا تأخیر شبکه به یک محدودیت مهم تبدیل شود ، در مورد بیت کوین شکست می خورد. ما آن نقطه را از طریق نتیجه اصلی دوم خود ، گزاره 3 رسمی می کنیم.

برای انتقال شهود از گزاره 3 ، ما نمونه ای از چگونگی گسترش نرخ پردازش را در یک تنظیم سنتی حل می کند و با متن بیت کوین تضاد می کند. به عنوان مثال یک تنظیم سنتی ، ما یک فروشگاه مواد غذایی را در نظر می گیریم. درست همانطور که ممکن است بیت کوین با تقاضای افزایش یافته برای معاملات روبرو شود ، فروشگاه مواد غذایی ممکن است با تقاضای افزایش یافته برای بررسی مشتریان روبرو شود. با این وجود ، تقاضای افزایش یافته فروشگاه مواد غذایی نیازی به زمان انتظار ممنوع نیست و مشتریان از فروشگاه (شبیه به پذیرش محدود) رها می شوند زیرا فروشگاه مواد غذایی می تواند با افزایش تعداد پیشخوان های چک (یعنی افزایش نرخ پردازش ، تقاضای افزایش یافته را مقابله کند.). افزایش نرخ پردازش سپس زمان انتظار را کاهش می دهد و از این طریق مشکل را حل می کند. در مقابل ، اقدام مشابه افزایش نرخ معامله بیت کوین در حل مشکل پذیرش محدود برای بیت کوین ناکام است. این شکست دقیقاً به دلیل نیاز به اجماع و ارتباط تأخیر در شبکه بوجود می آید. نکته مهم این است که در یک فروشگاه مواد غذایی ، صندوق داران نیازی به توافق مشترک با یک دنباله از مشتریان ندارند (یعنی نیازی به دستیابی به اجماع ندارند). در عوض ، صندوقداران پردازش موازی را بدون نیاز به برقراری ارتباط انجام می دهند و از این طریق زمان ارتباطی (شبیه به تأخیر در شبکه) را بی ربط می کنند. اگر صندوق داران موظف بودند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و به یک دنباله واحد از مشتریانی که در تمام صندوق داران پردازش می شوند (شبیه به اجماع) همگرا شوند ، افزایش تعداد صندوق داران مشکل را حل نمی کند زیرا این افزایش باعث افزایش مشکلات ارتباطی می شود. این مشکلات ارتباطی سپس تاخیر ایجاد می کند و منجر به طولانی شدن زمان انتظار مشتری می شود. به طور مشابه ، در بیت کوین ، افزایش نرخ معامله باعث افزایش زمان لازم برای دستیابی به اجماع می شود که در نتیجه زمان انتظار کاربر ممنوع را ایجاد می کند و در نتیجه منجر به پذیرش محدود می شود.

ما بین سیستم پرداخت بیت کوین و دارایی بومی آن ، بیت کوین ، با تمرکز ما روی سابق تمایز قائل هستیم. مهمتر اینکه ، نتایج ما مانع از موفقیت بیت کوین به عنوان دارایی نمی شود. در عوض ، ما نشان می دهیم که چنین موفقیتی بعید است که با اتخاذ سیستم پرداخت اساسی هدایت شود تا بیت کوین به عنوان چیزی غیر از یک واسطه مبادله تلقی شود. کار اخیر از این دیدگاه پشتیبانی می کند ، نشان می دهد که مزایای معامله ای فقط می تواند بخش بی اهمیت از حرکات قیمت بیت کوین را توضیح دهد (به Biais et al. ، 2020 مراجعه کنید).

نتایج ما در مورد بیت کوین و blockchain های مشابه اعمال می شود اما به طور کلی در مورد blockchains اعمال نمی شود. به طور خاص ، همانطور که در بخش 5 بحث می کنیم ، انواع پیشنهادهای blockchain وجود دارد که به طور بالقوه بر تصویب محدود غلبه می کنند ، اگرچه این پیشنهادات در بین اقتصاددانان مورد بحث قرار می گیرد. برخی از پیشنهادات به ویژه قانع کننده شامل بیت کوین NG ، پروتکل های اثبات مدرن از سهام و blockchain های مجاز است.

مقاله ما مربوط به ادبیات بزرگی است که اقتصاد بیت کوین را مطالعه می کند. جان و همکاران.(2022) نظرسنجی از آن ادبیات را ارائه دهید. علاوه بر این ، برخی از آثار قابل توجه در این ادبیات شامل Yermack (2015) ، Biais et al.(2019) ، Easley و همکاران.(2019) ، فولی و همکاران.(2019) ، راسکین و همکاران.(2019) ، Biais و همکاران.(2020) ، Chiu و Koeppl (2020) ، Griffin and Shams (2020) ، Makarov and Schoar (2020) ، Alsabah and Capponi (2021) ، Cong et al.(2021a) ، هوبرمن و همکاران.(2021) و Pagnotta (2022). مقالات نزدیک به کار ما شامل کنگ و همکاران است.(2021b) و Iyengar و همکاران.(2022). به طور خاص ، هر دو کنگ و همکاران.(2021b) و Iyengar و همکاران.(2022) همچنین پذیرش blockchain را مطالعه می کند ، اما هیچ یک از زمینه های خاص بیت کوین را بررسی نمی کنند. Iyengar و همکاران.(2022) پذیرش blockchain را در یک زمینه تجارت مطالعه کنید ، در حالی که کنگ و همکاران.(2021b) چکیده از تأخیر شبکه ، که یک اصطکاک کلیدی برای بیت کوین است همانطور که نتایج ما تعیین می کند.

کار ما همچنین به بخشی از ادبیات علوم کامپیوتر مربوط می شود که راه حل هایی برای مقیاس بندی blockchains ارائه می دهد. این ادبیات مشخصات فنی را ارائه می دهد اما تجزیه و تحلیل اقتصادی نیست. به طور مشخص ، ادبیات ارجاع شده ترجیحات کاربر را الگوبرداری نمی کند و تصمیمات پذیرش درون زا را به گونه ای می کند تا کار ما به عنوان یک مکمل اقتصادی برای آن عمل کند. برای بررسی ایده های برجسته از ادبیات ارجاع شده ، خواننده علاقه مند می تواند با ژو و همکاران مشورت کند.(2020).

قطعه قطعه

مدل

ما یک تنظیم افق نامتناهی با دو نوع عامل ، کاربران و کارگران را مدل می کنیم. تنظیم ما همچنین شامل دو نوع سیستم پرداخت ، بیت کوین و یک جایگزین سنتی است. ما فرض می کنیم که هر کاربر دارای تقاضای معامله واحد است و آن معامله را از طریق بیت کوین یا جایگزین سنتی انجام می دهد. معاملات توسط معدنچیان که برای پردازش این معاملات ، به صورت درون زا توسط کاربران انتخاب می شوند ، به bitcoin blockchain اضافه می شوند. بخش باقیمانده این بخش ارائه شده است

نتایج اصلی

ما با در نظر گرفتن بیت کوین با نرخ معامله ثابت (یعنی ثابت λ) ، که مطابق با طراحی موجود بیت کوین است ، شروع می کنیم. در این زمینه ، ما نشان می دهیم که بیت کوین با اتخاذ محدود روبرو است (گزاره 2). ما سپس می توانیم نرخ معامله متغیر را در بیت کوین (به عنوان مثال ، اجازه می دهیم λ متفاوت باشد) ، و نشان می دهیم که نتیجه گیری ما در مورد بیت کوین که با تصویب محدود روبرو است نیز در این مورد نیز وجود دارد (گزاره 3).

گزاره 2

پذیرش محدود من

بیت کوین با پذیرش محدود روبرو است (به عنوان مثال ، lim n → ∞ π * = 0).

محدود n

یافته های اصلی ما ، گزاره های 2 و 3 ، نتایج محدود کننده ای (به عنوان مثال ، n → ∞) را برای ایجاد پیامدهای مربوط به فرزندخواندگی در هنگام بزرگ بودن تقاضا ارائه می دهد (یعنی N). در این بخش ، ما آن یافته ها را با نتیجه ای که برای محدود N نگه داشته می شود ، تکمیل می کنیم. به طور خاص ، بخش 4. 1 نشان می دهد که یک سطح پذیرش محدود برای همه N وجود دارد (به عنوان مثال ، sup n ∈ N π * n<∞ ). Moreover, Section 4.2 clarifies that the referenced bound falls below transaction volumes for traditional payment systems for any reasonable model

غلبه بر فرزندخواندگی محدود

اگرچه نتایج ما پذیرش محدودی برای بیت کوین ایجاد می کند ، اما نتایج ما دلالت بر این ندارد که با تمرکز استخراج بیت کوین ، میزان پذیرش بیت کوین قابل افزایش نیست. علاوه بر این ، نتایج ما دلالت بر این ندارد که طرح های اقتصادی اخیر از blockchains با پذیرش محدود روبرو هستند. ما به نوبه خود در بخش های 5. 1 و 5. 2 در مورد این نکات بحث می کنیم.

نتیجه

بیت کوین با جاه طلبی برای تبدیل شدن به یک سیستم پرداخت غیرمتمرکز گسترده ، ایجاد شد. تا به امروز ، بیت کوین از این هدف کم شده است. مقاله ما هدف بیت کوین را در زمینه طراحی آن بررسی می کند و سابق را با دومی ناسازگار می داند. به طور خاص ، ما می دانیم که پذیرش محدود نتیجه تعادل برای بیت کوین است.

با این وجود ، ما تأکید می کنیم که کار ما به معنای پذیرش محدود جهانی در همه blockchains نیست. در عوض ، نتایج ما فقط مربوط به بیت کوین و

اعلام علاقه رقیب

نویسندگان اعلام می كنند كه آنها هیچ منافع مالی رقیب یا روابط شخصی را كه به نظر می رسد بر اثر گزارش شده در این مقاله تأثیر می گذارد ، ندارند.

تصدیق

ران کانیل سردبیر این مقاله بود. ما از ویرایشگر و دو داور ناشناس بخاطر بسیاری از پیشنهادات مفید تشکر می کنیم. ما همچنین از Anup Agrawal ، Yakov Amihud ، Daniel Andrei ، Bruno Biais ، Jaroslav Borovicka ، Matthieu Bouvard ، Agostino Capponi ، Lin Lin William ، Kathleen Derose ، Sean Foley ، Vishal Gaur ، Thomas George ، Manasa Gopal ، Haa Halaburda تشکر می کنیم. حسن ، جوئل هاسبروک ، کریگ هولدن ، سابرینا هاول ، گور هوبرمن ، فلیکس ارمرسبرگر ، آری جولز ، استیون کو ، جونگسوب لی ،