海洋博弈中的矿池形成：Shapley 值与比例分配
计算机科学与博弈论
2025-06-09 v2
摘要
我们研究了权益证明区块链协议中矿池形成的博弈论模型。在此类系统中，利益相关者可以形成矿池作为从参与账本维护中获得定期奖励的手段，每个矿池的权力取决于其集体权益。我们感兴趣的问题是设计能够适当在矿池成员之间分配奖励，并在由此产生的矿池配置中实现有利属性的机制。出于这一目的，我们将合作博弈论中著名的 Shapley 值方案的非合作博弈论分析引入区块链背景中。特别是，我们关注由 Milnor 和 Shapley (1978) 提出的海洋博弈模型，该模型适用于少数大玩家与大量极小、可忽略玩家共存的人群。这为利益相关者之间的矿池形成过程提供了适当的抽象级别。我们通过稳定性代价分析，在实现去中心化程度方面对 Shapley 机制和更标准的比例分配方案进行了比较，并在对 Sybil 攻击的易感性方面进行了比较，即玩家为了参与多个矿池以获取更多利润而策略性地分割其权益。有趣的是，虽然广泛部署的比例分配方案似乎具有某些优势，但奖励最关键玩家更高份额的 Shapley 值方案成为一种有竞争力的替代方案，它能够绕过比例分配的一些缺点，同时在去中心化方面也不远离最优保证。最后，我们通过比例分配的一些变体补充了我们的研究，其中利润根据权益的超加性或次加性函数按比例分配，表明 Shapley 值方案仍然保持相同的优势。
引用
@article{arxiv.2505.04422,
title = {Pool Formation in Oceanic Games: Shapley Value and Proportional Sharing},
author = {Aggelos Kiayias and Elias Koutsoupias and Evangelos Markakis and Panagiotis Tsamopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.04422},
year = {2025}
}