In the Bitcoin system, large numbers of miners invest massive computing resources in the blockchain mining process in pursuit of Bitcoin rewards, which are comprised of a fixed amount of system-generated new block reward and a variable amount of user-submitted transaction fees. Here, transaction fees serve as the important tuner for the Bitcoin system to define the priorities in users’ transaction confirmation. In this paper, we aim to study the priority rule for queueing transactions based on their associated fees, and in turn users’ strategies in formulating their fees in the transaction confirmation game. We first establish a full-information game-theoretical model to study users’ equilibrium fee decisions; and then discuss three types of Nash equilibria, under which no, all and some users submit transaction fees. Moreover, we conduct empirical studies and design computational experiments to validate our theoretical analysis. The experimental results show that (1) users’ fee decisions will be significantly affected by their waiting time; (2) the reduced time costs, instead of transaction values, are the basis for users to evaluate their revenues; (3) longer waiting time and higher unit time cost drive users to submit transaction fees in pursuit of desired priorities; (4) with the required transaction fee increasing, the proportion of fee-submitting users decreases slowly at first followed by a sharp decline, and over-high required fees will make the transaction confirmation game end up with no users submitting fees.

在比特币系统中，大量矿工在区块链采矿过程中投入大量计算资源以追求比特币奖励，其中包括固定数量的系统生成的新区块奖励和可变数量的用户提交的交易费用。在这里，交易费用是比特币系统定义用户交易确认优先级的重要调谐器。在本文中，我们旨在研究基于交易相关费用对交易进行排队的优先级规则，并进而在交易确认游戏中，用户制定交易费用的策略。我们首先建立一个全信息博弈模型来研究用户的均衡费用决策；然后讨论三种类型的纳什均衡，在这种情况下，所有用户和某些用户都不会提交交易费。此外，我们进行实证研究并设计计算实验以验证我们的理论分析。实验结果表明：（1）用户的收费决定会受到其等待时间的明显影响；（2）减少的时间成本而不是交易价值是用户评估其收入的基础；（3）更长的等待时间和更高的单位时间成本促使用户提交交易费用以追求所需的优先级；（4）随着交易费用的增加，收费用户的比例先是缓慢下降，然后急剧下降，而过高的需求费用会使交易确认游戏最终没有用户提交费用。实验结果表明：（1）用户的收费决定会受到其等待时间的明显影响；（2）减少的时间成本而不是交易价值是用户评估其收入的基础；（3）更长的等待时间和更高的单位时间成本迫使用户提交交易费用以追求所需的优先级；（4）随着交易费用的增加，收费用户的比例先是缓慢下降，然后急剧下降，而过高的需求费用会使交易确认游戏最终没有用户提交费用。实验结果表明：（1）用户的收费决定会受到其等待时间的明显影响；（2）减少的时间成本而不是交易价值是用户评估其收入的基础；（3）更长的等待时间和更高的单位时间成本迫使用户提交交易费用以追求所需的优先级；（4）随着交易费用的增加，收费用户的比例先是缓慢下降，然后急剧下降，而过高的需求费用会使交易确认游戏最终没有用户提交费用。（3）更长的等待时间和更高的单位时间成本迫使用户提交交易费用以追求所需的优先级；（4）随着交易费用的增加，收费用户的比例先是缓慢下降，然后急剧下降，而过高的需求费用会使交易确认游戏最终没有用户提交费用。（3）更长的等待时间和更高的单位时间成本促使用户提交交易费用以追求所需的优先级；（4）随着交易费用的增加，收费用户的比例先是缓慢下降，然后急剧下降，而过高的需求费用会使交易确认游戏最终没有用户提交费用。