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以太坊 2.0|簡述 ETH 2.0 經濟模型分析報告

以太坊愛好者 by 以太坊愛好者
2020-07-25
in 以太坊, 技術
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以太坊 2.0|簡述 ETH 2.0 經濟模型分析報告
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PoS 激勵機制的設計非常複雜—— 一方面要獎勵那些驗證交易並終局化網路歷史狀態的誠實參與者,另一方面懲罰那些離線或惡意的驗證者。在本文中,我們使用精細的經濟模型和新的經濟評估工具來定義、衡量並分析 ETH 2.0 的密碼經濟學安全性。本文源自於 ConsenSys 高管 Tom Borgers 的《Ethereum 2.0 Economic Review》,由專欄作者 以太坊愛好者 編譯、撰稿及整理。
(歷史好文:巨大乾貨|截至 2020 年 6 月,以太坊 2.0 發展狀況「全景式解讀」)
(背景知識:新手科普|白話解讀即將到來 Ethereum 2.0,以太坊區塊鏈的革命性升級)

 

2020 年3 月,我們從 MolochDAO 那裡獲得了一筆資金, 用於研究 ETH 2.0 的經濟模型。這次考察最初是為了響應徵求意見書的號召:

Finance nerds, economic pen testers, your time has come.

Moloch RFP: An economics audit of the latest ETH 2.0 spec.

— 👹 Moloch (@MolochDAO) January 14, 2020

此後,我們一直在努力分析 ETH 2.0 網路及其基於 PoS 的經濟激勵機制。

我們的結論是在我們自己的研究基礎上得出的。我們構建了一個 經濟模型來反映 ETH 2.0 網路的輸入和輸出,並採訪了很多代表以太坊生態主要參與者的利益相關者。

延伸閱讀:呼籲改革收費系統!Vitalik 警告:高額手續費用將威脅以太坊的安全

延伸閱讀:比特幣後人類最重大的發明?「GPT-3」OpenAI 自然語言處理模型問世!

我們將所有研究成果都匯總到了下方報告中:

ETH 2.0 經濟考察:對以太坊 PoS 激勵模型的分析

我們想要感謝 MolochDAO 、與我們對話過的朋友以及以太坊基金會對我們這個項目的支持。特別感謝 Danny Ryan、Barnabe Monnot、Trent Van Epps 和 Vitalik Buterin 對初稿的評論和建議。

雖然我們非常建議大家閱讀報告全文,但我們還是在下方列出了概要。

ETH 2.0 網路升級就是循序漸進地朝著 PoS 共識算法和激勵機制這一宏偉目標前進,反過來,PoS 的激勵機制也對以太坊網路的經濟屬性具有深遠影響。

首先,為便於研究 Eth2.0 的經濟模型,我們利用 Excel 構建了一個經濟模型,來解釋 ETH 2.0 系統在現行規範以及特定場景下的輸出情況。在項目的整個過程中,我們逐步開發並利用這一模型來計算期望,並基於數據得出關於驗證者收入、成本、收益和貨幣發行量的結論。

在ETH 2.0 系統中,有將近 100 個變量對輸出值有重大影響。通過這個模型,我們動態展示了ETH 價格變化以及 ETH 質押總量對驗證者收益的影響, 突出了變量對網路安全性的影響。

延伸閱讀:以太坊顛覆了以太坊!「分佈式系統 + 密碼學」實現 2.0 性能突破

我們利用一系列圍繞網路攻擊成本的假設,定義了 ETH 2.0 Phase 0 必須達到的經濟安全性級別。

此安全性級別的含義在於,讓攻擊成本高於攻擊所能獲得的潛在利益,並讓 ETH 2.0 Phase 0 達到與 ETH 1.0(當前以太坊區塊鏈)同等級別的安全性。

我們確定了兩類主要的經濟攻擊向量。每類攻擊向量都有不同的變體以及不同程度的風險:絕對多數攻擊(Supermajority Attack)和終局性攻擊(Finality Attack)。在 Phase 0 階段,我們主要關注那些旨在破壞網路的攻擊。我們發現網路在 Phase 0 階段有遭受這類攻擊的風險,但是我們更擔心後續階段。

根據ETH 的歷史價格和算力情況,我們估計質押率達到 13.8% 就能提供充分的安全性。

延伸閱讀:以太坊 2.0 攻擊測試網 “Attacknets” 開放:供 5,000 美金歡迎駭客挑戰

ETH 2.0 的安全性與 ETH 質押量息息相關,質押量本身就與收益存在函數關係。我們構建了一個模型來理解致力於高資本利用率的投資者的動機。我們稱之為 RSAVY(必要Serenity 活躍驗證者收益)模型, 用於確定質押的風險和成本問題,以及對應的必要收益率(RRR)。

基於我們的研究結果,我們預計在一個優化過的(內生和外生)網路中,必要收益率(即,最低收益率)不低於 3.3% 的情況下,驗證者才會考慮加入該網路。在一個看跌但是穩定的市場環境下,必要收益率就會增至11.6% 。

除了計算必要收益率之外,RSAVY 模型還可以用來勾畫出網路在特定場景下的全景。在這些場景中,我們使用不同的參數, 得出了一些結論和建議,詳見下文。

結論

(一)ETH 2.0 的 PoS 機制相比 PoW 機制複雜得多。 ETH 2.0 是一個高度複雜且周密的系統。這個系統經過精心設計和構建,但是從驗證者的角度來說很難理解,從而導致不確定性和不可預測性,加大了潛在的、追求資本效率的驗證者的理解難度。

(二)ETH 2.0 網路的安全性取決於三個關鍵變量:ETH 質押量、ETH 價格和波動性。 每個變量都會對攻擊網路的成本產生直接或間接的影響。ETH 總質押量是可控性最大的變量,而 ETH 價格對網路安全性有很大的直接影響,但是不受系統的控制。波動性可能會由不同的因素造成,會間接影響 ETH 質押量和 ETH價 格。

(三)對 ETH 2.0 的攻擊比對 ETH 1.0 的攻擊更容易擴展。 在 ETH 2.0 中,參與網路所需的硬體成本降低,因此(攻擊的)硬體和電力消耗也將降至最低。此外,DeFi 的蓬勃發展以及 ETH 2.0 的連通性將大幅加快這一趨勢。

(四)追求資本效率的驗證者行為變得更加可預測。 雖然以太坊擁躉們的參與對信標鏈的成功上線至關重要,但是還不足以讓網路達到足夠高的安全級別。吸引追求資本效率的驗證者有助於實現ETH 質押量目標。

(五)根據ETH的歷史價格,ETH 質押率達到 13.8% 時,ETH 2.0 的安全性即可媲美 ETH 1.0 。 根據 ETH 歷史價格的波動情況,我們計算得出,只有當 ETH 質押率不低於 13.8% 時,ETH 2.0 才能獲得足夠高的安全性。

(六)驗證活動存在規模經濟效應,但隨著 ETH 價值升高,規模效應會減弱。 在 PoW機 制下,要想提高收益,只能擴大運營規模;在 ETH 2.0 的 PoS 機制下,驗證活動的成本會隨著 ETH 價格的升高而逐漸降低。我們發現,一般而言,網路經濟效應(network economics)非常適合於提高網路的去中心化程度、實現 Eth2 的設計目標。

延伸閱讀:以太坊2.0全入門! 跟 1.0 有什麼區別?Ethereum 2.0「17 個常見問題」告訴你

(七)當前 ETH 供應量的 77.7% 都集中在合格的驗證者錢包(持有超過32 ETH)中。 有大約8660 萬ETH(佔當前總供應量的77.7%)由(持有超過32 ETH的)非交易錢包持有。另外 1870 萬ETH 由交易所管理。這是一個具有強大吸引力的可服務目標市場。為實現網路參與最大化,激勵機制的主要目標應當是,將這些錢包轉化為活躍的驗證者。

(八)相比 ETH 1.0,ETH 2.0 為實現安全性所支付的成本要低得多。 假設在當前信標鏈規範下,ETH 質押量為 1550 萬(13.8%),我們估計每年的通膨率為 0.55% ,遠低於 PoW 網路當前4-4.5% 的通膨率。

(九)網路安全性很大程度上依賴於 ETH 的價格穩定性。 就 ETH 2.0 的經濟穩定性和安全性而言,我們最主要的擔憂是,當 ETH 價格較低時,整個網路是否具有足夠的抗攻擊性。考慮到攻擊者快速擴大攻擊規模的能力,我們認為確實要關注價格穩定性。

(十)在 Phase  0和 1 階段缺乏流動性可能會導致不可預測性和中心化。 鑑於 ETH 1.0 和 ETH 2.0之間缺乏互通性,以及 ETH 2.0 網路在 Phase 0 和 1 階段無法進行交易,我們預計中心化交易所中會出現圍繞衍生品的二級市場。利用這些平台的驗證者會高度集中,進而產生中心化風險和不可預測性。

(十一)小心衍生品攻擊。 隨著以太坊生態飛速發展,ETH 作為一種資產類別也在飛速發展。選權產品的數量不斷增加,「閃電貸」等特殊金融工具也被用來作惡。在這個勢頭下,衍生品可能會成為攻擊者的首選途徑。

延伸閱讀:Defi突發警示|駭客重現閃電貸手法,耗盡 Balancer 資金池超過 50 萬美元資產 (Bal)

建議

將基礎獎勵因子提高到 128 及以上: 我們承認增加網路成本有助於提高網路安全性,但是在基礎獎勵因子只有 64 的情況下,我們相信網路為安全性所支付的成本是不夠的——在以太坊網路向 PoS機製過渡期間,小心謹慎是明智的做法。

找到一種更動態的方法在發生緊急情況(ETH價格暴跌)時改變獎勵,即,探索實現一層安全網。 我們建議探索一種更加動態的方法,以便在發生緊急情況時增加獎勵或更改基礎獎勵因子,例如,引入閾值觸發機制、階梯函數,或直接與ETH價格相關的函數。

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