數字貨幣交易匿名性與監管的博弈分析

張嫻，朱建明，隋智源，明盛智

數字貨幣交易匿名性與監管的博弈分析

張嫻，朱建明，隋智源，明盛智

（中央財經大學信息學院，北京 100081）

通過利用區塊鏈等技術，數字貨幣作為一種新型貨幣資產推動了數字經濟的發展。數字貨幣交易平臺在數字貨幣用戶對私有數字貨幣使用中占有重要角色。現有的數字貨幣交易平臺可能存在泄露用戶個人隱私的風險，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；數字貨幣交易平臺對用戶強匿名性保護也會增加監管部門對于數字貨幣交易情況的監管難度。因此數字貨幣交易平臺選擇對用戶的匿名性保護的強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管部門對其監管工作的要求。基于對數字貨幣交易平臺和監管部門之間關系的分析，建立演化博弈模型，對數字貨幣交易平臺與監管博弈模型進行定義和構建，根據數字貨幣交易平臺與監管部門收益矩陣求解復制動態方程并得出均衡解。通過構建雅可比矩陣對演化系統在不同參數取值下的均衡點進行穩定性分析，并分析在不同情況下，數字貨幣交易平臺與監管部門的演化穩定選擇及策略。結合Matlab實驗環境，對數字貨幣交易平臺的強弱匿名性保護策略和監管部門的強弱監管策略進行仿真實驗，驗證博弈模型的準確性。結合實驗結果，提出對數字貨幣交易平臺的監管建議，為我國將來開展數字貨幣交易平臺的監管工作提供理論依據。

演化博弈；數字貨幣交易平臺；隱私保護；匿名性；監管

0 引言

數字貨幣具有高效、方便等優點，引起了各國的關注。按照數字貨幣發行方對于貨幣的信用程度，現有的數字貨幣可以被分為法定數字貨幣與私有數字貨幣[1]。本文主要探討私人數字貨幣的監管問題。

數字貨幣交易平臺在用戶對私有數字貨幣使用中占有重要角色。各國對于數字貨幣交易平臺的監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字貨幣交易平臺的法律監管措施較為完善。美國統一法律委員會制定了統一的法律規定，重點明確了美國聯邦及各州監管部門對于數字貨幣交易平臺一系列具體的監管措施，以此規范監管部門監管工作的實施；英國政府則采取“沙盒監管”模式對數字貨幣交易行為進行監管，來實現數字貨幣交易與監管的平衡；由于數字貨幣在歐洲的市場規模較大，歐盟也對數字貨幣交易平臺提出了相應的監管措施，以監管洗錢、逃稅等行為[2]。除此之外，國際貨幣基金等國際組織紛紛發布有關數字貨幣交易的監管文件，來降低數字貨幣交易過程中可能產生的風險。相較于國外，國內對于數字貨幣交易平臺監管問題的研究程度相對薄弱。2017年9月4日，發布了《關于防范代幣發行融資風險的公告》發布，金融管理部門等依法關閉了交易網站平臺及移動App，虛擬幣交易平臺宣布停止人民幣交易業務。雖然目前我國沒有數字貨幣交易平臺，但研究數字貨幣交易平臺與監管之間的問題對我國將來開展數字貨幣的交易與監管仍具有重要意義。

一些平臺在發展初期會通過強保護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，對于監管部門來說，數字貨幣交易平臺對用戶的匿名性保護越強，交易可追蹤性就越弱，監管難度就越大，即所需要耗費的人力物力越多。交易平臺對于用戶匿名性保護的強弱和監管部門對于交易監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，可以被運用到多種場景的博弈問題中[4]。數字貨幣交易平臺若選擇對用戶匿名性強保護，就可以吸引更多的用戶，但監管部門就不易對平臺的數字貨幣交易進行監管，難以監測和追蹤一些非法的數字貨幣異常交易行為，使部分用戶資產造成損失，影響社會穩定性和公平性；數字貨幣交易平臺若選擇對用戶匿名性弱保護，用戶就可能面臨個人隱私泄露的風險，對平臺發展不利，但監管部門對其監管難度降低，所需要耗費的人力物力減少，更有利于數字貨幣交易市場整體長期穩定發展。針對數字貨幣交易過程中可能出現的風險和問題，本文基于數字貨幣交易平臺和監管部門關系的分析，建立演化博弈模型，對系統均衡點進行穩定性分析，通過仿真實驗驗證博弈模型的準確性，并對數字貨幣交易平臺的監管問題提出建議。

1 數字貨幣交易平臺與監管演化博弈模型

在一般情況下，數字貨幣交易平臺和監管部門在進行選擇時，都會選擇對自身收益大的策略。數字貨幣交易平臺對用戶強匿名性保護可以在打著“方便用戶交易”和“保護用戶個人隱私”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需要用戶在進行交易前向平臺提交并通過平臺認證其身份信息，平臺會保留用戶相關交易記錄，并可以在監管部門執行監管工作時提供相關用戶身份和交易信息進行查詢和追蹤。監管部門對于平臺的不同監管程度會影響平臺的選擇，對于監管部門來說，數字貨幣交易平臺的不同選擇會影響監管部門對于監管力度的選擇[5]。如果數字貨幣交易平臺為了降低成本選擇強保護匿名策略，那么監管部門的監管難度就會加大，監管成本就會增加，需要選擇強監管策略來保證交易平臺合法運行；當平臺較少考慮保護用戶隱私選擇弱保護匿名性策略時，監管部門能夠更方便、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險的概率就會增加，也難以防范一些數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與監管的演化博弈模型，對參與雙方數字貨幣交易平臺和監管部門的博弈進行探討，首先對博弈問題相關概念進行定義，之后得出博弈模型。

1.1 博弈模型定義

定義6 通過分析數字貨幣交易平臺對用戶的匿名性保護和監管部門監管的博弈過程，假設數字貨幣交易平臺主體可選擇的策略集C={強匿名性保護策略1，弱匿名性保護策略2}；監管部門主體可選擇的策略集C={強監管策略1，弱監管策略2}。

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

定義8 參與主體的成本參數定義：1表示數字貨幣交易平臺在選擇強匿名性保護策略1時所需要承擔的成本，特指平臺需要承擔的平臺內出現非法交易后被政府處罰的風險成本，2表示數字貨幣交易平臺在選擇弱匿名性保護策略2時所需要承擔的成本，包括用戶身份識別和交易信息進行查詢和追蹤等技術成本，假設1<2；1表示監管部門選擇1時所需要的監管成本，2表示監管部門選擇2時所需要的監管成本，且1>2。

1.2 博弈模型構建

數字貨幣交易平臺與監管部門收益矩陣如表1所示。

表1 數字貨幣交易平臺與監管部門收益矩陣

由上述簡化公式可以得到

表2 數字貨幣交易平臺與監管部門收益改進矩陣

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

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

3為監管部門選擇強監管策略時的收益函數，4為監管部門選擇弱監管策略時的收益函數，E為監管部門的平均收益函數。

數字貨幣交易平臺的強匿名性保護策略和監管部門的強監管策略的復制動態方程[6]為

聯立式(8)、式(9)，并令式(8)、式(9)分別等于0。

可求出此復制動態方程組的均衡解為

經過分析可知，1，2，3，4為鞍點，5為中心點。同時，在上述假設中，1221即收益指標在此演化博弈中對數字貨幣交易平臺與監管部門博弈的穩定有較大的影響。

2 演化均衡穩定性分析

Friedman提出由微分方程描述的群體動態演化系統中均衡點的穩定性可以用復制動態方程構建雅克比矩陣分析判斷，即通過構建雅可比矩陣對上述分析得出的5個均衡點進行穩定性分析[7]。

根據復制動態方程組(10)構建雅克比矩陣為

計算矩陣(12)的行列式(13)和跡(14)。

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

表3 不同均衡點對應的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雅克比矩陣的的行列式符號和的跡符號的正負，均衡點的類型判斷如表4所示。

表4 均衡點類別判斷

由于取值的不確定性，分別對是否等于0的情況進行分類分析。

3 實驗分析與建議

圖1 數字貨幣交易平臺復制動態方程變化

Figure 1 Digital currency trading institutions replicate dynamic equation changes

圖2為監管部門復制動態方程變化曲線。

圖2 監管部門復制動態方程變化

Figure 2 Regulators replicate dynamic equation changes

上述結果驗證了匿名性保護與監管演化博弈模型的正確性，可以在現實環境中為我國將來開展數字貨幣交易與監管部門執行監管工作提供以下建議。

1) 完善對數字貨幣交易平臺的監管制度。在涉及數字貨幣交易平臺對用戶的匿名性保護時，應該遵循在保證用戶個人隱私的基礎上實現部分匿名性，方便監管工作的執行，同時嚴格規范數字貨幣交易平臺對用戶個人隱私數據的內容和使用方式，避免平臺利用用戶數據非法獲利。

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

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

4 結束語

數字貨幣交易平臺在數字貨幣的發展過程中扮演著重要角色。針對用戶通過平臺進行數字貨幣交易的過程中出現的個人隱私泄露風險、惡意用戶通過平臺進行非法交易行為，以及監管部門對用戶匿名性保護強的平臺監管困難等問題，本文利用演化博弈基本理論，對參與博弈的雙方關系進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定性分析法對系統均衡點進行穩定性分析，使用Matlab軟件實驗驗證博弈模型的準確性并對數字貨幣交易平臺的監管問題提出建議。

在本文研究的博弈模型中，直接設定了強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，在后續的研究中會進一步完善博弈模型，使其更加符合真實場景中數字貨幣交易平臺運行和監管的過程。

[1] 付爍, 徐海霞, 李佩麗,等. 數字貨幣的匿名性研究[J]. 計算機學報, 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. 私人數字貨幣的法律屬性及監管研究[D]. 上海: 華東政法大學, 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. 基于動機分析的區塊鏈數字貨幣異常交易行為識別方法[J]. 計算機學報, 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演化博弈模型的數字貨幣擴散演化仿真研究[J]. 系統工程理論與實踐, 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. 可監管的區塊鏈匿名交易系統模型[J]. 計算機應用, 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. 農村金融監管的演化博弈模型分析[J]. 安徽工業大學學報(社會科學版), 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絡攻防策略[J]. 科學技術與工程, 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. 第三方支付機構洗錢風險的評估與監管問題研究[D]. 南京: 南京師范大學, 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

中央財經大學新興交叉學科建設項目

Emerging Interdisciplinary Project of CUFE

張嫻, 朱建明, 隋智源, 等. 數字貨幣交易匿名性與監管的博弈分析[J]. 網絡與信息安全學報, 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，中央財經大學碩士生，主要研究方向為區塊鏈安全、隱私保護、數字貨幣。

朱建明（1965?），男，山西太原人，中央財經大學教授、博士生導師，主要研究方向為信息安全、區塊鏈技術、隱私保護。

隋智源（1984?），男，山東諸城人，中央財經大學講師，主要研究方向為應用密碼學、信息安全、隱私保護。

明盛智（1999?），男，廣西桂林人，中央財經大學碩士生，主要研究方向為區塊鏈技術、隱私保護、隱私計算。