波卡插槽拍賣機制「蠟燭拍賣」最新研究進展

平行鏈拍賣是 Kusama 和 Polkadot 的核心特征。拍賣結果決定了哪些項目可以獲得平行鏈插槽以及需要鎖定代幣的數量。為了生態(tài)系統(tǒng)的健康，重點的是要把稀缺的插槽分配給最能充分利用它們的項目。眾所周知，拍賣通常是實現這一目標的絕佳方式，因為 —— 除了雙邊談判之外 —— 團隊因此需要預先對拍賣進行估值。^[1]

Kusama 和 Polkadot 都采用蠟燭拍賣「Candle Auction」來分配平行鏈插槽。有很多很好的案例可以解釋這種機制在實踐中是如何運作的。^[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題：

1. 為什么拍賣在鏈上運作比在鏈下更好？

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 學者、狂熱的收藏家和伽利略的導師。他遺產的出售是通過蠟燭拍賣「Candle Auction」完成的，但以失敗告終。我們認為這次失敗的原因，恰恰體現了鏈上拍賣的優(yōu)勢。

然后我們再來探討一下，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，我們先簡要回顧一下 Web3 基金會最近所做的研究。

擁有那不勒斯貴族血統(tǒng)的皮內利收集了幾乎所有學術相關的收藏品，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 世紀荷馬的插圖片段和 1355 年的但丁微縮模型。

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

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

蠟燭拍賣僅在相對較短的時間內使用。（它們最終被拍賣會所取代，拍賣師用指揮棒敲三下宣布結束，就像我們今天所知道的那樣。）它們消失的原因是它們運行起來很成問題。具體來說，當時的蠟燭拍賣大多面臨以下三個問題。

首先，人們很快就開始從事今天稱為狙擊的活動：“惡意[取消]競標，直到蠟燭[被]完全燒毀，結果遺產[幾乎]從未以真正的價值售出。^[4]

其次，反復嘗試操縱結束時間，比如咳嗽使蠟燭熄滅。

第三，一旦蠟燭熄滅，往往很難準確確定獲勝者，這可能會導致激烈的爭論。例如，塞繆爾·佩皮斯（Samuel Pepys）在觀察英國的一場蠟燭拍賣時在他的日記中寫道，他看到后感到震驚：“當蠟燭熄滅時，他們如何哭喊和爭論是誰先出價的?！?span style="color: rgb(227, 14, 141);box-sizing: border-box;">^[5]

因此，早期的蠟燭拍賣，尤其是皮內利圖書館的拍賣，都是一場災難。區(qū)塊鏈技術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。當然，如果拍賣中的競拍者預料到了這種行為，那么他們就不會像其他人那樣認真地競拍，從而產生更低的競價。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問題，一旦中標者確定了，就會觸發(fā)競拍物的轉移。

接下來，更具體地轉向蠟燭拍賣，并考慮狙擊問題。使用蠟燭的原因是使拍賣的結束時間隨機：沒有人能夠知道拍賣何時結束，這樣可以鼓勵提前出價。這聽起來是個好主意，但拍賣提前結束的可能性幾乎為零。

相比之下，現代計算機允許更分散的結束時間分布，從而增加了拍賣提前結束的可能性。提前結束時間的可能性意味著狙擊行為確實不再是問題，因為投標人從一開始就面臨著需要認真投標的壓力。

然而，單靠現代計算機并不能解決蠟燭拍賣的第二個問題：結束時間的可操縱性。特別是，代表賣方行事的拍賣師仍然必須讓投標人相信宣布的結局確實是隨機生成的。畢竟，因為出價會隨著時間的推移而增加，所以賣家總是喜歡更晚而不是更早地參與競拍。幸運的是，密碼學的最新進展允許不可變的隨機性，并且可以被網絡中的每個人驗證。^[6] 因此，在區(qū)塊鏈蠟燭拍賣中，投標人不能隨意中止競拍，拍賣師也不能謊報結束時間。

蠟燭拍賣的第三個問題是，它們的執(zhí)行過程通常非常忙碌，致使圍繞誰在何時出價和出價多少的問題上爭吵不休。在現代拍賣（線上和線下）中，出價的確切順序會被記錄下來，這應該會減少此類爭議。盡管如此，對此類記錄的秘密操作仍然存在問題。尤其是在復雜的在線拍賣中，欺詐指控屢見不鮮。^[7] 因此，參與此類拍賣總是基于對拍賣師的信任。當然，這與區(qū)塊鏈拍賣形成對比：如果投標記錄在鏈上，那么每個人都可以驗證所有投標的數量和時間，完全不需要信任。

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

認為蠟燭拍賣有助于解決區(qū)塊鏈的拍賣通常會面臨的兩個主要問題：搶先交易和投標人之間智能合約的存在。

搶先交易（根據特權或內幕信息在其他人之前采取行動）會出現在區(qū)塊鏈上，因為即將發(fā)生的交易在上鏈之前，就已被參與者所知。^[8] 對于在區(qū)塊鏈上的拍賣實施過程，一些投標人可以在其他投標人的投標生效之前看到并對其做出反應。

例如，在第一價格拍賣（中標者支付最高出價的拍賣）中，這使精通技術的投標者有可能隨心所欲地投出高于其他投標者的價格。但是，令人擔憂的是，搶先交易的存在使某些競標者很沒有參與感，從而抑制了整體競標，繼而減少了拍賣的收入。此外，拍賣效率也可能會受到影響，因為出售的商品流向了技術最先進的投標人，而不是估值最高的投標人。

正如 Jeff Burdges 和 Luca de Feo 在 Web 3 基金會的研究中所討論的那樣，目前存在解決前端運行問題的加密解決方案。然而，它們要么是非常計算密集型的，要么要求投標人采取多種行動。但最重要的是，如果投標本身是通過智能合約執(zhí)行的，那么加密解決方案就無法正常工作。原因在于，智能合約對應的是公開可見的代碼。因此，它們對待售商品的估價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)塊鏈上實現的任何拍賣中，潛在投標人之間的智能合約存在的可能性很高。

智能合約投標人同樣面臨透明度問題。如果事先知道智能合約的估值，那么拍賣者就有可能注冊一個小號并進行所謂的 shill 投標（即旨在提高獲勝者支付的價格的投標）。這在第二價格拍賣（即中標者支付第二高出價的拍賣）中尤其成問題。在這樣的拍賣中，每個人都必須誠實投標，因此，拍賣者可能會在拍賣中，做出欺騙智能合約的行為（通過提交略低于智能合約估值的出價） 。但預見到這種行為的智能合約，很可能一開始就對參與其中猶豫不決。這又導致了效率問題，因為決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人同時提交一個出價的靜態(tài)拍賣，智能合同的透明度排除了采用第二價格支付規(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很好的選擇。為了說明我們的觀點，我們分析了兩個競標者之間的蠟燭拍賣。在每一輪中，兩個投標人按照固定的順序移動。也就是說，一個投標人總是領先于另一個投標人。投標價必須隨著時間的推移而增加。在決定性的一輪中，出價最高的投標人獲勝并支付出價。

結果表明，在適當選擇結束時間分布的情況下，對于第一個投標人來說，隨著時間的推移，提出更多的出價是最有優(yōu)的，而第二個投標人在她對出售的商品的估價較高時，只需與目前的出價相匹配。因此，蠟燭拍賣提供了一些安全措施，以抵御險惡的投標攻擊：為了將價格提高到均衡價格之上，拍賣商必須在較早的一輪中提交更高的中標價。但這樣做的代價是，如果拍賣恰好在這段時間內結束，那么其中一名競拍者就會提前支付一筆款項。

此外，隨機結束時間比固定結束時間更能吸引競標者的參與。在固定的結束時間下，兩個投標人可能會等待投標直到最后一個時期。另一方面，隨機結束時間給投標人帶來了提前投標的壓力。尤其是，由于搶先出價者在其估值較高時會匹配當前最高出價，因此搶先出價者可以通過隨著時間的推移提交增加的出價來贏得優(yōu)勢。這允許他根據新信息微調出價，從而獲得更高的預期效用。

我們發(fā)現隨機結束時間比固定結束時間有著更高的中標率。由于投標人隨著時間的推移提交越來越高的出價，因此隨機結束規(guī)則意味著有時拍賣者還必須接受前幾輪的較低出價。然而，隨機結束時間的魔力使投標人的整體出價更高，從而會有更高的平均中標價格。

最后，我們發(fā)現，在一個統(tǒng)一的結束時間分布和大量的回合制下，結果會接近的第二價格拍賣。這意味著競拍者的預期付款以及拍賣人的預計收入與第二價格拍賣中的收入相等。這是一個重要的結果，因為第二價格拍賣是最理想的拍賣之一 —— 也就是說，是那些產生最高收入的拍賣。這也意味著 —— Polkadot 最想追求的結果 —— 估價最高的投標人贏得競拍！

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問題：（1）弱勢競標者的低效用；(2) 競拍收入低；(3)效率低。鑒于這些特性，我們應該期待蠟燭拍賣成為區(qū)塊鏈上所有拍賣的標準機制。

在皮內利圖書銷售的最后一個悲劇性轉折中，將書籍運往米蘭的費用比預期的要高，因此，大部分書籍在途中被處理掉了。最后，只有 35 個盒子（最初的 130 個盒子中）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).