以太坊2.0 PoS經濟分析：三大變量決定網絡的安全性_Arbitrum

寫在前面：

來自ConsenSys的TannerHoban和TomBorgers針對以太坊2.0網絡的經濟問題進行了獨立研究，他們認為，以太坊2.0網絡的安全性取決于ETH質押量、ETH價格以及波動性這三個關鍵變量，而在ETH質押率達到13.8%時，以太坊2.0網絡能夠提供和以太坊1.0類似的安全性以抵御潛在的攻擊，最后，他們還建議將以太坊2.0的基本獎勵系數從當前的64至少提高到128，以保證網絡的安全性。

對于這份研究報告，以太坊聯合創始人VitalikButerin給予了高度評價，但他也擔憂研究者的分析高估了PoW的攻擊成本，因此他認為即便以太坊2.0的ETH質押率低于13.8%，網絡的安全性也要比預期的更高，因此他并不認為增加獎勵是必要的。

以下是譯文：

我們要感謝Molchdao，感謝與我們交談的利益相關者，以及感謝以太坊基金會在整個項目中給予的支持。特別感謝DannyRyan、BarnabeMonnot、TrentVanEpps以及VitalikButerin對本報告草案提供的意見和建議。

以太坊L1鏈上為烏克蘭捐贈數量突破25000 筆:金色財經報道，據 Dune Analytics 最新數據顯示，以太坊L1鏈上為烏克蘭捐贈數量已突破25000筆，總募資金額達到1611萬美元，根據募資金額排名情況如下：Gov Donations（838萬美元）、PartyBid（406萬美元）、RELI3F.xyz（140萬美元）、Endaoment（135萬美元）、Unchain Fund（50.446萬美元）、ukrainedao.eth（41.97萬美元）。[2022/3/1 13:29:42]

雖然我們強烈建議大家通讀整份報告，但為了節省各位寶貴的時間，以下是這份報告當中的重要內容摘要：

以太坊2.0網絡升級是一項雄心勃勃的、逐步向權益證明共識算法和激勵系統轉變的過程，這對網絡的經濟屬性有著深遠的影響。該系統的設計是復雜的，激勵機制會獎勵誠實的網絡參與者驗證交易和確定網絡歷史狀態，同時懲罰離線和惡意的驗證者。本文利用詳細的網絡經濟模型和新的經濟評估工具，對以太坊2.0的密碼經濟安全進行了定義、度量以及分析。

IDO 平臺 Copper 宣布集成以太坊擴展解決方案 Arbitrum:1月30日消息，IDO 平臺 Copper 宣布集成以太坊擴展解決方案 Arbitrum，使項目能夠直接通過 Arbitrum 啟動其代幣，為用戶和項目提供了避免目前在以太坊第 1 層上普遍存在的高部署和交易成本的能力。目前，Copper 已經在 Arbitrum 上啟用了 ETH、USDC 和 DAI 作為抵押品選項，并計劃在未來啟用更多的抵押品選項。[2022/1/30 9:22:52]

首先，為了支持經濟評估，我們在Excel中構建了一個經濟模型，用于解釋當前規范下系統的輸出和選定場景。在建立這個項目的過程中，我們逐漸開發和利用這個模型來闡明期望，并形成關于驗證者收入、成本、收益和網絡發行的數據驅動的結論。以太坊2.0系統依賴于對這些輸出有實質性影響的近100個變量。通過這個模型，我們動態地說明了驗證者在不同ETH價格和總ETH質押量下的盈利能力，強調了對網絡安全性影響的可變性。

數據：以太坊橋TVL達到147.7億美元:金色財經報道，Dune Analytics數據顯示，以太坊橋當前TVL達到147.7億美元。其中鎖倉量最高的5個橋分別是Polygon Bridges（44.34億美元）、Fantom Anyswap Bridge（37.87億美元）、Avalanche Bridge（37.34億美元），Arbitrum Bridges（20.92億美元），Optimism Bridges（2.6億美元）。[2021/10/13 20:26:21]

我們使用圍繞網絡攻擊成本的一系列假設，定義了以太坊2.0第0階段中所需的經濟安全級別。其目標是使攻擊的成本高于攻擊的潛在收益，并實現與當前以太坊區塊鏈類似的安全級別。我們確定了兩種主要的經濟攻擊載體，每一種都有不同的變體和不同的風險水平：超級多數攻擊，最終性攻擊。在第0階段，我們主要關注旨在破壞網絡的攻擊，并發現網絡存在遭遇此類攻擊的風險，而對于接下來的階段，關注也會更多。根據我們的估計，在以太坊2.0的ETH質押率達到13.8%時，它能夠提供和以太坊1.0類似的安全性以抵御潛在的攻擊。

當前以太坊未確認交易數為118382筆:據Etherscan數據顯示，以太坊未確認交易數118,382筆。以太坊全網算力為578.56TH/s，當前挖礦難度7432.79 TH，交易處理能力11.9 TPS。[2021/6/13 23:33:37]

也就是說，以太坊2.0的安全性高度依賴于質押的ETH。我們建立了一個模型來理解資本效率投資者的動機，我們稱它為“需求寧靜主動驗證者收益率”模型，以應對抵押品的風險和成本以及相應的要求回報率。根據我們的研究結果，我們預計在3.3％的年化收益率下，驗證者會考慮參與。在更為悲觀但穩定的情況下，年化收益率會提高到11.6％。

RSAVY模型不僅可以用來計算所需的回報率，而且可以在選定的情景下形成一幅網絡圖。我們在這些場景中應用不同的參數來支持我們的結論和建議，總結如下：

結論：

以太坊核心開發者計劃為2.0制定“最小化合并”方案:3月12日消息，以太坊核心開發者Mikhail Kalinin在以太坊2.0技術規范中發表關于將以太坊1.0合并至2.0的討論稿（WIP），他和DannyRyan在最近的一次以太坊2.0會議中討論了該話題，雙方正在制定技術規范，以實現“最小化合并”的方案。[2021/3/12 18:38:47]

與工作量證明相比，以太坊2.0的權益證明要更為復雜。以太坊2.0是一個高度復雜且精心設計的系統，它的結構優雅，設計周到，但是從驗證者的角度來看可能會很難把握，這導致了不確定性和不可預測性，這為潛在的資本效率驗證者，帶來了實用及敘述上的障礙。

以太坊2.0網絡的安全性取決于三個關鍵變量：ETH質押量、ETH價格和波動性。這些變量中的每一個，都會對攻擊網絡的成本產生直接或間接的影響。相對來說，ETH的總質押量是最可控的變量，而ETH的價格對網絡安全有直接和潛在的巨大影響，但它不在系統的控制范圍之內。而波動性可能來自不同的來源，并間接影響ETH的質押量和價格。

對以太坊2.0的攻擊，要比對以太坊1.0的攻擊更容易擴展。在以太坊2.0中，參與網絡的硬件和功耗負擔基本降到了最低。此外，DeFi的繁榮和最終與以太坊2.0的連接，可以極大地加速和放大這一趨勢。

資本效率驗證者更可預測。雖然以太坊愛好者的參與，對于成功推出信標鏈來說是很重要的，但這最終不足以達到足夠的安全級別。吸引資本效率高的驗證者，將導致針對足夠水平ETH質押量的準確性。

以13.8%的ETH質押量為目標，根據歷史價格計算，以太坊2.0網絡將達到以太坊1.0的安全水平。我們計算出在歷史價格的波動情況下，ETH的目標質押率為13.8%。

存在驗證的規模經濟，但在ETH價格升高時會降低。與PoW環境只能通過不斷擴大的規模運營來實現盈利能力不同，隨著ETH價格的上漲，以太坊2.0驗證的成本將逐漸降低。我們大體上發現，網絡經濟非常有利于更去中心化的網絡參與，這滿足以太坊2.0的設計目標。

目前77.7%的ETH供應存放在驗證者的“合格”錢包中。非交易所錢包中約有8660萬ETH，另外有1870萬ETH由交易所保管，它們可能會提供質押服務。這是一個引人注目的，可服務的可尋址市場，激勵計劃的一個關鍵目標是最大限度地提高網絡參與度，將這些錢包轉換為主動驗證者。

與以太坊1.0相比，以太坊2.0為安全支付的獎勵要低得多。使用當前的信標鏈規范，以及要求的1550萬ETH質押量，我們估計每年的網絡通脹率為0.55%，遠低于以太坊1.0目前4%-4.5%的年通脹率。

網絡安全在很大程度上依賴于ETH的價格穩定性。關于以太坊2.0的經濟穩定性和安全性，我們主要關注的是以太坊2.0在低ETH價格下的彈性。再加上對手方迅速擴大攻擊的能力，我們認為這是一個值得關注的問題。

階段0和階段1缺乏流動性可能導致不可預測性和集中化。鑒于以太坊1.0和以太坊2.0之間缺乏雙向橋梁，以及第0階段和第1階段缺乏交易能力，我們預計會出現衍生品和中心化二級交易市場。而高度集中的驗證者利用這些平臺，會產生中心化風險和不可預測性。

小心衍生品攻擊。以太坊生態系統正在迅速發展，ETH作為一種資產類別也在迅速發展，期權數量不斷增加，獨特的金融工具如“閃電貸”會被惡意利用。有了這種勢頭，衍生品可能成為對手方最青睞的攻擊途徑。

建議：

將基本獎勵系數至少提高到128：我們認為，為了網絡安全考慮，增加支付是有道理的，而在當前基本獎勵因子為64的情況下，網絡支付的安全性是不夠的。在分階段遷移到權益證明的過程中，我們應該要謹慎行事。

探索一種更動態的方法，以在發生沖擊時更改獎勵。我們建議探索一種更具動態性的方法，以便在網絡沖擊的情況下調整獎勵或改變基本獎勵系數。這可能包括使用閾值觸發器、階梯函數或與ETH價格直接相關的函數。

有關完整披露信息，請參閱原報告。

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