比例带宽分配中的博弈论漏洞：FastLane的ShMonad协议的形式化分析

介绍

想象一下，你正在运行一个依赖于有保证的 RPC 吞吐量的高频交易系统。 一天早上，一个闪电提交机器人恰好在下一个快照之前质押了大量的 shMON，锁定了大部分带宽 10 秒钟，导致你的交易错过了市场。 发生了什么？

shMONAD 是一种建立在 MON (Monad) 之上的创新型流动性质押代币 (LST)。 shMONAD 旨在让用户在保持流动性的同时质押 MON，使持有者能够将 MON 转换为 shMON，将代币绑定到隔离的、策略驱动的池中，并在托管期后解绑。 然后，FastLane 的 ShMonad 协议利用这些绑定的 shMON 存款来按比例分配网络带宽：如果用户质押 $s_i$ 个代币，总承诺质押量为 $S$，则他们将收到

$$ r_i \;=\;\frac{si}{S}\;R{\max} $$

每秒请求数。 这种优雅的机制旨在将用户体验与安全激励措施结合起来，但实际上，它在参与者之间建立了一种高风险、非合作的博弈。

机制概述

令 $N$ 表示用户集，每个用户持有 $h_i$ 个 shMON。 每个用户 $i$ 承诺 $s_i \le h_i$，持续固定时间 $T (例如 20 个区块 ≈ 10 秒)，从而得出总质押量

$$ S \;=\;\sum_{j\in N} s_j. $$

在全球上限 $R_{\max}$ (请求/秒) 的情况下，用户 $i$ 的分配为

$$ r_i \;=\;\frac{si}{S}\,R{\max} \quad(\text{如果 }S>0). $$

如果没有人质押 ($S=0$)，协议可以平均分配 $R_{\max}$ 给活跃会话，以确保基本活性。 同时，质押的代币继续赚取奖励，因此锁定 $s_i$ 的机会成本为

$$ c_i(s_i)\approx \delta\,s_i\,T, $$

其中 $\delta$ 是相对于其他质押选项的差异奖励率。

每个代理的效用结合了带宽价值和质押成本：

$$ u_i(r_i, s_i) \;=\; v_i(r_i)\;-\;c_i(s_i), $$

其中 $v_i$ 是凹函数（例如 $v_i(r)=\alpha_i\log(1+r)$），用于模拟收益递减。

迷你数值示例： 假设三个用户质押 $(10,30,60)$ 个代币，并且 $R_{\max}=100$。 他们收到 $(10,30,60)$ RPS。 一个在快照之前质押 900 个代币的闪电提交者跳到 90 RPS (容量的 90%)，导致原始质押者的分配分别骤降至 $(1,3,6)$ RPS，然后立即退出。

在定义了质押、分配和效用之后，让我们首先了解为什么从博弈论的角度来看，这个比例规则如此引人注目。

积极特性：优雅的设计

尽管 ShMonad 的比例共享规则很简单，但它表现出几个理想的理论特征：

近似激励兼容性。 虽然不是占优策略激励兼容 (DSIC)，但该机制允许贝叶斯-纳什均衡。 如果其他人也这样做，则按一个人的真实估值比例进行承诺是最佳响应，类似于 凯利比例公平性 在 网络 中的定理。

静态效率。 在静态纳什均衡下，总福利

$$ W \;=\;\sum_i v_i(r_i) $$

在 $\sum_i ri \le R{\max}$ 下是帕累托有效的。 如果估值与财富相关联，则结果近似于 公共产品的林达尔均衡。

抗共谋性。 在大型人群中，大联盟的核心是空的：任何小型卡特尔都可以被叛逃者以最小的成本削弱，从而限制了共谋的收益。

女巫鲁棒性。 产生女巫身份需要真正的质押 ($\Omega(s_i)$)，从而嵌入了对抗廉价身份拆分攻击的代价高昂的信号屏障。

闭式均衡。 对于线性成本 $c_i(s)=\gamma s$ 和二次估值 $v_i(r)=\alpha_i r - \tfrac12\beta r^2$，可以求解

$$ s_i^* = \frac{\alphai(N-1) - \gamma\,S{-i}}{\gamma\,N}, $$

在理想化假设下使系统的行为可预测。

潜在漏洞：模型失效的地方

军备竞赛以过度承诺

在机会成本接近于零的情况下，用户的最佳响应是 $s_i = h_i$。 总质押量 $S$ 在 $H = \sum_i h_i$ 处饱和，并且 $r_i = (hi/H) R{\max}$ 对实时需求视而不见。 这反映了 塔洛克竞赛 (参与者花费高昂的努力来分享奖金)，导致效率低下的均衡，其中努力消散了价值。

财富集中和中心化

比例性将代币持有不平等直接映射到带宽不平等中。 如果 $hi$ 遵循帕累托分布，鲸鱼将捕获 $R{\max}$ 的超比例份额。 在重复互动中，带宽优势（例如 MEV 捕获）会增加财富，进一步集中控制并破坏审查阻力。

利用时间攻击的不确定性

承诺仅每 $\Delta$ 更新一次，因此 $S(t)$ 表现出随机性（例如，在泊松事件下的出生-死亡过程）。 $r_i$ 的方差可能会突破服务阈值。 更糟糕的是，闪电提交机器人可以在快照之前立即质押大量的 $s_i'$，在一个时间间隔内获取超大的带宽量，然后退出，这是一种倾斜公平性的扩展形式的利用。

强制悖论和道德风险

测量噪声 $\epsilon\sim\mathcal{N}(0,\sigma^2)$ 导致误报。 处罚

     p = \kappa\,\max\bigl(u_i - r_i t,\;0\bigr)

随着 $\sigma$ 的增长而增加，因此诚实的用户会减少利用以避免错误的罚款。 验证者因分享罚款而获得奖励，面临过度报告的道德风险，这与 霍姆斯特罗姆-米尔格罗姆委托代理问题 相呼应。

从泄露的凭据中免费搭车

如果 RPC URL 泄露，免费搭车者会在没有质押的情况下消耗 $r_i$，从而将有效率降低到 $r_i^{\rm eff}=(1-f),r_i$。 这引发了公地悲剧：用户减少质押，崩溃 $S$ 并降低所有人的服务质量。

协调失败和采用陷阱

该协议可能会允许两种均衡：低采用率的“鬼城” ($S\approx0$) 和高采用率的“军备竞赛” ($r_i\to0$，当 $N\to\infty$ 时)。 引爆点

     v_i\bigl(R_{\max}/N_c\bigr) = c_i(h_i)

导致滞后现象，很难启动健康的用法，但一旦饱和就很难解除。

长期富者更富的动态

再投资的带宽收益通过以下方式放大初始不平衡

     h_i(t+1) = h_i(t) + \eta\,r_i(t),

触发“马太效应”，在没有纠正性支付设计（例如维克里式退款）的情况下加速中心化。

结论

ShMonad 的比例共享机制在一开始很优雅和高效，但现实世界的战略行为会使其暴露于军备竞赛、中心化、时间利用和强制悖论。 为了保护长期弹性，FastLane 应该探索：

• 二次承诺费用 ($f(s_i)=\beta,s_i^2$) 以抑制过度质押。
• 时间加权质押锁定以消除闪电提交攻击。
• 混合拍卖层（例如哈伯格式税收）用于需求驱动的定价。
• 服务差异化定价（读取与写入）以使成本与资源使用保持一致。

通过将 ShMonad 的 UX 和 MEV 优势与这些改进相结合，FastLane 可以构建一个高效且公平的带宽市场，准备好为下一代延迟敏感型应用程序提供动力。

参考文献

1. shMonad
2. Fastlane
3. 带宽分配机制
4. Fastlane 4337 基础设施

• 原文链接： github.com/thogiti/thogi...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～