电子货币激励机制综述-何云华 , 耿子烨 , 李红 , 孙利民 , 李旭.pdf
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软件学报 ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@iscas.ac.cn
Journal of Software,2017,28(Suppl.(1)):97−106 http://www.jos.org.cn
©中国科学院软件研究所版权所有. Tel: +86-10-62562563
电子货币激励机制综述
∗
何云华
1
,
耿子烨
1
,
李
红
2
,
孙利民
2
,
李
旭
3
1
(北方工业大学 计算机学院,北京 100144)
2
(物联网安全北京市重点实验室(中国科学院 信息工程研究所),北京 100093)
3
(北京车网互联科技有限公司,北京 100082)
通讯作者: 李红, E-mail: lihong@iie.ac.cn
摘 要: 电子货币激励机制是信息网络领域普遍采用的方法,在推动资源共享、激发群智感知、促进协作通信等
方面有着重要作用,是提升信息网络服务质量与效率的关键.综述电子货币激励机制现有的工作,阐述了电子货币激
励机制的挑战,重点介绍了依赖于可信中心的激励机制和基于区块链的分布式激励机制,并探讨了电子货币激励机
制中安全可信、隐私保护、可扩展性等问题.
关键词: 电子货币;激励机制;区块链;分布式
中文引用格式: 何云华,耿子烨,李红,孙利民,李旭.电子货币激励机制综述.软件学报,2017,28(Suppl.(1)):97−106. http://www.
jos.org.cn/1000-9825/17010.htm
英文引用格式: He YH, Geng ZY, Li H, Sun LM, Li X. Survey on incentive mechanisms based on electronic money. Ruan Jian
Xue Bao/Journal of Software, 2017,28(Suppl.(1)):97−106 (in Chinese). http://www.jos.org.cn/1000-9825/17010.htm
Survey on Incentive Mechanisms Based on Electronic Money
HE Yun-Hua
1
, GENG Zi-Ye
1
, LI Hong
2
, SUN Li-Min
2
, LI Xu
3
1
(School of Computer Science, North China University of Technology, Beijing 100144, China)
2
(Beijing Key Laboratory of Internet of Things Security (Institute of Information Engineering, The Chinese Academy of Sciences),
Beijing 100093, China)
3
(Beijing CarSmart Technology Co., LTD., Beijing 100082, China)
Abstract: The incentive mechanism based on electronic money, a common method in the field of information network, plays an
important role in promoting the resource sharing, stimulating crowd sensing and promoting cooperative communication, and it is the key
to improve the quality and efficiency of information network service. This paper summarizes the existing work of the incentive
mechanisms, describes the objectives and challenges of the incentive mechanism, and focuses on the incentive mechanism on a trust
center and the distributed incentive mechanism based on the block chain. It also discusses the security, credibility, privacy protection
and extensibility of incentive mechanism based on electronic money.
Key words: electronic money; incentive mechanism; blockchain; distributed method
激励机制是指通过政策、奖惩、互惠、信誉、电子货币等手段,产生内在动力、促进相互协作,朝着既定
目标发展的活动过程.电子货币作为常用的激励方式被广泛应用于网络资源共享、群智感知、协作通信等信息
网络领域中.2015 年 11 月,Bitwalking 电子币被提出用于激励个人参与健康行走运动,用户每走 1 万步可获得 1
∗ 基金项目: 国家重点研发计划(2017YFB0802300); 国家自然科学基金(61702503, 61602053); 北方工业大学青年科技创新基金
(1473009)
Foundation item: National Key Technology R&D Program (2017YFB0802300); National Natural Science Foundation of China
(61702503, 61602053); Youth Science and Technology Innovation Foundation (North China University of Technology) (1473009)
收稿时间: 2017-05-15; 采用时间: 2017-09-23
98
Journal of Software 软件学报 Vol.28, Supplement (1), October 2017
个电子币.滴滴公司抓住了移动支付改造传统出租车行业的机遇,通过“烧钱大战”助其迅速攫取司机端和用户
端市场.2017 年 7 月,国家互联网金融技术分析平台发布的《2017 上半年国内 ICO 发展情况报告》称,基于区块
链密码货币的 ICO 众筹项目募资超过 26 亿元.目前,电子货币关键技术的研究被列入网络空间安全国家重点研
究法计划.全球知名的市场研究机构 eMarketer 预测
[1]
,电子支付市场份额将从 2016 年的 1.92 万亿美元上升到
2020 年的 4.06 万亿美元.
虽然电子货币受到的广泛关注和应用,但当其作为激励机制应用于资源共享、群智感知、协作通信时不一
定能够提升信息网络服务质量与效率.电子货币激励机制面临着安全可信问题,由于发行主体不确定、不统一,
不同类型信誉差异很大的电子货币同时流通,势必会出现鱼龙混杂的现象,导致公众对整个系统的运营持续的
消极印象的行为,可致使系统建立和维护客户关系的能力严重受损,甚至为电子假币、伪造欺诈等不法活动提
供可能,从而严重影响正常的货币流通秩序,甚至引发社会动乱.电子货币系统维护的机器或人员可能会泄露客
户的隐私信息,也可能受到黑客和病毒的攻击,系统一旦被破坏,客户的资料和隐私将泄露,使客户利益受损.另
外,基于电子货币的激励机制还可能存在可扩展性问题,电子货币系统单位时间内处理的交易量是受限的,当产
生的交易量可能超过系统的处理能力时,会导致系统无法提供正常服务.
1 电子货币激励机制设计原则与挑战
1.1 电子货币激励机制设计原则
电子货币激励机制是指通过制定合理的定价机制来激励用户参与激励任务,定价机制通常根据用户的贡
献度来为用户分配相应数额的奖励.定价机制在设计时应考虑以下因素:(1) 计算高效性:在多项式时间内完成
激励机制涉及的相关计算任务;(2) 个体理性:在激励过程中,每位用户都是理性的,期望其选择的策略能得到非
负效用;(3) 盈利(profitability):激励机制无赤字效应,参与者完成任务带来的价值应该大于等于支付给他的报
酬;(4) 可信性:每个参与者在其他人策略不变的情况下不能通过更改其策略来增加效用.前 3 条特性确保激励
机制的可行性,可信性能够消除市场操纵的威胁
[2,3]
.
为了保证电子货币激励机制的有效实施,还应考虑相关的保障措施:(1) 安全性,保证激励机制在执行过程
中能够抵御假冒攻击、欺骗攻击或合谋攻击;(2) 隐私保护,激励机制不应泄露用户的隐私信息;(3) 可扩展性,
激励机制不能太复杂,性能开销不应太大而影响用户体验,可支持对大量用户的激励.
1.2 电子货币激励机制设计挑战
基于电子货币的激励机制在设计时通常不可能满足上述所有设计原则,需根据具体的应用场景有所侧重,
设计切实可行的激励机制.基于电子货币的激励机制设计将面临如下挑战:(1) 激励机制的执行可能需要大量
的通信和计算资源,由于系统的计算、存储、带宽资源有限,导致激励机制无法成功执行.(2) 激励机制缺少相应
的验证过程,自私节点存在不诚实需求等欺骗行为,影响激励效果.(3) 激励过程可能会导致用户隐私泄露等问
题,设计激励机制要兼顾安全性与有效性;(4) 激励机制需鼓励尽可能多的用户参与,会增加系统的处理开销,
如何利用系统有限的资源处理日益增多的激励交易是具有挑战性的问题.
2 电子货币激励机制
电子货币是指以数字记账的方式代替使用现金交易的货币系统.电子货币有效提高交易的效率,例如消费
者无须携带大量现金,商户无须人工点算现金,交易过程主要通过权威机构或区块链技术来记录和维护.在信息
网络中,电子货币是普遍采用的激励方式,基于电子货币的激励机制可分为依赖于可信中心的激励机制和基于
区块链的分布式激励机制.
2.1 依赖于可信中心的激励机制
激励机制依赖于第三方可信中心,其为每位用户分配一定数额的电子货币,由第三方可信中心作为激励过
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