以太坊 2.0 Staking 機制研究報告_ETH

信標鏈作為 ETH 2.0 整個規劃中的最先上線的重要一環，將直接實現 PoS 功能，根據目前其 Staking 整個體系的設計，可見 ETH2.0 不同于 DPoS 這種超級驗證者集權的縱向擴容方式，而是完全走了相反的橫向擴容方式，即增加中小節點的數量，盡量實現網絡節點之間的公平與低門檻，進而規避發生少數超級節點聯合控制網絡的情況。

從質押收益率來看，越早加入 ETH2.0 的驗證者，享受的年化收益率越高，目的在于激勵更多的節點在創始區塊啟動時就加入驗證。而整個網絡中參與的驗證者數量越多，整個網絡的安全性就越高，從而最終達到節點數量、安全性、節點收益率的平衡。

1.ETH 2.0 信標鏈介紹

以太坊為了實現擴容，計劃將在今年第三季度上線 ETH 2.0 的 Phase 0 階段：信標鏈。未來信標鏈將會成為 ETH2.0 整個網絡架構中的核心。Phase 0 階段實現之后，Eth2.0 路線圖中的下一個里程碑就是 Phase 1 階段，該階段將實現分片功能，并創建 64 條分片鏈。

Multichain Protocol將在合并升級前約6小時暫停以太坊跨鏈服務:9月14日消息，Multichain Protocol將在以太坊合并升級前約6小時暫停以太坊區塊鏈跨鏈服務，Multichain僅支持升級后的PoS鏈。[2022/9/14 13:27:41]

來源：ethos.dev

在以太坊 2.0 的規劃中，Phase 0 階段的信標鏈只支持 Staking 功能，尚不能支持分片、虛擬機、轉賬等功能。

ETH 的用戶可以通過質押 ETH，成為信標鏈的驗證者，保護整個 Eth2.0 網絡的安全，同時并根據質押的金額獲得相應的 ETH 獎勵。

2.Staking 機制介紹

1）驗證機制介紹

在以太坊 2.0 中，網絡驗證共識機制將由原來的工作量證明 PoW 改為權益證明 PoS，即每個區塊不再由原來的礦工挖礦產生，而是由質押的驗證節點驗證產生。每個用戶可以通過質押32個ETH，成為 ETH2.0 的驗證節點。

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]

驗證節點將會由隨機挑選成為 Block Proposer，即“ 區塊 Slot” 的生產者，而同時也可能會被隨機分為網絡上的 Attesters，即 “區塊 Slot”的驗證投票人。具體邏輯可見下圖，即隨機驗證者每提議生產出一個新的 Slot，將會由其他的充當 Attesters 的驗證者進行投票驗證，如果投票通過，那么提議驗證者將會獲得網絡的 ETH 獎勵。

V神：以太坊需要擴展到制造代幣之外:金色財經報道，以太坊聯合創始人V神（Vitalik Buterin）在以太坊社區活動EthCC上表示，以太坊 (ETH) 已超越DeFi，成為其第一大用例，該網絡向前發展的時候到了。V神稱：“以太坊生態系統需要擴展，而不僅僅是制作有助于交易其他代幣的代幣。擴展已經在某種程度上發生了，但我們可以做得更多。”例如，以太坊可以幫助重塑社交媒體細分市場。去中心化治理 (DeGov) 是以太坊 (ETH) 網絡擴展的另一個用途。最后，V神承認，他對數字收藏品或NFT領域的現狀感到失望。他希望NFT能夠造福更廣泛的社會，而不僅僅是名人。[2021/7/22 1:08:06]

而充當 Attesters 的驗證者也會因為累計的驗證次數，即 Attestations 數量而獲得網絡的ETH獎勵。

2）驗證節點客戶端分類

根據 Prysmatic Labs 公布的 Topaz Testnet ，當前驗證者主要運行兩類客戶端：

以太坊2.0 Altona v0.12測試網已正式啟動:Bitfly（Ethermine礦池母公司）官方剛剛發推稱，以太坊2.0 Altona v0.12測試網已正式啟動。Prysm、Teku、Lighthouse和Nimbus四大客戶端已開始運行測試網。（注：Bitfly所提到的Sigma Prime是為以太坊2.0客戶端Lighthouse開發團隊）[2020/6/29]

信標鏈客戶端 Beacon chain client；

驗證者客戶端 Validator client。

當運行信標鏈客戶端時，驗證者主要處理節點信息同步、廣播區塊和區塊驗證等；當運行驗證者客戶端時，主要是鏈接信標鏈的節點，與信標節點通信，并對區塊進行簽名。

一個驗證者客戶端只支持 32 個 ETH 質押，用戶可以運行多個驗證者客戶端來進行更多 ETH 的質押。

3.Staking 收益

1）質押數量

以太坊core team正打算研討防asic挖礦算法:即將于4月6日舉行的以太坊Core Devs會議議程中顯示，將討論EIP 985，避免asic挖礦算法的修改。[2018/4/6]

每一位驗證者需要 32 個 ETH 才能激活，當驗證者的余額低于 16 個 ETH 時，信標鏈就會停止這些驗證者的工作。但用戶可以通過運行多個驗證人客戶端，從而實現超額ETH的質押，比如 64 ETH、320 ETH 等。

2）質押周期

根據 ETH2.0 的技術文檔，驗證人在 2048 個 Epoch，即將近 9 天時間的工作之后，驗證者可以選擇解除質押。

解除時，驗證者需要等待 4 個 Epoch 才能撤出其質押金，在這 4 個 Epoch 之內，驗證者仍然有可能面臨舉報和罰沒。

一名不作惡的驗證者只需等待約 27 小時便可以最終完成解除質押，提現之前質押的 ETH。相反，如果一名作惡的驗證者受到了罰沒懲罰，則必須等 8192 個 Epoch ，即大約 36 天之后才能夠提出余額。

3）質押收益影響因子

在當前設計架構中，驗證人的獎勵收益率主要影響因素為：

參與質押的時間。理論上參與時間越早，質押收益率越高。

ETH 2.0 網絡的增發率。根據目前 Vitalik 提出的增發方案，ETH 的最大年增發率不超過 2% 。最大增發量可能會隨著整體網絡中的質押 ETH 數量而增加，但是單個驗證人的年化收益率卻有可能隨著驗證人數量的增加而下降。

運行驗證人客戶端的數量。雖然一個驗證人客戶端只能質押 32 個ETH，但是用戶可以通過運行多個驗證人客戶端來提高區塊提議人的概率，同時降低單客戶端不在線出現的概率，進而提高整體的年化收益率。

離線懲罰。當驗證人的驗證客戶端離線時，將會受到網絡的離線懲罰，進而減扣其獲得驗證收益。

作惡罰沒。驗證者作惡時，質押的ETH將會被網絡罰沒。

4）網絡增發量

下圖是當前被提議的 ETH 最大年增發率和驗證者的最大年收益率 (后期可能會有所改變)：

來源：EthHub

需要注意的是，根據 Vitalik Buterin 的說法，上圖這些是最大的數字，實踐中有許多因素可能會減少 ETH 的總發行量和驗證者的獎勵。

但是即使是按照 Vitalik 的提案的最高通脹率，也比當前 ETH 1.0 PoW 網絡的通脹率 4% 要低很多。

5）驗證者的成本

計算成本。驗證人需要運行信標鏈節點及驗證者客戶端，需要占用個人電腦或者服務器資源。以 macOS 為例，官方測試網給的配置要求建議為：

來源：Prysmatic Labs、標準共識

總體正常運行時間和維護成本。用戶需要確保他們的驗證者節點不會出現宕機，確保實時在線，否則他們的質押金可能會受到削減。

4.信標鏈測試網當前 Staking 數據

1）驗證者數據概覽

來源：Etherscan、標準共識

可以看到，當前信標鏈測試網的活躍驗證人數量已經達到了 36,540 個，相對較為活躍。

2）排名前十驗證者收益表現

根據以太坊瀏覽器 Etherscan 信標鏈的測試網數據，可以看到 Staking 收益率排名第一的驗證人年化收益率可以高達 38.06%，而排名第十的驗證人年化收益率為 18.15%，差額將近一倍。

信標鏈的 Staking 功能將成為 Staking 行業的風向標，雖然其最終的效果還要待信標鏈主網上線后才能驗證，但是僅從當前測試網的數據來看，ETH2.0 得到了眾多信仰者的擁躉、開發者的關注。

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