ENT:科普：以太坊 2.0 网络的四项健康指标

有很多文章都介绍了该如何衡量以太坊 2.0 验证者的表现，却很少有文章提及该如何评估整个以太坊网络的健康状况。这里有几个重要指标，能为网络运营者以及想要参与以太坊网络的人（无论是运营节点还是直接成为验证者），提供有用的信息。在本文中，我们将给其中一些指标下定义，阐述它们的含义，其度量方式，以及如何用它们来辨别网络的健康度。

网络活性这一指标用来衡量以太坊 2.0 区块链上新的区块多快能够得到敲定（finalized）。该指标的重要性在于，在一个区块还没有被敲定以前，它是有可能被替换的，因此区块中的转账也不能算到帐了。如果以太坊 2.0 区块链不能持续地赋予区块最终确定性，就无法实现为交易和状态提供不可篡改性的基本目标。

网络活性的分值区间为 0% 至 100% 。得分为 100% 表示区块能在协议允许的范围内以最快速度获得最终确定性（finalization）；得分为 0% 表示区块经常得不到最终确定。如果网络活性是 0% ，无论验证者表现得多好，都会开始亏钱，因为整个网络无法为区块赋予最终确定性。

网络活性通常是 100% ，在验证者间网络通信不佳之时下降到 50% 。如果网络活性值下降到 50% 以下，就表明网络出现了严重问题。

国务院：推进科普与区块链技术深度融合:为贯彻落实党中央、国务院关于科普和科学素质建设的重要部署，依据《中华人民共和国科学技术进步法》、《中华人民共和国科学技术普及法》制定《全民科学素质行动规划纲要（2021－2035年）》，其中要求实施智慧科普建设工程。推进科普与区块链等技术深度融合，强化需求感知、用户分层、情景应用理念，推动传播方式、组织动员、运营服务等创新升级，加强“科普中国”建设，强化科普信息落地应用，与智慧教育、智慧城市、智慧社区等深度融合。（新华社）[2021/7/10 0:40:52]

-图 1：网络活性值区间-

网络活性值的计算公式如下：

利用当前时间戳（current timestamp）和一些网络常量可以计算出当前时段（current epoch）：

人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日，人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么？区块链如何防范恶意节点？》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解，他表示，拜占庭将军问题本质上指的是，在分布式计算机网络中，如果存在故障和恶意节点，是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里，人们提出了许多方案解决这一问题，称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法，后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法，在2008年，中本聪发明比特币后，人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性，也就是必须计算数学题，才能得到记账的权力，其他人对这个记账结果进行验证，如果是对的，就认可你的结果。与拜占庭问题比起来，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

最终确定时段从活跃的以太坊 2.0 节点处获得。

参与率这一指标用来衡量实际生成见证消息（attentation）的验证者在预期数量中的占比。该指标的重要性在于，参与率越低，每个实际参与的验证者所获得的奖励就越低，如果参与率过低的话，就会导致网络失去活性。

声音 | 浪潮集团云南分公司总经理：云南区块链产业发展需从“科普”到“专精”不断深化:据昆明日报消息，浪潮集团云南分公司总经理郑昕表示，云南区块链产业发展需从“科普”到“专精”不断深化。下一步，浪潮将继续加大云南农业产业高质量发展体系建设力度，重点以普洱茶等云南优势产业为切入点，打造云南“绿色、有机农产品高地”的品牌形象，并在此基础上，开展基于区块链的供应链金融服务，解决中小企业贷款难、贷款贵问题。[2019/11/11]

良好的参与率位于 80% 至 95% 之间。如果参与率降至 67% 以下，区块就无法得到敲定，网络活性也会开始下降。

-图 2 ：参与率区间-

参与率的计算公式如下：

值得一提的是，分子的值有多种不同的填法。可以是最后一个时段内区块中包含的见证消息数量，可以是节点所看到的最后一个时段内的见证消息数量，可以是来自最后一个时段的区块中包含的见证消息数量，等等。也可以用滞后的数据得到一个滞后的参与率，例如使用倒数第二个时段的相关数量。用来计算参与率的具体方法取决于用户及其可获得的数据。

动态 | 浙江卫视节目科普支付宝区块链防伪溯源产品:昨日，在浙江卫视播出的科普综艺栏目《智造将来》现场，支付宝首次展示了支付宝区块链防伪溯源产品，以接地气的方式公开向大众展示区块链在生活中的应用。[2019/3/4]

正在参与见证的验证者（attesting validatior）指的是那些依据验证者生命周期被视为活跃、正在退出或遭受罚没的验证者。

大多数验证者都是为了获得奖励而参与进来的。预期验证者收益指的是验证者履行职责一年可得到的预期收益，用预期可得 ETH 除以质押 ETH 数量所得的比例来衡量。

-图 3 ：验证者的最大收益值 vs. 提交证明的验证者总人数（估值）-

重要的是要理解一点，即使验证者完美地履行了自己的职责，其奖励也可能会因为 2 过低的参与率或是跌至 0% 的网络活性值而减少。因此，谨慎起见，预期验证者收益应该只占验证者最大收益值的一部分。例如，将上文所述的基础收益乘以参与率，可得出一个更具代表性的全网验证者收益估值，因为较低的参与率会降低所有验证者的预期收益。但是，鉴于网络参与率起伏很大，可以使用一个平均参与率来计算出更精确的代表值。即便如此，也只有可能计算出一个预期值，毕竟是这是一个前瞻性指标。

金色财经独家分析 监管机构、媒体、业界提示风险 区块链科普道阻且长:新华社今日发文表示，近来“区块链”类案件频发，不法分子以“投资虚拟货币周期短、收益高、风险低”为借口，取用户信任并诱使其转账进行投资。无独有偶，同日消息，腾讯手机管家安全专家也提醒此类风险，并从技术上提出防建议。在美国，监管机构警示加密货币欺诈现象普遍承诺高收益而不披露潜在风险。金色财经独家分析，不法分子假借新技术之名进行，一方面是抓住民众趋利的心理，一方面反映出区块链科普的欠缺。区块链是新兴科技和底层技术并有改变社会生产关系的潜力，应该进行系统性的科普教育，当前，部分大学已经开始设置了区块链课程，但对于普通民众仍然有科普的需求，人们应该了解到系统和正确的知识，不仅要了解区块链的好，也要明确局限和弊端，以在高收益的诱惑下，保持清醒客观。[2018/4/11]

奖励水平是否算得上优厚，主要得看参与见证的验证者的成本。这里的成本是多种多样的，先要理解成本才能考虑奖励。值得注意的是，运行验证者节点的成本通常是用法币来计算的，而收益却是用以太币来计算的，因此需要用到一个兑换率。假设每个验证者每月的成本是 25 美元，ETH 的币价是 200 美元，则收益高低情况如下所示：

-图 4 ：扣除成本后的预期收益-

预期验证者收益可以根据具体的验证者数量按照上图计算得出；提供见证消息的验证者人数可以从以太坊 2.0 节点处获得。

质押有效性是一种衡量验证者的 ETH 质押量占比的指标。以太坊 2.0 使用一种叫做有效余额的指标来判断证明的权重，而且绝大多数验证者的权重都会打一个折扣，即，实际余额高于有效余额。例如，如果一个验证者的余额是 31.7 ETH ，有效余额是 31 ETH ，其中有 0.7 ETH 在验证者生成见证消息的过程中是无用的。随着验证者的实际余额发生变化，“无用” 的 ETH 数量也会发生变化，但是很少会等于 0 。

质押有效性的重要性在于，用来保护网络的 ETH 越多越好。就网络安全而言，那些被验证者锁定但是不能用于生成证明的 ETH 是一种浪费。另外，它对于每个质押者来说也很重要，因为收益是基于有效余额计算的，较低的质押有效性会降低他们从验证者运营中获得的预期收益。

据估计，以太坊 2.0 一经发布，质押有效性将在 90% 左右，基本上是稳定的，因为有的验证者亏钱，有的验证者赚钱。随着节点运营者学会如何更高效地运行其验证者节点，质押有效性就会下降，因为实际余额虽然没有上限，但是有效余额的上限是 32 ETH 。

-图 5 ：质押有效性区间-

单个验证者的质押有效性的计算公式如下：

若想获得全网质押有效性，有效余额应取所有提供证明的验证者的有效余额之和，实际余额应取所有提供证明的验证者的实际余额之和。

罚没风险

罚没是以太坊 2.0 网络对验证者的终极制裁：验证者会被扣除一部分押金，并立即被逐出验证者池。但是，后一句中的 “部分” 取决于某个验证者被罚没之前和之后其它验证者的行为。同一时间遭到罚没的验证者人数越多，每个人所承担的罚金就会越高（欲知详情，请参见这篇文章）。

-图 6 ：罚金在押金中的占比-

可以预见的是，由于罚没机制很好理解，这一情况出现的概率会很低。这也使得这一指标的追踪变得更加有趣，一旦指标值过高，就表明网络遭到了攻击。如果罚没风险超过 15% ，即表明有大量节点遭到罚没，应该调查其原因。

-图 7 ：罚没风险区间-

罚没风险的计算公式是：

要注意的是，这是一个估值。原因有以下两点：第一，罚没风险假定所有验证者的实际余额都是 32 ETH ，事实却并非如此；第二，被罚没的实际代价不仅取决于当前的罚没风险，还取决于罚没机制触发后 18 天内的风险，因为之前被罚没的验证者会被遗忘，又会出现新的验证者被罚没。

这些指标提供了关于整个以太坊 2.0 网络的概要信息，可以帮助 ETH 持有者决定是否要参与质押，并管理其风险；可以支持运营者流畅运行其节点；还可以向用户显示，Eth2 网络正如预期那样运行。

（完）

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