張嫻，朱建明，隋智源，明盛智

數(shù)字貨幣交易匿名性與監(jiān)管的博弈分析

張嫻，朱建明，隋智源，明盛智

（中央財(cái)經(jīng)大學(xué)信息學(xué)院，北京 100081）

通過利用區(qū)塊鏈等技術(shù)，數(shù)字貨幣作為一種新型貨幣資產(chǎn)推動了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。數(shù)字貨幣交易平臺在數(shù)字貨幣用戶對私有數(shù)字貨幣使用中占有重要角色?，F(xiàn)有的數(shù)字貨幣交易平臺可能存在泄露用戶個人隱私的風(fēng)險，為不法分子提供參與“空投”事件、勒索、騙局等各種異常交易行為的條件；數(shù)字貨幣交易平臺對用戶強(qiáng)匿名性保護(hù)也會增加監(jiān)管部門對于數(shù)字貨幣交易情況的監(jiān)管難度。因此數(shù)字貨幣交易平臺選擇對用戶的匿名性保護(hù)的強(qiáng)弱不僅需要考慮用戶的個人隱私安全，而且要考慮如何符合監(jiān)管部門對其監(jiān)管工作的要求?；趯?shù)字貨幣交易平臺和監(jiān)管部門之間關(guān)系的分析，建立演化博弈模型，對數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管博弈模型進(jìn)行定義和構(gòu)建，根據(jù)數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管部門收益矩陣求解復(fù)制動態(tài)方程并得出均衡解。通過構(gòu)建雅可比矩陣對演化系統(tǒng)在不同參數(shù)取值下的均衡點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并分析在不同情況下，數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管部門的演化穩(wěn)定選擇及策略。結(jié)合Matlab實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對數(shù)字貨幣交易平臺的強(qiáng)弱匿名性保護(hù)策略和監(jiān)管部門的強(qiáng)弱監(jiān)管策略進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證博弈模型的準(zhǔn)確性。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出對數(shù)字貨幣交易平臺的監(jiān)管建議，為我國將來開展數(shù)字貨幣交易平臺的監(jiān)管工作提供理論依據(jù)。

演化博弈；數(shù)字貨幣交易平臺；隱私保護(hù)；匿名性；監(jiān)管

0 引言

數(shù)字貨幣具有高效、方便等優(yōu)點(diǎn)，引起了各國的關(guān)注。按照數(shù)字貨幣發(fā)行方對于貨幣的信用程度，現(xiàn)有的數(shù)字貨幣可以被分為法定數(shù)字貨幣與私有數(shù)字貨幣[1]。本文主要探討私人數(shù)字貨幣的監(jiān)管問題。

數(shù)字貨幣交易平臺在用戶對私有數(shù)字貨幣使用中占有重要角色。各國對于數(shù)字貨幣交易平臺的監(jiān)管力度和法律措施不盡相同，其中美國、英國及一些歐盟國家對于數(shù)字貨幣交易平臺的法律監(jiān)管措施較為完善。美國統(tǒng)一法律委員會制定了統(tǒng)一的法律規(guī)定，重點(diǎn)明確了美國聯(lián)邦及各州監(jiān)管部門對于數(shù)字貨幣交易平臺一系列具體的監(jiān)管措施，以此規(guī)范監(jiān)管部門監(jiān)管工作的實(shí)施；英國政府則采取“沙盒監(jiān)管”模式對數(shù)字貨幣交易行為進(jìn)行監(jiān)管，來實(shí)現(xiàn)數(shù)字貨幣交易與監(jiān)管的平衡；由于數(shù)字貨幣在歐洲的市場規(guī)模較大，歐盟也對數(shù)字貨幣交易平臺提出了相應(yīng)的監(jiān)管措施，以監(jiān)管洗錢、逃稅等行為[2]。除此之外，國際貨幣基金等國際組織紛紛發(fā)布有關(guān)數(shù)字貨幣交易的監(jiān)管文件，來降低數(shù)字貨幣交易過程中可能產(chǎn)生的風(fēng)險。相較于國外，國內(nèi)對于數(shù)字貨幣交易平臺監(jiān)管問題的研究程度相對薄弱。2017年9月4日，發(fā)布了《關(guān)于防范代幣發(fā)行融資風(fēng)險的公告》發(fā)布，金融管理部門等依法關(guān)閉了交易網(wǎng)站平臺及移動App，虛擬幣交易平臺宣布停止人民幣交易業(yè)務(wù)。雖然目前我國沒有數(shù)字貨幣交易平臺，但研究數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管之間的問題對我國將來開展數(shù)字貨幣的交易與監(jiān)管仍具有重要意義。

一些平臺在發(fā)展初期會通過強(qiáng)保護(hù)用戶匿名性來保證用戶個人隱私[3]，以此吸引用戶，同時降低成本。但是，對于監(jiān)管部門來說，數(shù)字貨幣交易平臺對用戶的匿名性保護(hù)越強(qiáng)，交易可追蹤性就越弱，監(jiān)管難度就越大，即所需要耗費(fèi)的人力物力越多。交易平臺對于用戶匿名性保護(hù)的強(qiáng)弱和監(jiān)管部門對于交易監(jiān)管的力度可以被抽象為兩個參與方的博弈行為。

演化博弈作為一種成熟的博弈模型，可以被運(yùn)用到多種場景的博弈問題中[4]。數(shù)字貨幣交易平臺若選擇對用戶匿名性強(qiáng)保護(hù)，就可以吸引更多的用戶，但監(jiān)管部門就不易對平臺的數(shù)字貨幣交易進(jìn)行監(jiān)管，難以監(jiān)測和追蹤一些非法的數(shù)字貨幣異常交易行為，使部分用戶資產(chǎn)造成損失，影響社會穩(wěn)定性和公平性；數(shù)字貨幣交易平臺若選擇對用戶匿名性弱保護(hù)，用戶就可能面臨個人隱私泄露的風(fēng)險，對平臺發(fā)展不利，但監(jiān)管部門對其監(jiān)管難度降低，所需要耗費(fèi)的人力物力減少，更有利于數(shù)字貨幣交易市場整體長期穩(wěn)定發(fā)展。針對數(shù)字貨幣交易過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險和問題，本文基于數(shù)字貨幣交易平臺和監(jiān)管部門關(guān)系的分析，建立演化博弈模型，對系統(tǒng)均衡點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證博弈模型的準(zhǔn)確性，并對數(shù)字貨幣交易平臺的監(jiān)管問題提出建議。

1 數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管演化博弈模型

在一般情況下，數(shù)字貨幣交易平臺和監(jiān)管部門在進(jìn)行選擇時，都會選擇對自身收益大的策略。數(shù)字貨幣交易平臺對用戶強(qiáng)匿名性保護(hù)可以在打著“方便用戶交易”和“保護(hù)用戶個人隱私”的口號吸引用戶注資的同時降低自己的成本；而對用戶弱匿名性保護(hù)需要用戶在進(jìn)行交易前向平臺提交并通過平臺認(rèn)證其身份信息，平臺會保留用戶相關(guān)交易記錄，并可以在監(jiān)管部門執(zhí)行監(jiān)管工作時提供相關(guān)用戶身份和交易信息進(jìn)行查詢和追蹤。監(jiān)管部門對于平臺的不同監(jiān)管程度會影響平臺的選擇，對于監(jiān)管部門來說，數(shù)字貨幣交易平臺的不同選擇會影響監(jiān)管部門對于監(jiān)管力度的選擇[5]。如果數(shù)字貨幣交易平臺為了降低成本選擇強(qiáng)保護(hù)匿名策略，那么監(jiān)管部門的監(jiān)管難度就會加大，監(jiān)管成本就會增加，需要選擇強(qiáng)監(jiān)管策略來保證交易平臺合法運(yùn)行；當(dāng)平臺較少考慮保護(hù)用戶隱私選擇弱保護(hù)匿名性策略時，監(jiān)管部門能夠更方便、及時地追蹤到洗錢、勒索等一些非法的異常交易行為，但用戶面臨個人隱私泄露等風(fēng)險的概率就會增加，也難以防范一些數(shù)字貨幣平臺利用用戶信息非法盈利。

下面通過建立用戶匿名性保護(hù)與監(jiān)管的演化博弈模型，對參與雙方數(shù)字貨幣交易平臺和監(jiān)管部門的博弈進(jìn)行探討，首先對博弈問題相關(guān)概念進(jìn)行定義，之后得出博弈模型。

1.1 博弈模型定義

定義6 通過分析數(shù)字貨幣交易平臺對用戶的匿名性保護(hù)和監(jiān)管部門監(jiān)管的博弈過程，假設(shè)數(shù)字貨幣交易平臺主體可選擇的策略集C={強(qiáng)匿名性保護(hù)策略1，弱匿名性保護(hù)策略2}；監(jiān)管部門主體可選擇的策略集C={強(qiáng)監(jiān)管策略1，弱監(jiān)管策略2}。

定義7 參與主體的收益參數(shù)定義：表示數(shù)字貨幣交易平臺通過用戶進(jìn)行的數(shù)字貨幣交易所能獲得的固定收益；表示數(shù)字貨幣交易平臺選擇強(qiáng)匿名性保護(hù)策略1時，監(jiān)管部門選擇強(qiáng)監(jiān)管策略1時獲得的監(jiān)管收益；表示數(shù)字貨幣交易平臺選擇弱保護(hù)策略2時，監(jiān)管部門選擇1時獲得的監(jiān)管收益；表示數(shù)字貨幣交易平臺選擇強(qiáng)匿名性保護(hù)策略1時，監(jiān)管部門選擇弱監(jiān)管策略2時獲得的監(jiān)管收益；表示數(shù)字貨幣交易平臺選擇弱匿名性保護(hù)策略2時，監(jiān)管部門選擇S2 時獲得的監(jiān)管收益。

定義8 參與主體的成本參數(shù)定義：1表示數(shù)字貨幣交易平臺在選擇強(qiáng)匿名性保護(hù)策略1時所需要承擔(dān)的成本，特指平臺需要承擔(dān)的平臺內(nèi)出現(xiàn)非法交易后被政府處罰的風(fēng)險成本，2表示數(shù)字貨幣交易平臺在選擇弱匿名性保護(hù)策略2時所需要承擔(dān)的成本，包括用戶身份識別和交易信息進(jìn)行查詢和追蹤等技術(shù)成本，假設(shè)1<2；1表示監(jiān)管部門選擇1時所需要的監(jiān)管成本，2表示監(jiān)管部門選擇2時所需要的監(jiān)管成本，且1>2。

1.2 博弈模型構(gòu)建

數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管部門收益矩陣如表1所示。

表1 數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管部門收益矩陣

由上述簡化公式可以得到

表2 數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管部門收益改進(jìn)矩陣

根據(jù)數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管部門收益改進(jìn)矩陣可以得出數(shù)字貨幣交易平臺和監(jiān)管部門兩方參與者在選擇不同策略時的收益函數(shù)12和34以及平均收益函數(shù)E和E。

1為數(shù)字貨幣交易平臺選擇強(qiáng)匿名性策略時的收益函數(shù)，2為數(shù)字貨幣交易平臺選擇弱匿名性策略時的收益函數(shù)，E為數(shù)字貨幣交易平臺的平均收益函數(shù)。

3為監(jiān)管部門選擇強(qiáng)監(jiān)管策略時的收益函數(shù)，4為監(jiān)管部門選擇弱監(jiān)管策略時的收益函數(shù)，E為監(jiān)管部門的平均收益函數(shù)。

數(shù)字貨幣交易平臺的強(qiáng)匿名性保護(hù)策略和監(jiān)管部門的強(qiáng)監(jiān)管策略的復(fù)制動態(tài)方程[6]為

聯(lián)立式(8)、式(9)，并令式(8)、式(9)分別等于0。

可求出此復(fù)制動態(tài)方程組的均衡解為

經(jīng)過分析可知，1，2，3，4為鞍點(diǎn)，5為中心點(diǎn)。同時，在上述假設(shè)中，1221即收益指標(biāo)在此演化博弈中對數(shù)字貨幣交易平臺與監(jiān)管部門博弈的穩(wěn)定有較大的影響。

2 演化均衡穩(wěn)定性分析

Friedman提出由微分方程描述的群體動態(tài)演化系統(tǒng)中均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性可以用復(fù)制動態(tài)方程構(gòu)建雅克比矩陣分析判斷，即通過構(gòu)建雅可比矩陣對上述分析得出的5個均衡點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析[7]。

根據(jù)復(fù)制動態(tài)方程組(10)構(gòu)建雅克比矩陣為

計(jì)算矩陣(12)的行列式(13)和跡(14)。

將所有得出的均衡解代入式(13)、式(14)，分別計(jì)算其對應(yīng)的的行列式符號和的跡符號，如表3所示。

表3 不同均衡點(diǎn)對應(yīng)的detJ和trJ

通過表3可以看出，此博弈矩陣中和取值會影響其對應(yīng)雅克比矩陣的的行列式符號和的跡符號的正負(fù)，均衡點(diǎn)的類型判斷如表4所示。

表4 均衡點(diǎn)類別判斷

由于取值的不確定性，分別對是否等于0的情況進(jìn)行分類分析。

3 實(shí)驗(yàn)分析與建議

圖1 數(shù)字貨幣交易平臺復(fù)制動態(tài)方程變化

Figure 1 Digital currency trading institutions replicate dynamic equation changes

圖2為監(jiān)管部門復(fù)制動態(tài)方程變化曲線。

圖2 監(jiān)管部門復(fù)制動態(tài)方程變化

Figure 2 Regulators replicate dynamic equation changes

上述結(jié)果驗(yàn)證了匿名性保護(hù)與監(jiān)管演化博弈模型的正確性，可以在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中為我國將來開展數(shù)字貨幣交易與監(jiān)管部門執(zhí)行監(jiān)管工作提供以下建議。

1) 完善對數(shù)字貨幣交易平臺的監(jiān)管制度。在涉及數(shù)字貨幣交易平臺對用戶的匿名性保護(hù)時，應(yīng)該遵循在保證用戶個人隱私的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)部分匿名性，方便監(jiān)管工作的執(zhí)行，同時嚴(yán)格規(guī)范數(shù)字貨幣交易平臺對用戶個人隱私數(shù)據(jù)的內(nèi)容和使用方式，避免平臺利用用戶數(shù)據(jù)非法獲利。

2) 降低監(jiān)管部門對數(shù)字貨幣交易平臺的監(jiān)管成本。由于數(shù)字貨幣相關(guān)法律法規(guī)和政策制度在不斷改變和完善中，監(jiān)管工作對于數(shù)字貨幣交易平臺尤為重要。監(jiān)管部門的監(jiān)管工作需要耗費(fèi)人力物力等成本，成本過高會導(dǎo)致部門在執(zhí)行監(jiān)管任務(wù)時著重考慮成本與收益的關(guān)系，從而降低監(jiān)管積極性[8]，影響監(jiān)管工作帶來的社會效益。

3) 建立對數(shù)字貨幣交易平臺的激勵政策和處罰措施。對于能夠在保護(hù)用戶信息不被泄露的基礎(chǔ)上配合監(jiān)管部門完成監(jiān)管工作的數(shù)字貨幣交易平臺，政府應(yīng)適當(dāng)給予資金或政策支持等激勵行為；對于自身操作不當(dāng)導(dǎo)致用戶個人隱私泄露以及發(fā)生惡意用戶利用平臺進(jìn)行非法交易行為情況的平臺，政府應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的處罰措施。激勵政策和處罰措施的完善不僅能夠幫助數(shù)字貨幣交易平臺正向發(fā)展，也能幫助監(jiān)管部門提高監(jiān)管效率，緩解監(jiān)管壓力。

4 結(jié)束語

數(shù)字貨幣交易平臺在數(shù)字貨幣的發(fā)展過程中扮演著重要角色。針對用戶通過平臺進(jìn)行數(shù)字貨幣交易的過程中出現(xiàn)的個人隱私泄露風(fēng)險、惡意用戶通過平臺進(jìn)行非法交易行為，以及監(jiān)管部門對用戶匿名性保護(hù)強(qiáng)的平臺監(jiān)管困難等問題，本文利用演化博弈基本理論，對參與博弈的雙方關(guān)系進(jìn)行分析并建立了一個演化博弈模型，之后通過雅可比矩陣的局部穩(wěn)定性分析法對系統(tǒng)均衡點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，使用Matlab軟件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證博弈模型的準(zhǔn)確性并對數(shù)字貨幣交易平臺的監(jiān)管問題提出建議。

在本文研究的博弈模型中，直接設(shè)定了強(qiáng)弱策略下所付出成本的多少，對兩方博弈的收益影響考慮較少，在后續(xù)的研究中會進(jìn)一步完善博弈模型，使其更加符合真實(shí)場景中數(shù)字貨幣交易平臺運(yùn)行和監(jiān)管的過程。

[1] 付爍, 徐海霞, 李佩麗,等. 數(shù)字貨幣的匿名性研究[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2018, 42(5):1045-1062.

FU S, XU H X, LI P L, et al. A survey on anonymity of digital currency[J]. Chinese Journal of Computers, 2018, 42(5): 1045-1062.

[2] 曾憲力. 私人數(shù)字貨幣的法律屬性及監(jiān)管研究[D]. 上海: 華東政法大學(xué), 2021.

ZENG X L. Research on legal attribute and supervision of private digital currency[D]. Shanghai: East China University of Political Science and Law, 2021.

[3] 沈蒙, 桑安琪, 祝烈煌,等. 基于動機(jī)分析的區(qū)塊鏈數(shù)字貨幣異常交易行為識別方法[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2021, 44(1): 193-208.

SHEN M, SANG A Q, ZHU L H, et al. Abnormal transaction behavior recognition based on motivation analysis in blockchain digital currency[J]. Chinese Journal of Computers, 2021, 44(1): 193-208.

[4] 胡俏, 齊佳音. 基于SD演化博弈模型的數(shù)字貨幣擴(kuò)散演化仿真研究[J]. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐, 2021, 41(5): 1211-1228.

HU Q, QI J Y. Cryptocurrency diffusion evolution simulation based on SD evolution game model[J]. Systems Engineering-Theory & Practice, 2021, 41(5): 1211-1228.

[5] 郭陽楠, 蔣文保, 葉帥. 可監(jiān)管的區(qū)塊鏈匿名交易系統(tǒng)模型[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2022, 42(9): 2757-2764.

GUO Y N, JIANG W B, YE S. Supervisable blockchain anonymous transaction system model [J]. Journal of Computer Applications, 2022, 42(9): 2757-2764.

[6] 張前程, 王明成. 農(nóng)村金融監(jiān)管的演化博弈模型分析[J]. 安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版), 2010, 27(5): 3-5.

ZHANG Q C, WANG M C. Evolutionary game analysis of rural financial supervision[J]. Journal of Anhui University of Technology (Social Sciences), 2010, 27(5):3-5.

[7] 劉榮, 王鳳蘭, 王非. 基于演化博弈模型的網(wǎng)絡(luò)攻防策略[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2020, 20(21): 8671-8675.

LIU R, WANG F L, WANG F. Network attack and defense strategy based on evolutionary game model[J]. Science Technology and Engineering, 2020, 20(21): 8671-8675.

[8] 丁佳. 第三方支付機(jī)構(gòu)洗錢風(fēng)險的評估與監(jiān)管問題研究[D]. 南京: 南京師范大學(xué), 2019.

DING J. Third-party payment institution money laundering risk assessment and regulatory issues research[D]. Nanjing: Nanjing Normal University, 2019.

Analysis on anonymity and regulation of digital currency transactions based on game theory

ZHANG Xian, ZHU Jianming, SUI Zhiyuan, MING Shengzhi

School of Information, Central University of Finance and Economics, Beijing 100081, China

By using technologies such as blockchain, digital currency, as a new type of monetary asset, has been promoting the development of digital economy. Digital currency trading platform plays an important role in the use of private digital currency by digital currency users. Existing digital currency trading platforms may expose users’ privacy and provide illegal elements with the conditions to participate in various abnormal trading behaviors such as “air dropping” events, extortion, fraud, etc. The strong anonymity protection of users by digital currency trading platforms also make it more difficult for regulatory authorities to supervise digital currency transactions. Therefore, the strength of the anonymity protection of users by digital currency trading platforms need to consider not only the privacy protection of users, but also meet the regulatory requirements. For this reason, based on the analysis of the relationship between the digital currency trading platforms and the supervisory departments, an evolutionary game model was established, the digital currency trading platform and the supervisory game model were defined and constructed, and the replication dynamic equation was solved and the balanced solution was obtained according to the income matrix between the digital currency trading platform and the supervisory department. By building a Jacobian matrix, the stability of the evolutionary system under different parameters was analyzed. Besides, the evolutionary stable selection and strategy of the digital currency trading platform and the regulatory authority under different conditions were also analyzed. With Matlab, different strategies of anonymity protection of the digital currency trading platform and different strategies of supervision strategy of the regulatory department were simulated to verify the accuracy of the game model. Based on the results of the simulations, some suggestions on the supervision of digital currency trading platforms are put forward, which provides a theoretical basis for the future supervision of digital currency trading platforms in China.

evolutionary game, digital currency trading platform, privacy protection, anonymity, regulatory

TP393

A

10.11959/j.issn.2096?109x.2022068

2022?03?24；

2022?04?29

張嫻，zxian_cufe@163.com

中央財(cái)經(jīng)大學(xué)新興交叉學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目

Emerging Interdisciplinary Project of CUFE

張嫻, 朱建明, 隋智源, 等. 數(shù)字貨幣交易匿名性與監(jiān)管的博弈分析[J]. 網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報(bào), 2022, 8(5): 150-157.

Format: ZHANG X, ZHU J M, SUI Z Y, et al. Analysis on anonymity and regulation of digital currency transactions based on game theory[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2022, 8(5): 150-157.

張嫻（1998?），女，河南開封人，中央財(cái)經(jīng)大學(xué)碩士生，主要研究方向?yàn)閰^(qū)塊鏈安全、隱私保護(hù)、數(shù)字貨幣。

朱建明（1965?），男，山西太原人，中央財(cái)經(jīng)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾畔踩?、區(qū)塊鏈技術(shù)、隱私保護(hù)。

隋智源（1984?），男，山東諸城人，中央財(cái)經(jīng)大學(xué)講師，主要研究方向?yàn)閼?yīng)用密碼學(xué)、信息安全、隱私保護(hù)。

明盛智（1999?），男，廣西桂林人，中央財(cái)經(jīng)大學(xué)碩士生，主要研究方向?yàn)閰^(qū)塊鏈技術(shù)、隱私保護(hù)、隱私計(jì)算。