Hoe werkt speltheorie in crypto?

Ondanks talrijke pogingen het netwerk te verstoren, floreert Bitcoin al meer dan een decennium. Speltheorie speelde een fundamentele rol in de ontwikkeling van cryptocurrencies en droeg bij aan hun succes.

Basisprincipes

Speltheorie is een methode van toegepaste wiskunde die wordt gebruikt om rationele besluitvorming in menselijk gedrag te bestuderen. De interactieve spelomgeving stimuleert spelers om rationeel te handelen bij het reageren op regels of de invloed van anderen. Oorspronkelijk ontwikkeld in de economie om bedrijven, markten en consumenten te bestuderen, wordt het nu veelvuldig toegepast in andere vakgebieden. Modellen uit de speltheorie kunnen gebruikt worden om het gedrag van elkaar beïnvloedende actoren en de mogelijke uitkomsten van hun acties onder vooraf bepaalde omstandigheden te onderzoeken. Deze benadering is ook toepasbaar in de studie van politiek, sociologie, psychologie en filosofie.

Het gevangenendilemma

Als een klassiek model uit de speltheorie illustreert het gevangenendilemma een situatie waarin twee criminelen, A en B, afzonderlijk worden verhoord nadat ze zijn gearresteerd en niet met elkaar kunnen communiceren. De officier van justitie probeert ieder van hen over te halen tegen de ander te getuigen om hun aanklachten te verminderen. Als A tegen B getuigt, wordt A vrijgelaten en krijgt B drie jaar (en vice versa). Als beiden elkaar verraden en tegen elkaar getuigen, krijgen ze allebei twee jaar. Als beiden zwijgen en elkaar niet verraden, krijgen ze slechts één jaar wegens onvoldoende bewijs.

Hieruit volgt de volgende tabel met de resultaten:

Het optimaliseren van individueel eigenbelang in het gevangenendilemma zou ertoe leiden dat men de ander verraadt om vrij te komen, maar de onzekerheid over de beslissing van de ander maakt dit een onvoorspelbare strategie. De meeste rationele gevangenen zouden, gezien de geboden beloning, kiezen om te verraden. Echter, als zowel A als B verraden, krijgen ze allebei 2 jaar, wat geen ideale uitkomst is. Daarom zou de optimale beslissing voor beide gevangenen als koppel zijn om te zwijgen, wat resulteert in een straf van slechts 1 jaar. Dit eenvoudige voorbeeld illustreert hoe modellen uit de speltheorie kunnen helpen menselijk gedrag en mogelijke uitkomsten te begrijpen op basis van rationele besluitvorming.

Speltheorie in crypto

Speltheoriemodellen spelen een cruciale rol bij het ontwerpen van veilige en vertrouwensloze economische systemen voor cryptocurrencies, waaronder Bitcoin. De creatie van Bitcoin als een Byzantijns fouttolerant (BFT) systeem is een geslaagde combinatie van cryptografie en speltheorie. Deze mix leidde tot het concept crypto-economie, dat de economische aspecten van blockchainprotocollen onderzoekt en de mogelijke effecten van hun ontwerp op het gedrag van deelnemers. Crypto-economie houdt ook rekening met het gedrag van externe actoren die het netwerk zouden kunnen proberen te verstoren. Kortom, crypto-economie bestudeert de rationele en waarschijnlijke beslissingen van netwerknodes op basis van incentives die het protocol biedt.

Proof of Work-oplossing

Om vertrouwen in de Bitcoin-blockchain te waarborgen vertrouwt het systeem op overeenstemming tussen gedistribueerde nodes om transacties en blocks te valideren. Omdat deze nodes elkaar echter niet kunnen vertrouwen, heeft het netwerk bescherming nodig tegen kwaadwillende activiteiten. Een belangrijk kenmerk dat dit probleem aanpakt is het Proof of Work-consensusalgoritme dat door Bitcoin wordt gebruikt. Door het mijnproces veeleisend en competitief te maken, stimuleert de PoW-architectuur miners om eerlijk te handelen, omdat oneerlijk gedrag het risico met zich meebrengt geïnvesteerde middelen te verliezen en uit het netwerk te worden gezet. Daardoor is de meest rationele beslissing voor miners om de netwerkbeveiliging te handhaven door eerlijk te handelen, terwijl kwaadwillige acties worden ontmoedigd en bestraft.

Conclusie

Het ontwerpen van gedistribueerde systemen zoals cryptocurrencies vereist rekening houden met hoe mensen zich gedragen en beslissingen nemen op basis van hun rationele overwegingen, wat de hoofdtoepassing van speltheorie is. Het Proof of Work-consensusalgoritme is ontstaan door cryptografie en speltheorie te combineren om de Bitcoin-blockchain te ontwikkelen, een gedecentraliseerd economisch systeem dat bestand is tegen aanvallen. De veiligheid en veerkracht van een blockchain hangen af van het protocol en het aantal netwerkdeelnemers. Grotere gedistribueerde netwerken zijn betrouwbaarder dan kleinere.