科普：以太坊 2.0 網絡的四項健康指標_以太坊

有很多文章都介紹了該如何衡量以太坊 2.0 驗證者的表現，卻很少有文章提及該如何評估整個以太坊網絡的健康狀況。這里有幾個重要指標，能為網絡運營者以及想要參與以太坊網絡的人（無論是運營節點還是直接成為驗證者），提供有用的信息。在本文中，我們將給其中一些指標下定義，闡述它們的含義，其度量方式，以及如何用它們來辨別網絡的健康度。

網絡活性這一指標用來衡量以太坊 2.0 區塊鏈上新的區塊多快能夠得到敲定（finalized）。該指標的重要性在于，在一個區塊還沒有被敲定以前，它是有可能被替換的，因此區塊中的轉賬也不能算到帳了。如果以太坊 2.0 區塊鏈不能持續地賦予區塊最終確定性，就無法實現為交易和狀態提供不可篡改性的基本目標。

網絡活性的分值區間為 0% 至 100% 。得分為 100% 表示區塊能在協議允許的范圍內以最快速度獲得最終確定性（finalization）；得分為 0% 表示區塊經常得不到最終確定。如果網絡活性是 0% ，無論驗證者表現得多好，都會開始虧錢，因為整個網絡無法為區塊賦予最終確定性。

網絡活性通常是 100% ，在驗證者間網絡通信不佳之時下降到 50% 。如果網絡活性值下降到 50% 以下，就表明網絡出現了嚴重問題。

人大附中物理老師李永樂科普拜占庭將軍問題和區塊鏈:5月14日，人大附中物理老師、科普視頻網紅李永樂在其公眾號發布視頻《拜占庭將軍問題是什么？區塊鏈如何防范惡意節點？》。李永樂老師在視頻中對拜占庭將軍問題和區塊鏈進行了講解，他表示，拜占庭將軍問題本質上指的是，在分布式計算機網絡中，如果存在故障和惡意節點，是否能夠保持正常節點的網絡一致性問題。在近40年的時間里，人們提出了許多方案解決這一問題，稱為拜占庭容錯法。例如蘭波特自己提出了口頭協議、書面協議法，后來有人提出了實用拜占庭容錯PBFT算法，在2008年，中本聰發明比特幣后，人們又設想了通過區塊鏈的方法解決這一問題。區塊鏈通過算力證明來保持賬本的一致性，也就是必須計算數學題，才能得到記賬的權力，其他人對這個記賬結果進行驗證，如果是對的，就認可你的結果。與拜占庭問題比起來，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

-圖 1：網絡活性值區間-

網絡活性值的計算公式如下：

聲音 | 浪潮集團云南分公司總經理：云南區塊鏈產業發展需從“科普”到“專精”不斷深化:據昆明日報消息，浪潮集團云南分公司總經理鄭昕表示，云南區塊鏈產業發展需從“科普”到“專精”不斷深化。下一步，浪潮將繼續加大云南農業產業高質量發展體系建設力度，重點以普洱茶等云南優勢產業為切入點，打造云南“綠色、有機農產品高地”的品牌形象，并在此基礎上，開展基于區塊鏈的供應鏈金融服務，解決中小企業貸款難、貸款貴問題。[2019/11/11]

利用當前時間戳（current timestamp）和一些網絡常量可以計算出當前時段（current epoch）：

最終確定時段從活躍的以太坊 2.0 節點處獲得。

參與率這一指標用來衡量實際生成見證消息（attentation）的驗證者在預期數量中的占比。該指標的重要性在于，參與率越低，每個實際參與的驗證者所獲得的獎勵就越低，如果參與率過低的話，就會導致網絡失去活性。

動態 | 區塊鏈技術入選科普雜志《科學美國人》2019十大突破性技術榜單:據新浪網今日新聞報道，美國科普雜志《科學美國人》公布 2019 十大突破性技術榜單。區塊鏈技術因在保障食品安全中的作用而上榜。 入選榜單具體原因：區塊鏈技術的發展應用將顯著改善食品污染源數據追蹤的困境。利用區塊鏈云端系統，食品制造商可以依次在計算機儲存各類過程的信息。[2019/9/29]

良好的參與率位于 80% 至 95% 之間。如果參與率降至 67% 以下，區塊就無法得到敲定，網絡活性也會開始下降。

-圖 2 ：參與率區間-

參與率的計算公式如下：

值得一提的是，分子的值有多種不同的填法。可以是最后一個時段內區塊中包含的見證消息數量，可以是節點所看到的最后一個時段內的見證消息數量，可以是來自最后一個時段的區塊中包含的見證消息數量，等等。也可以用滯后的數據得到一個滯后的參與率，例如使用倒數第二個時段的相關數量。用來計算參與率的具體方法取決于用戶及其可獲得的數據。

動態 | 央行官微舊文重發“再科普”：范一飛詳解數字貨幣:據中國經濟網消息，今日，央行官微公眾號頭條重新發布央行副行長范一飛在2018年1月25日題為《關于央行數字貨幣的幾點考慮》的文章，對央行數字貨幣再次進行科普。同時，微信公眾號第二條發布支付司副司長穆長春8月10日在第三屆中國金融四十人伊春論壇上的演講。近年來，各主要國家和地區央行及貨幣當局均在對發行央行數字貨幣開展研究，新加坡央行和瑞典央行等已經開始進行相關試驗，人民銀行也在組織進行積極探索和研究。[2019/8/21]

正在參與見證的驗證者（attesting validatior）指的是那些依據驗證者生命周期被視為活躍、正在退出或遭受罰沒的驗證者。

大多數驗證者都是為了獲得獎勵而參與進來的。預期驗證者收益指的是驗證者履行職責一年可得到的預期收益，用預期可得 ETH 除以質押 ETH 數量所得的比例來衡量。

-圖 3 ：驗證者的最大收益值 vs. 提交證明的驗證者總人數（估值）-

財政部副部長朱光耀：數字經濟還處在發展的過程中，要以科普、推動的態度來推進數字經濟發展:今日，在中國發展高層論壇2018年會上，財政部副部長朱光耀表示：“數字經濟還處在發展的過程中，要以科普、推動的態度來推進數字經濟發展。也要關注數字經濟的其他影響，包括稅收征管、反洗錢監管措施等要跟上。”[2018/3/25]

重要的是要理解一點，即使驗證者完美地履行了自己的職責，其獎勵也可能會因為 2 過低的參與率或是跌至 0% 的網絡活性值而減少。因此，謹慎起見，預期驗證者收益應該只占驗證者最大收益值的一部分。例如，將上文所述的基礎收益乘以參與率，可得出一個更具代表性的全網驗證者收益估值，因為較低的參與率會降低所有驗證者的預期收益。但是，鑒于網絡參與率起伏很大，可以使用一個平均參與率來計算出更精確的代表值。即便如此，也只有可能計算出一個預期值，畢竟是這是一個前瞻性指標。

獎勵水平是否算得上優厚，主要得看參與見證的驗證者的成本。這里的成本是多種多樣的，先要理解成本才能考慮獎勵。值得注意的是，運行驗證者節點的成本通常是用法幣來計算的，而收益卻是用以太幣來計算的，因此需要用到一個兌換率。假設每個驗證者每月的成本是 25 美元，ETH 的幣價是 200 美元，則收益高低情況如下所示：

-圖 4 ：扣除成本后的預期收益-

預期驗證者收益可以根據具體的驗證者數量按照上圖計算得出；提供見證消息的驗證者人數可以從以太坊 2.0 節點處獲得。

質押有效性是一種衡量驗證者的 ETH 質押量占比的指標。以太坊 2.0 使用一種叫做有效余額的指標來判斷證明的權重，而且絕大多數驗證者的權重都會打一個折扣，即，實際余額高于有效余額。例如，如果一個驗證者的余額是 31.7 ETH ，有效余額是 31 ETH ，其中有 0.7 ETH 在驗證者生成見證消息的過程中是無用的。隨著驗證者的實際余額發生變化，“無用” 的 ETH 數量也會發生變化，但是很少會等于 0 。

質押有效性的重要性在于，用來保護網絡的 ETH 越多越好。就網絡安全而言，那些被驗證者鎖定但是不能用于生成證明的 ETH 是一種浪費。另外，它對于每個質押者來說也很重要，因為收益是基于有效余額計算的，較低的質押有效性會降低他們從驗證者運營中獲得的預期收益。

據估計，以太坊 2.0 一經發布，質押有效性將在 90% 左右，基本上是穩定的，因為有的驗證者虧錢，有的驗證者賺錢。隨著節點運營者學會如何更高效地運行其驗證者節點，質押有效性就會下降，因為實際余額雖然沒有上限，但是有效余額的上限是 32 ETH 。

-圖 5 ：質押有效性區間-

單個驗證者的質押有效性的計算公式如下：

若想獲得全網質押有效性，有效余額應取所有提供證明的驗證者的有效余額之和，實際余額應取所有提供證明的驗證者的實際余額之和。

罰沒風險

罰沒是以太坊 2.0 網絡對驗證者的終極制裁：驗證者會被扣除一部分押金，并立即被逐出驗證者池。但是，后一句中的 “部分” 取決于某個驗證者被罰沒之前和之后其它驗證者的行為。同一時間遭到罰沒的驗證者人數越多，每個人所承擔的罰金就會越高（欲知詳情，請參見這篇文章）。

-圖 6 ：罰金在押金中的占比-

可以預見的是，由于罰沒機制很好理解，這一情況出現的概率會很低。這也使得這一指標的追蹤變得更加有趣，一旦指標值過高，就表明網絡遭到了攻擊。如果罰沒風險超過 15% ，即表明有大量節點遭到罰沒，應該調查其原因。

-圖 7 ：罰沒風險區間-

罰沒風險的計算公式是：

要注意的是，這是一個估值。原因有以下兩點：第一，罰沒風險假定所有驗證者的實際余額都是 32 ETH ，事實卻并非如此；第二，被罰沒的實際代價不僅取決于當前的罰沒風險，還取決于罰沒機制觸發后 18 天內的風險，因為之前被罰沒的驗證者會被遺忘，又會出現新的驗證者被罰沒。

這些指標提供了關于整個以太坊 2.0 網絡的概要信息，可以幫助 ETH 持有者決定是否要參與質押，并管理其風險；可以支持運營者流暢運行其節點；還可以向用戶顯示，Eth2 網絡正如預期那樣運行。

（完）

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