ETH 2.0 经济考察：对以太坊 PoS 激励模型的分析

2020 年 3 月，我们从 MolochDAO 那里获得了一笔资金， 用于研究 ETH 2.0 的经济模型 。这次考察最初是为了响应征求意见书的号召 ：

此后，我们一直在努力分析 ETH 2.0 网络及其基于 PoS 的经济激励机制。我们的结论是在我们自己的研究基础上得出的。我们构建了一个 经济模型来反映 ETH 2.0 网络的输入和输出，并采访了很多代表以太坊生态主要参与者的利益相关者 。

我们将所有研究成果都汇总到了下方报告中：

  ETH 2.0 经济考察：对以太坊 PoS 激励模型的分析  

我们想要感谢 MolochDAO 、与我们对话过的朋友以及以太坊基金会对我们这个项目的支持。特别感谢 Danny Ryan、Barnabe Monnot、Trent Van Epps 和 Vitalik Buterin 对初稿的评论和建议。

虽然我们非常建议大家阅读报告全文，但我们还是在下方列出了概要。

ETH 2.0 网络升级就是循序渐进地朝着 PoS 共识算法和激励机制这一宏伟目标前进，反过来，PoS 的激励机制也对以太坊网络的经济属性具有深远影响。PoS 激励机制的设计非常复杂 —— 一方面要奖励那些验证交易并终局化网络历史状态的诚实参与者，另一方面惩罚那些离线或恶意的验证者。在本文中，我们使用精细的经济模型和新的经济评估工具来定义、衡量并分析 ETH 2.0 的密码经济学安全性。

首先，为便于研究 Eth2.0 的经济模型 ，我们利用 Excel 构建了一个经济模型，来解释 ETH 2.0 系统在现行规范以及特定场景下的输出情况。在项目的整个过程中，我们逐步开发并利用这一模型来计算期望，并基于数据得出关于验证者收入、成本、收益和货币发行量的结论。在 ETH 2.0 系统中，有将近 100 个变量对输出值有重大影响。通过这个模型，我们动态展示了 ETH 价格变化以及 ETH 质押总量对验证者收益的影响， 突出了变量对网络安全性的影响。

我们利用一系列围绕网络攻击成本的假设，定义了 ETH 2.0 Phase 0 必须达到的经济安全性级别。此安全性级别的含义 在于，让攻击成本高于攻击所能获得的潜在利益，并让 ETH 2.0 Phase 0 达到与 ETH 1.0（当前以太坊区块链）同等级别的安全性。我们确定了两类主要的经济攻击向量。每类攻击向量都有不同的变体以及不同程度的风险：绝对多数攻击（Supermajority Attack）和终局性攻击（Finality Attack）。在 Phase 0 阶段，我们主要关注那些旨在破坏网络的攻击。我们发现网络在 Phase 0 阶段有遭受这类攻击的风险，但是我们更担心后续阶段。根据 ETH 的历史价格和算力情况，我们估计质押率达到 13.8% 就能提供充分的安全性。

ETH 2.0 的安全性与 ETH 质押量息息相关，质押量本身就与收益存在函数关系。我们构建了一个模型来理解致力于高资本利用率的投资者的动机。我们称之为 RSAVY（必要 Serenity 活跃验证者收益）模型， 用于确定质押的风险和成本问题，以及对应的必要收益率（RRR）。基于我们的研究结果，我们预计在一个优化过的（内生和外生）网络中，必要收益率（即，最低收益率）不低于 3.3% 的情况下，验证者才会考虑加入该网络。在一个看跌但是稳定的市场环境下，必要收益率就会增至 11.6% 。

除了计算必要收益率之外，RSAVY 模型还可以用来勾画出网络在特定场景下的全景。在这些场景中，我们使用不同的参数 ， 得出了一些结论和建议，详见下文。

  结论  

ETH 2.0 的 PoS 机制相比 PoW 机制复杂得多。 ETH 2.0 是一个高度复杂且周密的系统。这个系统经过精心设计和构建，但是从验证者的角度来说很难理解，从而导致不确定性和不可预测性，加大了潜在的、追求资本效率的验证者的理解难度。

ETH 2.0 网络的安全性取决于三个关键变量：ETH 质押量、ETH 价格和波动性。 每个变量都会对攻击网络的成本产生直接或间接的影响。ETH 总质押量是可控性最大的变量，而 ETH 价格对网络安全性有很大的直接影响，但是不受系统的控制。波动性可能会由不同的因素造成，会间接影响 ETH 质押量和 ETH 价格。

对 ETH 2.0 的攻击比对 ETH 1.0 的攻击更容易扩展。 在 ETH 2.0 中，参与网络所需的硬件成本降低， 因此（攻击的） 硬件和电力消耗也将降至最低。此外，DeFi 的蓬勃发展以及 ETH 2.0 的连通性将大幅加快这一趋势。

追求资本效率的验证者行为变得更加可预测。 虽然以太坊拥趸们的参与对信标链的成功上线至关重要，但是还不足以让网络达到足够高的安全级别。吸引追求资本效率的验证者有助于实现 ETH 质押量目标。

根据 ETH 的历史价格，ETH 质押率达到 13.8% 时，ETH 2.0 的安全性即可媲美 ETH 1.0 。 根据 ETH 历史价格的波动情况，我们计算得出，只有当 ETH 质押率不低于 13.8% 时，ETH 2.0 才能获得足够高的安全性。

验证活动存在规模经济效应，但随着 ETH 价值升高，规模效应会减弱。 在 PoW 机制下，要想提高收益，只能扩大运营规模；在 ETH 2.0 的 PoS 机制下，验证活动的成本会随着 ETH 价格的升高而逐渐降低 。我们发现，一般而言，网络经济效应（network economics）非常适合于提高网络的去中心化程度、实现 Eth2 的设计目标 。

当前 ETH 供应量的 77.7% 都集中在合格的验证者钱包（持有超过 32 ETH）中。 有大约 8660 万 ETH（占当前总供应量的 77.7%）由（持有超过 32 ETH 的）非交易钱包持有。另外 1870 万 ETH 由交易所管理。这是一个具有强大吸引力的可服务目标市场。为实现网络参与最大化，激励机制的主要目标应当是，将这些钱包转化为活跃的验证者。

相比 ETH 1.0，ETH 2.0 为实现安全性所支付的成本要低得多。 假设在当前信标链规范下，ETH 质押量为 1550 万（13.8%），我们估计每年的通胀率为 0.55% ，远低于 PoW 网络当前 4-4.5% 的通胀率。

网络安全性很大程度上依赖于 ETH 的价格稳定性。 就 ETH 2.0 的经济稳定性和安全性而言，我们最主要的担忧是，当 ETH 价格较低时，整个网络是否具有足够的抗攻击性。考虑到攻击者快速扩大攻击规模的能力，我们认为确实要关注价格稳定性 。

在 Phase 0 和 1 阶段缺乏流动性可能会导致不可预测性和中心化。 鉴于 ETH 1.0 和 ETH 2.0 之间缺乏互通性，以及 ETH 2.0 网络在 Phase 0 和 1 阶段无法进行交易，我们预计中心化交易所中会出现围绕衍生品的二级市场 。利用这些平台的验证者会高度集中，进而产生中心化风险和不可预测性 。

小心衍生品攻击。 随着以太坊生态飞速发展，ETH 作为一种资产类别也在飞速发展。期权产品的数量不断增加，“闪电贷” 等特殊金融工具也被用来作恶。在这个势头下，衍生品可能会成为攻击者的首选途径。

  建议  

将基础奖励因子提高到 128 及以上： 我们承认增加网络成本有助于提高网络安全性，但是在基础奖励因子只有 64 的情况下，我们相信网络为安全性所支付的成本是不够的 —— 在以太坊网络向 PoS 机制过渡期间，小心谨慎是明智的做法。

找到一种更动态的方法在发生紧急情况（ETH 价格暴跌）时改变奖励，即，探索实现一层安全网。 我们建议探索一种更加动态的方法，以便在发生紧急情况时增加奖励或更改基础奖励因子，例如，引入阈值触发机制、阶梯函数，或直接与 ETH 价格相关的函数。

（完）

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编译者/作者：以太坊爱好者

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