Spieltheorie und Kryptowährungen

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Spieltheorie und Kryptowährungen
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Spieltheorie ist grundlegend für die Entwicklung von Kryptowährungen und einer der Gründe, warum Bitcoin trotz zahlreicher Versuche, das Netzwerk zu stören, über ein Jahrzehnt lang florierte.


Was ist Spieltheorie?

Im Wesentlichen ist die Spieltheorie eine Methode der angewandten Mathematik, mit der das menschliche Verhalten auf der Grundlage rationaler Entscheidungen untersucht wird. Das "Spiel" ist so konzipiert, dass die Spieler dazu neigen, rational zu handeln, wenn sie auf die Spielregeln oder den Einfluss anderer Spieler reagieren.

Das Konzept wurde ursprünglich in der Volkswirtschaftslehre entwickelt, um das Verhalten von Unternehmen, Märkten und Verbrauchern zu untersuchen, wird aber heute weitgehend in anderen Forschungsbereichen angewendet. Daher können spieltheoretische Modelle als Werkzeug verwendet werden, um das potenzielle Verhalten von interagierenden Akteuren und die möglichen Ergebnisse ihrer Handlungen unter vordefinierten Umständen zu untersuchen. Die Modelle können auch in Forschungsarbeiten in den Bereichen Politik, Soziologie, Psychologie und Philosophie eingesetzt werden.


Das Gefangenendilemma

Das Gefangenendilemma ist eines der beliebtesten Beispiele für ein spieltheoretisches Modell. Es veranschaulicht ein Szenario, in dem 2 Kriminelle (A und B) nach ihrer Verhaftung verhört werden. Jeder Verbrecher wird in einem separaten Raum verhört und kann nicht mit dem anderen kommunizieren. 

Der Staatsanwalt versucht die Kriminellen zu überzeugen gegeneinander auszusagen, wodurch sich ihre Anklagen reduzieren würden. Wenn A gegen B aussagt, wird er freigelassen und B für 3 Jahre verhaftet (und umgekehrt). Wenn sich beide jedoch gegenseitig verraten und aussagen, werden sie beide für 2 Jahre verhaftet. Schließlich, wenn sowohl A als auch B beschließen, sich nicht gegenseitig zu verraten und zu schweigen, werden sie mangels ausreichender Beweise nur zu einem Jahr Gefängnis verurteilt.

Daher hätten wir die folgenden möglichen Ergebnisse (basierend auf ihrer individuellen Entscheidung):



B verrät

B schweigt

A verrät

Beide werden für 2 Jahre ins Gefängnis gesteckt.

A ist frei. B wird für 3 Jahre eingesperrt.

A schweigt

B ist frei. A wird für 3 Jahre eingesperrt.

Beide werden für ein Jahr ins Gefängnis gesteckt.


Offensichtlich ist das beste Szenario für A (oder B), den anderen zu verraten und freigelassen zu werden, aber das würde erfordern, dass der andere schweigt. Es gibt aber keine Möglichkeit vorherzusagen, welche Entscheidung der andere treffen würde. Angesichts der Belohnung würden viele rationale Gefangene wahrscheinlich beschließen, nach eigenem Interesse zu handeln und den anderen zu verraten. Aber wenn sowohl A als auch B sich gegenseitig verraten würden, würden sie 2 Jahre im Gefängnis verbringen, und das ist nicht wirklich das beste Ergebnis. Daher ist die beste Option für sie, die sie als Paar treffen könnten, ruhig zu bleiben und nur 1 Jahr statt 2 Gefängnisstrafe zu bekommen.

Das Gefangenendilemma hat viele Varianten, aber diese einfache Geschichte veranschaulicht die Idee, mit der spieltheoretische Modelle menschliches Verhalten und mögliche Ergebnisse basierend auf dem Prozess der rationalen Entscheidungsfindung untersuchen können.


Spieltheorie und Kryptowährungen

Spieltheorie spielt bei Kryptowährungen eine entscheidende Rolle um ein sicheres und vertrauenswürdiges Wirtschaftssystem zu entwickeln, wie z.B. das von Bitcoin. Die Kreation von Bitcoin als Byzantinische Fehlertoleranz (BFT) System ist das Ergebnis einer harmonischen Kombination von Kryptographie und Spieltheorie.

Es ist die Anwendung der Spieltheorie im Rahmen von Kryptowährungen, die das Konzept der Kryptoökonomie hervorgebracht hat, ein Konzept, das im Grunde genommen die Erforschung der Ökonomie von Blockchain-Protokollen und ihrer möglichen Konsequenzen ist. Konsequenzen resultieren hierbei aus dem Design dieser Protokolle, sprich aus dem Ergebnis des Verhaltens der Teilnehmer innerhalb des Systems. Es berücksichtigt auch das Verhalten von "externen Akteuren", die nicht wirklich Teil des Ökosystems sind, aber irgendwann dem Netzwerk beitreten könnten, nur um zu versuchen, es von innen heraus zu unterbrechen.

Mit anderen Worten, Kryptoökonomie untersucht unter der Prämisse der rationalsten und wahrscheinlichsten Entscheidungen das Verhalten der Netzwerkknoten basierend auf den durch das Protokoll geschaffenen Anreizen.

Da die Bitcoin-Blockchain als dezentrales System konzipiert ist - mit vielen Knoten, die an verschiedenen Standorten verteilt sind - ist sie bei der Validierung von Transaktionen und Blöcken auf die Konsensfindung dieser Knoten angewiesen. Diese Knoten sind jedoch nicht wirklich in der Lage sich gegenseitig zu vertrauen. Wie kann ein solches System also bösartige Aktivitäten vermeiden? Wie kann eine Blockchain verhindern, dass sie durch unehrliche Knoten unterbrochen wird?

Eines der wichtigsten Merkmale des Bitcoin-Netzwerks, das es vor böswilligen Aktivitäten schützt, ist der Konsensalgorithmus Proof of Work. Es werden kryptographische Techniken eingesetzt, die dazu führen, dass der Mining-Prozess sehr kostspielig und aufwendig ist. Dies schafft eine sehr wettbewerbsintensive Mining-Umgebung. Aus diesem Grund stimuliert die Architektur PoW-basierter Kryptowährungen die Mining-Knoten dazu ehrlich zu handeln (so dass sie nicht riskieren ihre investierten Ressourcen zu verlieren). Miner werden entmutigt böswillig zu handeln und werden bei Verstoß schnell abgestraft. Die Mining-Knoten, die unehrliches Verhalten zeigen, werden wahrscheinlich viel Geld verlieren und aus dem Netzwerk geworfen. Folglich ist die wahrscheinlichste und vernünftigste Entscheidung, die ein Miner treffen wird, ehrlich zu handeln und die Blockchain sicher zu halten.


Fazit

Die generelle Anwendung der Spieltheorie besteht darin zu modellieren und zu untersuchen, wie sich Menschen verhalten und wie sie Entscheidungen auf der Grundlage von Rationalität treffen. Daher sollten beim Entwurf dezentraler Systeme, wie z.B. der von Kryptowährungen, immer spieltheoretische Modelle berücksichtigt werden. 

Dank einer ausgewogenen Kombination aus Kryptographie und Spieltheorie ist es der Bitcoin-Blockchain mit dem Proof of Work Konsensalgorithmus gelungen ein dezentrales Wirtschaftssystem zu schaffen, das sehr resistent gegen Angriffe ist. Das Gleiche gilt auch für andere Kryptowährungen und die Konzepte der Spieltheorie gelten auch für PoS-Blockchains. Der Hauptunterschied besteht darin, wie ein Proof of Stake Blockchain mit Transaktionen und Blockvalidierung umgeht. 

Beachte jedoch, dass der Grad an Sicherheit und Belastbarkeit einer Blockchain von ihrem Protokoll abhängt und in direktem Zusammenhang mit der Anzahl an Teilnehmern im Netzwerk steht. Größere dezentrale Netzwerke sind zuverlässiger als kleinere.

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