波卡插槽拍賣機(jī)制「蠟燭拍賣」最新研究進(jìn)展

平行鏈拍賣是 Kusama 和 Polkadot 的核心特征。拍賣結(jié)果決定了哪些項(xiàng)目可以獲得平行鏈插槽以及需要鎖定代幣的數(shù)量。為了生態(tài)系統(tǒng)的健康，重點(diǎn)的是要把稀缺的插槽分配給最能充分利用它們的項(xiàng)目。眾所周知，拍賣通常是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的絕佳方式，因?yàn)?—— 除了雙邊談判之外 —— 團(tuán)隊(duì)因此需要預(yù)先對(duì)拍賣進(jìn)行估值。^[1]

Kusama 和 Polkadot 都采用蠟燭拍賣「Candle Auction」來(lái)分配平行鏈插槽。有很多很好的案例可以解釋這種機(jī)制在實(shí)踐中是如何運(yùn)作的。^[2] 盡管如此，蠟燭格式「Candle Auction」是一種非常不尋常的拍賣方式。此外，平行鏈拍賣的規(guī)模和范圍并不是每天都在區(qū)塊鏈上發(fā)生。本文將就此探討以下基本問(wèn)題：

1. 為什么拍賣在鏈上運(yùn)作比在鏈下更好？

2. 使用蠟燭拍賣「Candle Auction」的特殊原因是什么？

為了回答這些問(wèn)題，我們將首先深入探討 Gian Vincenzo Pinelli（1535 - 1601 年）的悲慘故事，他是 Paduan 學(xué)者、狂熱的收藏家和伽利略的導(dǎo)師。他遺產(chǎn)的出售是通過(guò)蠟燭拍賣「Candle Auction」完成的，但以失敗告終。我們認(rèn)為這次失敗的原因，恰恰體現(xiàn)了鏈上拍賣的優(yōu)勢(shì)。

然后我們?cè)賮?lái)探討一下，為什么蠟燭拍賣「Candle Auction」是區(qū)塊鏈拍賣最合適的形式。

在此之前，我們先簡(jiǎn)要回顧一下 Web3 基金會(huì)最近所做的研究。

擁有那不勒斯貴族血統(tǒng)的皮內(nèi)利收集了幾乎所有學(xué)術(shù)相關(guān)的收藏品，從化石到硬幣，從礦物到歷史肖像，從天文儀器到地圖。^[3] 然而，他的遺產(chǎn)中最著名的部分是他巨大的圖書館。除了大量書籍外，還包含 700 多份手稿，其中有許多稀有品，例如 4 世紀(jì)荷馬的插圖片段和 1355 年的但丁微縮模型。

在他去世后，皮內(nèi)利的圖書館被打包并運(yùn)往那不勒斯的繼承人。圖書館由大約 130 個(gè)箱子組成，需要三艘船來(lái)運(yùn)輸。其中一艘船被海盜奪走了，圖書館的其余部分到達(dá)目的地后不久，皮內(nèi)利的繼承人就去世了。輾轉(zhuǎn)多年，由于疏忽丟失了更多的書籍，圖書館于1608年被皮內(nèi)利繼承人的遺孀拍賣。

按照當(dāng)時(shí)的慣例，拍賣的形式是蠟燭拍賣：拍賣師在感興趣的投標(biāo)人面前點(diǎn)燃一支蠟燭，然后他們出價(jià)，直到蠟燭熄滅。蠟燭熄滅時(shí)出價(jià)最高的人贏得了該物品并支付了他的出價(jià)。皮內(nèi)利拍賣是最早有詳細(xì)歷史記載的蠟燭拍賣之一。蠟燭拍賣早在中世紀(jì)的法國(guó)就被使用了（記錄至少可以追溯到 1368 年），主要是為了解決繼承糾紛。其他記錄包括英國(guó)的船舶和毛皮拍賣。

蠟燭拍賣僅在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)使用。（它們最終被拍賣會(huì)所取代，拍賣師用指揮棒敲三下宣布結(jié)束，就像我們今天所知道的那樣。）它們消失的原因是它們運(yùn)行起來(lái)很成問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)時(shí)的蠟燭拍賣大多面臨以下三個(gè)問(wèn)題。

首先，人們很快就開(kāi)始從事今天稱為狙擊的活動(dòng)：“惡意[取消]競(jìng)標(biāo)，直到蠟燭[被]完全燒毀，結(jié)果遺產(chǎn)[幾乎]從未以真正的價(jià)值售出。^[4]

其次，反復(fù)嘗試操縱結(jié)束時(shí)間，比如咳嗽使蠟燭熄滅。

第三，一旦蠟燭熄滅，往往很難準(zhǔn)確確定獲勝者，這可能會(huì)導(dǎo)致激烈的爭(zhēng)論。例如，塞繆爾·佩皮斯（Samuel Pepys）在觀察英國(guó)的一場(chǎng)蠟燭拍賣時(shí)在他的日記中寫道，他看到后感到震驚：“當(dāng)蠟燭熄滅時(shí)，他們?nèi)绾慰藓昂蜖?zhēng)論是誰(shuí)先出價(jià)的?！?span style="color: rgb(227, 14, 141);box-sizing: border-box;">^[5]

因此，早期的蠟燭拍賣，尤其是皮內(nèi)利圖書館的拍賣，都是一場(chǎng)災(zāi)難。區(qū)塊鏈技術(shù)在在哪些層面可以提供幫助呢？

首先，拍賣者在出售后的行為指出了任何鏈下拍賣的主要問(wèn)題：拍賣人缺乏承諾。即使有最好的法律制度，在拍賣后突然改變主意的情況下，賣方至少可以延遲在售商品的交易。當(dāng)然，如果拍賣中的競(jìng)拍者預(yù)料到了這種行為，那么他們就不會(huì)像其他人那樣認(rèn)真地競(jìng)拍，從而產(chǎn)生更低的競(jìng)價(jià)。相比之下，如果拍賣和出售的物品都在區(qū)塊鏈上，智能合約可以輕松解決這個(gè)問(wèn)題，一旦中標(biāo)者確定了，就會(huì)觸發(fā)競(jìng)拍物的轉(zhuǎn)移。

接下來(lái)，更具體地轉(zhuǎn)向蠟燭拍賣，并考慮狙擊問(wèn)題。使用蠟燭的原因是使拍賣的結(jié)束時(shí)間隨機(jī)：沒(méi)有人能夠知道拍賣何時(shí)結(jié)束，這樣可以鼓勵(lì)提前出價(jià)。這聽(tīng)起來(lái)是個(gè)好主意，但拍賣提前結(jié)束的可能性幾乎為零。

相比之下，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)允許更分散的結(jié)束時(shí)間分布，從而增加了拍賣提前結(jié)束的可能性。提前結(jié)束時(shí)間的可能性意味著狙擊行為確實(shí)不再是問(wèn)題，因?yàn)橥稑?biāo)人從一開(kāi)始就面臨著需要認(rèn)真投標(biāo)的壓力。

然而，單靠現(xiàn)代計(jì)算機(jī)并不能解決蠟燭拍賣的第二個(gè)問(wèn)題：結(jié)束時(shí)間的可操縱性。特別是，代表賣方行事的拍賣師仍然必須讓投標(biāo)人相信宣布的結(jié)局確實(shí)是隨機(jī)生成的。畢竟，因?yàn)槌鰞r(jià)會(huì)隨著時(shí)間的推移而增加，所以賣家總是喜歡更晚而不是更早地參與競(jìng)拍。幸運(yùn)的是，密碼學(xué)的最新進(jìn)展允許不可變的隨機(jī)性，并且可以被網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)人驗(yàn)證。^[6] 因此，在區(qū)塊鏈蠟燭拍賣中，投標(biāo)人不能隨意中止競(jìng)拍，拍賣師也不能謊報(bào)結(jié)束時(shí)間。

蠟燭拍賣的第三個(gè)問(wèn)題是，它們的執(zhí)行過(guò)程通常非常忙碌，致使圍繞誰(shuí)在何時(shí)出價(jià)和出價(jià)多少的問(wèn)題上爭(zhēng)吵不休。在現(xiàn)代拍賣（線上和線下）中，出價(jià)的確切順序會(huì)被記錄下來(lái)，這應(yīng)該會(huì)減少此類爭(zhēng)議。盡管如此，對(duì)此類記錄的秘密操作仍然存在問(wèn)題。尤其是在復(fù)雜的在線拍賣中，欺詐指控屢見(jiàn)不鮮。^[7] 因此，參與此類拍賣總是基于對(duì)拍賣師的信任。當(dāng)然，這與區(qū)塊鏈拍賣形成對(duì)比：如果投標(biāo)記錄在鏈上，那么每個(gè)人都可以驗(yàn)證所有投標(biāo)的數(shù)量和時(shí)間，完全不需要信任。

現(xiàn)在我們知道蠟燭拍賣在區(qū)塊鏈實(shí)施，可以比早期線下實(shí)施有所改進(jìn)，但問(wèn)題仍然存在：為什么優(yōu)先使用蠟燭拍賣？

認(rèn)為蠟燭拍賣有助于解決區(qū)塊鏈的拍賣通常會(huì)面臨的兩個(gè)主要問(wèn)題：搶先交易和投標(biāo)人之間智能合約的存在。

搶先交易（根據(jù)特權(quán)或內(nèi)幕信息在其他人之前采取行動(dòng)）會(huì)出現(xiàn)在區(qū)塊鏈上，因?yàn)榧磳l(fā)生的交易在上鏈之前，就已被參與者所知。^[8] 對(duì)于在區(qū)塊鏈上的拍賣實(shí)施過(guò)程，一些投標(biāo)人可以在其他投標(biāo)人的投標(biāo)生效之前看到并對(duì)其做出反應(yīng)。

例如，在第一價(jià)格拍賣（中標(biāo)者支付最高出價(jià)的拍賣）中，這使精通技術(shù)的投標(biāo)者有可能隨心所欲地投出高于其他投標(biāo)者的價(jià)格。但是，令人擔(dān)憂的是，搶先交易的存在使某些競(jìng)標(biāo)者很沒(méi)有參與感，從而抑制了整體競(jìng)標(biāo)，繼而減少了拍賣的收入。此外，拍賣效率也可能會(huì)受到影響，因?yàn)槌鍪鄣纳唐妨飨蛄思夹g(shù)最先進(jìn)的投標(biāo)人，而不是估值最高的投標(biāo)人。

正如 Jeff Burdges 和 Luca de Feo 在 Web 3 基金會(huì)的研究中所討論的那樣，目前存在解決前端運(yùn)行問(wèn)題的加密解決方案。然而，它們要么是非常計(jì)算密集型的，要么要求投標(biāo)人采取多種行動(dòng)。但最重要的是，如果投標(biāo)本身是通過(guò)智能合約執(zhí)行的，那么加密解決方案就無(wú)法正常工作。原因在于，智能合約對(duì)應(yīng)的是公開(kāi)可見(jiàn)的代碼。因此，它們對(duì)待售商品的估價(jià)和它們的策略在拍賣前就已公之于眾。鑒于智能合約的廣泛使用，在區(qū)塊鏈上實(shí)現(xiàn)的任何拍賣中，潛在投標(biāo)人之間的智能合約存在的可能性很高。

智能合約投標(biāo)人同樣面臨透明度問(wèn)題。如果事先知道智能合約的估值，那么拍賣者就有可能注冊(cè)一個(gè)小號(hào)并進(jìn)行所謂的 shill 投標(biāo)（即旨在提高獲勝者支付的價(jià)格的投標(biāo)）。這在第二價(jià)格拍賣（即中標(biāo)者支付第二高出價(jià)的拍賣）中尤其成問(wèn)題。在這樣的拍賣中，每個(gè)人都必須誠(chéng)實(shí)投標(biāo)，因此，拍賣者可能會(huì)在拍賣中，做出欺騙智能合約的行為（通過(guò)提交略低于智能合約估值的出價(jià)） 。但預(yù)見(jiàn)到這種行為的智能合約，很可能一開(kāi)始就對(duì)參與其中猶豫不決。這又導(dǎo)致了效率問(wèn)題，因?yàn)闆Q定不參與的智能合約很可能是估值最高的合約。

總之，搶先拍賣基本上排除了投標(biāo)人同時(shí)提交一個(gè)出價(jià)的靜態(tài)拍賣，智能合同的透明度排除了采用第二價(jià)格支付規(guī)則的拍。

在 H?fner 和 Stewart 在 2021 年的研究中，我們證明蠟燭拍賣方式是一個(gè)很好的選擇。為了說(shuō)明我們的觀點(diǎn)，我們分析了兩個(gè)競(jìng)標(biāo)者之間的蠟燭拍賣。在每一輪中，兩個(gè)投標(biāo)人按照固定的順序移動(dòng)。也就是說(shuō)，一個(gè)投標(biāo)人總是領(lǐng)先于另一個(gè)投標(biāo)人。投標(biāo)價(jià)必須隨著時(shí)間的推移而增加。在決定性的一輪中，出價(jià)最高的投標(biāo)人獲勝并支付出價(jià)。

結(jié)果表明，在適當(dāng)選擇結(jié)束時(shí)間分布的情況下，對(duì)于第一個(gè)投標(biāo)人來(lái)說(shuō)，隨著時(shí)間的推移，提出更多的出價(jià)是最有優(yōu)的，而第二個(gè)投標(biāo)人在她對(duì)出售的商品的估價(jià)較高時(shí)，只需與目前的出價(jià)相匹配。因此，蠟燭拍賣提供了一些安全措施，以抵御險(xiǎn)惡的投標(biāo)攻擊：為了將價(jià)格提高到均衡價(jià)格之上，拍賣商必須在較早的一輪中提交更高的中標(biāo)價(jià)。但這樣做的代價(jià)是，如果拍賣恰好在這段時(shí)間內(nèi)結(jié)束，那么其中一名競(jìng)拍者就會(huì)提前支付一筆款項(xiàng)。

此外，隨機(jī)結(jié)束時(shí)間比固定結(jié)束時(shí)間更能吸引競(jìng)標(biāo)者的參與。在固定的結(jié)束時(shí)間下，兩個(gè)投標(biāo)人可能會(huì)等待投標(biāo)直到最后一個(gè)時(shí)期。另一方面，隨機(jī)結(jié)束時(shí)間給投標(biāo)人帶來(lái)了提前投標(biāo)的壓力。尤其是，由于搶先出價(jià)者在其估值較高時(shí)會(huì)匹配當(dāng)前最高出價(jià)，因此搶先出價(jià)者可以通過(guò)隨著時(shí)間的推移提交增加的出價(jià)來(lái)贏得優(yōu)勢(shì)。這允許他根據(jù)新信息微調(diào)出價(jià)，從而獲得更高的預(yù)期效用。

我們發(fā)現(xiàn)隨機(jī)結(jié)束時(shí)間比固定結(jié)束時(shí)間有著更高的中標(biāo)率。由于投標(biāo)人隨著時(shí)間的推移提交越來(lái)越高的出價(jià)，因此隨機(jī)結(jié)束規(guī)則意味著有時(shí)拍賣者還必須接受前幾輪的較低出價(jià)。然而，隨機(jī)結(jié)束時(shí)間的魔力使投標(biāo)人的整體出價(jià)更高，從而會(huì)有更高的平均中標(biāo)價(jià)格。

最后，我們發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)束時(shí)間分布和大量的回合制下，結(jié)果會(huì)接近的第二價(jià)格拍賣。這意味著競(jìng)拍者的預(yù)期付款以及拍賣人的預(yù)計(jì)收入與第二價(jià)格拍賣中的收入相等。這是一個(gè)重要的結(jié)果，因?yàn)榈诙r(jià)格拍賣是最理想的拍賣之一 —— 也就是說(shuō)，是那些產(chǎn)生最高收入的拍賣。這也意味著 —— Polkadot 最想追求的結(jié)果 —— 估價(jià)最高的投標(biāo)人贏得競(jìng)拍！

綜上所述，蠟燭拍賣形式能夠緩解由搶先交易引起的所有三個(gè)問(wèn)題：（1）弱勢(shì)競(jìng)標(biāo)者的低效用；(2) 競(jìng)拍收入低；(3)效率低。鑒于這些特性，我們應(yīng)該期待蠟燭拍賣成為區(qū)塊鏈上所有拍賣的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制。

在皮內(nèi)利圖書銷售的最后一個(gè)悲劇性轉(zhuǎn)折中，將書籍運(yùn)往米蘭的費(fèi)用比預(yù)期的要高，因此，大部分書籍在途中被處理掉了。最后，只有 35 個(gè)盒子（最初的 130 個(gè)盒子中）送到了米蘭的 Biblioteca Ambrosiana，它們今天依舊還在那里。

• Bulow, Jeremy, and Paul Klemperer. 1996. “Auctions Versus Negotiations.” The American Economic Review, 86(1), 180-194.

• Burdges, Jeffrey, and Luca De Feo. 2020. “Delay Encryption.” Working Paper.

• Daian, Philip, Steven Goldfeder, Tyler Kell, Yunqi Li, Xueyuan Zhao, Iddo Bentov, Lorenz Breidenbach, and Ari Juels. 2019. Flash Boys 2.0: Frontrunning, Transaction Reordering, and Consensus Instability in Decentralized Exchanges.

• H?fner, Samuel, and Alistair Stewart. 2021.Blockchains, Front-Running, and Candle Auctions.” Working Paper.

• Hobson, Anthony. 1971. “A Sale by Candle in 1608.” The Library 5 (3): 215-233.

• Micali, Silvio, Michael Rabin, and Salil Vadhan. 1999. “Verifiable Random Functions.” 40th annual symposium on foundations of computer science (cat. No. 99CB37039), 120-130.

• Pepys, Samuel. The Diary of Samuel Pepys.

• [1] See the seminal work by Bulow and Klemperer (1996).

• [2] For a general overview, cf. the Polkadot wiki article. The Polkadot decoded talk by Shawn Tabrizi is also very informative.

• [3] The accounts given in this and the next section largely follow Hobson (1971).

• [4] Hobson (1971, 223).

• [5] Pepys (1662, Wed. 3 September).

• [6] See, e.g., Micali, Rabin, and Vadhan (1999).

• [7] For example, see this story on MarketWatch about the manipulation accusations of Daily Mail against Google

• [8] See, e.g., Daian et al. (2019).