ETH2:ETH 2.0 经济考察：对以太坊 PoS 激励模型的分析_以太坊

2020年3月，我们从MolochDAO那里获得了一笔资金，用于研究ETH2.0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ETH2.0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ETH2.0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：

ETH2.0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DannyRyan、BarnabeMonnot、TrentVanEpps和VitalikButerin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。

ETH2.0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ETH2.0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ETH2.0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ETH2.0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ETH2.0Phase0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ETH2.0Phase0达到与ETH1.0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：绝对多数攻击和终局性攻击。在Phase0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Phase0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。

ETH2.0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。基于我们的研究结果，我们预计在一个优化过的网络中，必要收益率不低于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

ETH2.0的PoS机制相比PoW机制复杂得多。ETH2.0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。

ETH2.0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ETH2.0的攻击比对ETH1.0的攻击更容易扩展。在ETH2.0中，参与网络所需的硬件成本降低，因此硬件和电力消耗也将降至最低。此外，DeFi的蓬勃发展以及ETH2.0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，ETH2.0的安全性即可媲美ETH1.0。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，ETH2.0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ETH2.0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中。有大约8660万ETH由非交易钱包持有。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ETH1.0，ETH2.0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，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ETH2.0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Phase0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ETH1.0和ETH2.0之间缺乏互通性，以及ETH2.0网络在Phase0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。

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