Speltheorie en Cryptocurrencie

07.01.2019

uploads/FDVkvPNkOaftFBljlkmE.png

Speltheorie is een basisprincipe dat aan de wieg stond voor de ontwikkeling van cryptocurrency en is, ondanks vele pogingen om het netwerk te ontregelen, één van de redenen dat Bitcoin zo sterk in opkomst is het afgelopen decennium. 


Wat is speltheorie?

In de kern is speltheorie een methode die wordt gebruikt in de toegepaste wiskunde om menselijk gedrag op het gebied van het maken van rationele keuzes te bestuderen. Het “spel” is ontworpen als een interactieve omgeving waarbinnen spelers geneigd zijn om rationeel te handelen als reactie op de spelregels en uit invloeden van de medespelers.

Het concept was initieel ontwikkeld door economen waarbij getracht werd om het gedrag van bedrijven, markten en consumenten te onderzoeken maar is inmiddels uitgeweken naar verschillende onderzoeksvelden. Om die reden worden speltheorie-modellen nu veel gebruikt om in vooraf bepaalde omstandigheden het gedrag van zelfstandige entiteiten en de mogelijke uitkomsten van hun acties te bestuderen. De modellen vinden toepassing op het gebied onderzoek binnen de politiek, sociale wetenschappen, psychologie en filosofie.


Het gevangenendilemma

Het gevangenendilemma is één van de meest populaire voorbeelden van het speltheorie-model. Het gaat uit van een scenario waarbij twee criminelen (A en B) allebei ondervraagd worden nadat ze zijn gearresteerd. Elke crimineel wordt in afzonderlijke ruimte ondervraagd, zonder de mogelijkheid om te communiceren met elkaar.

De aanklager probeert de criminelen ervan te overtuigen om tegen elkaar een verklaring af te leggen om zodoende strafvermindering te krijgen. Als A tegen B getuigt, dan wordt hij vrijgelaten en krijgt B een straf van 3 jaar (en vice versa). Daarentegen zullen ze beiden een straf krijgen van 2 jaar als ze beide tegen elkaar getuigen. Tot slot krijgen A en B een straf van 1 jaar als ze allebei zwijgen wat voortkomt uit het gebrek aan bewijs.

Op basis van hun individuele beslissingen kunnen we de volgende uitkomsten hebben:



B getuigt

B zwijgt

A getuigt

Beide krijgen 2 jaar straf.

A is vrij. B krijgt 3 jaar straf.

A zwijgt

B is vrij. A krijgt 3 jaar straf.

Beide krijgen 1 jaar straf.


Het is duidelijk dat het beste scenario voor A (respectievelijk B) is om te getuigen en vrij gelaten te worden, maar dat betekent dat de ander moet zwijgen en er is geen enkele mogelijkheid om de keuze van de ander te voorspellen. In het zicht van een beloning, zullen veel gedetineerden waarschijnlijk handelen uit eigenbelang en de ander verraden. Maar als zowel A als B elkaar verraden moeten ze beide 2 jaar in de gevangenis blijven wat niet bepaald de beste uitkomst is. Daarom is de beste optie voor hen beide is om te zwijgen en maar 1 jaar te krijgen in plaats van 2.

Het gevangenendilemma heeft veel verschillende varianten, maar dit simpele voorbeeld illustreert het idee om een speltheorie-model te gebruiken om menselijk gedrag te onderzoeken met alle mogelijke uitkomsten gebaseerd op het proces van het maken van rationele keuzes.


Speltheorie en cryptocurrency

Met betrekking tot cryptocurrency, speelt speltheorie een belangrijke rol bij het ontwerpen van een veilig en vertrouwd economisch systeem zoals dat het geval is bij Bitcoin. De oprichting van Bitcoin als een Byzantine Fault Tolerance (BFT) systeem is het resultaat van een harmonische mix van cryptografie en speltheorie.  

Het gebruik van speltheorie binnen de context van cryptocurrency stond aan de wieg van ‘crypto-economics’, wat in principe een de studie betreffende de economie van blockchain-protocollen en de potentiële consequenties dat het ontwerp van deze protocollen vertegenwoordigen als gevolg van het gedrag van de gebruikers. Het heeft ook betrekking op het gedrag van “externe tussenpersonen” die niet per definitie deel uit maken van het ecosysteem, maar op den duur het netwerk zullen infiltreren en proberen van binnenuit het netwerk te ontregelen. 

Met andere woorden bestudeerd crypto-economics het gedrag van de netwerk-nodes gebaseerd op stimulansen van het protocol met betrekking tot de meest rationele en waarschijnlijke beslissingen. 

Aangezien de Bitcoin-blockchain is ontworpen als een gedistribueerd systeem, met veel wijdverspreide nodes, moet het kunnen vertrouwen op de overeenkomst tussen deze nodes met betrekking tot de validatie van transacties en blocks. Deze nodes zijn echter niet echt in staat om elkaar te kunnen vertrouwen. Hoe kan een dergelijk systeem malafide activiteiten weren? Hoe kan een blockchain voorkomen dat het wordt ontregeld door oneerlijke nodes?

Een van de meest belangrijke eigenschappen dat het Bitcoin netwerk moet beschermen tegen malafide activiteiten is het Proof of Work algoritme. Dit past cryptografische technieken toe dat het ‘mining’-proces erg kostbaar en veeleisend maakt, waardoor een erg competitieve ‘mining’ omgeving ontstaat. Daarom beweegt de architectuur van PoW-based cryptocurrency de ‘mining’-nodes om eerlijk te handelen (zodat ze niet het risico lopen om hun geïnvesteerde middelen te verliezen). In deze context wordt elke malafide activiteit ontmoedigd en snel bestraft. De ‘mining’-nodes die oneerlijk gedrag vertonen zullen naar alle waarschijnlijkheid een berg geld verliezen en van het netwerk verbannen worden. De consequentie hiervan is dat de meest rationele en waarschijnlijke beslissing die gemaakt kan worden door een ‘miner’ is om eerlijk te blijven en de blockchain veilig te houden. 


Conclusie

De gebruikelijke toepassing van speltheorie is om een model te scheppen en onderzoeken hoe mensen zich gedragen en beslissingen maken gebaseerd op rationele gedachtepatronen. Daarom zou men altijd rekening moeten houden met het toepassen van speltheorie-modellen als men een gedistribueerd systeem wilt ontwerpen, zoals dat ook het geval is bij cryptocurrency.  

Dankzij een gebalanceerde combinatie van cryptografie en speltheorie, was het PoW consensus algoritme in staat om de Bitcoin blockchain als gedecentraliseerd economisch systeem te creëren dat zeer resistent is tegen aanvallen. Hetzelfde geldt voor andere cryptocurrency en daarnaast zijn de concepten van speltheorie zijn ook van toepassing op PoS-blockchains. Het grote verschil hierbij is de manier waarop Proof of Stake blockchain omgaat met transacties en block-validatie.

Houdt er wel rekening mee dat de mate van beveiliging en weerbaarheid van een blockchain afhankelijk is van zijn protocol en direct gerelateerd is aan het aantal participanten van het netwerk. Grotere gedistribueerde netwerken zijn betrouwbaarder dan de kleinere.   

Loading