EFI:干货 | 以太坊 2.0 Phase 0 的奖惩力度模拟

作者:?ConsenSys

翻译&校对:?闵敏&阿剑

来源：以太坊爱好者

简介

ConsenSysCodefi正在构建构建针对贸易和金融的区块链操作系统，促进全球市场步入“金融2.0”时代。为实现这一目标，最关键的部分在于如何创建并利用原生数字资产，并以此作为激励手段将网络的去中心化程度最大化，成为新型金融产品和市场的可靠支柱。实现“以太坊2.0”以及向权益证明的过渡是我们的首要任务。我们很乐于分享相关的经验、知识，并探讨包括代币经济在内的相关话题。

对以太坊1.0区块链的巨大需求有时会导致用户体验不佳，比如，交易要等一段时间上链，交易手续费波动较大。长期以来，高度可扩展性——将交易的处理能力从当前的每秒15笔左右提高到上千笔——都是以太坊的目标之一。

我们目前处于以太坊2.0上线的第一阶段，即Phase0。一旦2.0的所有阶段都部署完成，交易量将得到巨幅提升。为实现这一目标，以太坊即将采取两大主要的升级举措：分片和权益证明。升级之后，以太坊网络的经济机制、共识机制和运行机制都将发生变化。我们将在下文给出详细介绍。

激励

以太坊1.0是采用工作量证明机制的区块链：矿工要计算出计算难题的解才能挖出一个区块，解决难题的概率与其所提供的计算机运算力成正比，与整条链上的难题难度值成反比。如果这名矿工成功挖出了一个区块，就可以获得2ETH的奖励以及交易费。工作量证明的核心就是如此。你可以根据上一个区块的难度值来估算出整个网络的算力大小，再进一步推算出你自己挖出下一个区块的概率，以此预测自己的成本。

在共识机制方面，以太坊2.0的技术性较强。

如果你看到这里，想要有个粗略的参考的话，请跳到下文的“实用的网络增发率估测法”一节。

本文的目的是让读者大致了解以太坊2.0的权益证明实现，及其奖惩制度。我们会分解一下经济激励，快速评估权益可能会带来的投资回报率。最后，我们会介绍Codefi的质押即服务团队正在构建的模拟，以便读者能更加细致地理解这个主题。

诚实验证者

只要你向以太坊1.0区块链上部署的保证金合约存入资金，不论是一笔还是多笔，等到总金额等于或大于32ETH之后，你就有资格成为以太坊2.0信标链上的验证者。

Tensor拟效仿Blur对Solana NFT交易者推出“Season 1 airdrop”空投:金色财经报道，在完成300万美元新一轮融资后，Solana链上NFT市场Tensor宣布拟效仿Blur对Solana NFT交易者进行空投，目前已推出了“Season 1 airdrop”，根据其在社交媒体发布信息显示，Solana NFT藏家可以领取与其在区块链网络上的交易活动成比例的免费奖励盒，任何在过去六个月内在任何市场上买卖 Solana NFT 的人都有资格参与。另据Dune Analytics数据显示，Tensor的Solana NFT交易额周一飙升至单日新高，达到23,351 SOL（约合48.6万美元），交易量约为2800笔。据悉，Tensor后续还将推出“Sean 2 airdrop”，但只会奖励其平台上的交易活动，而不是更广泛的 Solana NFT 市场。（decrypt）[2023/3/8 12:48:20]

你可以无限制地往保证金合约中转入押金。但是，有效余额，即，信标链在运行时对你的权益分量的认定，是有上限的。换言之，你的余额可以高达1000ETH，但是你所能获得的奖惩只取决于有效余额，而有效余额的上限是32ETH。

另一方面，如果身为验证者的你遭到了惩罚，致使余额降至16ETH以下，就会触发强制/非自愿退出。

所谓诚实验证者就是运行客户端的个体，客户端是根据信标链规范来编写的，会避免采取违反协议的行动。

需要强调的是，惩罚与罚没是完全不同的。前者指的是，验证者因投错票或离线而被扣除部分余额。如果有验证者被发现在生成见证消息之时触犯了罚没条件，它就会被强制退出验证者队伍，在排队退出的这段时间内，每一个epoch都会扣除部分余额作为罚金。

论以太坊2.0的出块和共识

信标链运行的基本时间单位叫

slot。就像心跳一样，每12秒就是一个slot，选出一名验证者来提议区块。一旦区块生成并广播出去，由一些验证者组成的见证者委员会就会对该区块投票，以决定是否将其纳入区块链。

“委员会”的设计是为了分配验证者到不同的验证工作上，让每位验证者都能在每个epoch期间投一次票。委员会里的验证者之间相互通信，能够将他们的投票消息聚合到一起。如果在一个slot内被选中的区块提议者没有提出区块，这个slot即被认定为被跳过的slot。在这种情况下，就会基于前一个slot中的最后一个区块进一步创建提议和见证消息。

Lighthouse Labs推出开放元宇宙导航引擎:金色财经报道，总部位于加拿大蒙特利尔的加密初创公司Lighthouse Labs推出了一个开放的元宇宙导航引擎，该平台索引了来自20多个区块链友好虚拟世界的体验和事件信息，包括Decentraland、The Sandbox、Voxels和Mona。（The Block）[2022/12/14 21:42:34]

提议者的工作是生成一个TA认为可以添加到链顶部的区块。至于哪条链才算主链，则靠LMDGHOST分叉选择算法决定：在所有获得投票的分叉中，以递归的方式找到权重最大的那个，然后选择这个分叉。当验证者在见证某个区块之时，他们实际上是在对这个区块所在的分叉投赞成票。

为了实现区块链的最终确定性，诚实的验证者会在他们的见证消息中提供另外两个投票，来推动以太坊2.0版本的CaspertheFinalityGadget算法运行：一个投的是最新的合理化epoch，另一个投的是最新的epoch边界。

-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

在每个epoch开始之时，都会计算见证消息中的投票情况。如果有一个最新的合理化epoch获得了绝对多数票，检查点就会推进到该epoch。依据某些规则，该epoch的父epoch乃至祖先epoch都将得到最终确定。

如果系统在连续几个epoch内都未能实现最终确定性，则信标链上的所有验证者都会遭受不作为惩罚。这里还有很多可以展开的地方！如果你想要进一步了解细节的话，可以参见Vitalik等人写的《将GHOST与Casper结合》、以太坊基金会发布的Phase0信标链技术规范、DannyRyan写的关于Phase0的文章，以及JosephChow写的一篇信标链入门详解。

奖惩措施

罚没

被罚没意味着验证者会在将来的某个时间点被强制要求退出信标链，在退出之前会不断地遭到惩罚。

NirvanaMeta投资3D手游项目FishKing:据官方消息，NirvanaMet投资FishKing（鱼王），同时获得新加坡游戏公司第一笔投资款50万美金。投资资金将用于鱼王的端口开发和测试。FishKing（鱼王）已于2022年6月8日21:00发射上线币安链，NirvanaMeta与FishKing同社区达成共识，助力鱼王项目，携手打造成币安链与手游同步链接端口捕鱼3D手游。[2022/6/9 23:02:50]

如果出现以下三种情况，验证者就会遭到罚没：

作为区块提议者，在同一个slot内提议两个不同的信标链区块。

作为见证者，在FFG投票中，新见证消息所指向的两个epoch恰好“包围”自己在之前的见证消息所指向的两个epoch。

作为见证者，所发出的多条见证消息明明指向同一个目标检查点，来源检查点却不同。

验证者只有在被发现之后才会触发罚没流程。作为举报者的验证者需要创建并传播包含违规行为证据的特殊消息，让区块提议者将其打包到区块中。打包的区块提议者和举报者都会获得奖励。

这一点在规范中并不明显，但是在Phase0阶段，只有提议者能获得举报奖励——即，提议者会获得完整的罚没奖励。

假设-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

常数最低罚没金额系数=32

常数举报者奖励系数=512

常数提议者奖励系统=8

违规的验证者会遭到罚没，可在之后长达

36天的epoch集合内取回自己的余额。

此外，被罚没的验证者将遭受以下惩罚：

提议者在将举报信息打包进区块之时，该验证者会被扣除基础罚金。

在每个epoch开始之时，该验证者会因无法参与head/FFG投票而遭到惩罚，直到他度过退出的排队等待期为止。

Web3社交平台Taki完成345万美元种子轮融资:8月4日消息，Token驱动的 Web3 社交平台Taki宣布已完成345万美元种子轮融资，Alameda Research、CoinDCX、Coinbase Ventures、Formless Capital、Gemini Frontier Fund、Huobi Ventures、Kraken Ventures、Luno Expeditions、OKX Blockdream Ventures、Roka Works和Solana Ventures参投。（apnnews）[2022/8/4 12:02:22]

在从举报信息被打包进区块，到可取回余额的这段时间内，该验证者会被扣除特殊罚金。

特殊罚金与同期遭到罚没的其他验证者人数成正比。特殊罚金最高可与违规验证者的有效余额持平。

假设-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

常数罚没金额系数=32

常数基础奖励系数=64

常数每个epoch的基础奖励=4

常数有效余额增量=1

epoch处理

每个epoch之外，每个epoch包含32个slot）在开始之时都需要完成以下事项：

确认此前区块链的合理性和最终确定性

结算见证者的奖惩额度

更新验证者注册表

结算被罚没的验证者的特殊罚金

“Machi大哥”黄立成被曝曾推出十余个垃圾项目，并涉嫌挪用巨额资金:6月17日消息，据加密KOL zachxbt发文称，黄立成（Jeffrey Huang）先后推出了Mithril（MITH）、Formosa Financial（FMF）、Machi X、Cream Finance（CREAM）、Swag Finance（SWAG）等数十个垃圾项目，其中Formosa Financial出现挪用22,000 ETH资金的情况，Cream Finance曾3次遭受黑客攻击共计损失超1.92亿美元，其余多个项目出现上线数日后夭折、项目Token拉高后暴跌以及Rug Pull等情况。文中称在Jeff的许多项目中，能够看到相同的反复出现的主题：匿名团队、分叉项目、通过FTX资助的新钱包以及较短的生命周期。

对此，黄立成在社交媒体上发文表示该质控为不实信息。若爆料者非匿名，黄立成将起诉其诽谤。[2022/6/17 4:33:14]

完成一些最终更新

验证者在上一个epoch的状态必须是

活跃的，才能获得奖励和/或惩罚。在退出系统之前，遭到罚没的验证者也会进入这个流程，但是只会在进行FFG相应结算时受到惩罚。

如果验证者在上一个epoch是活跃的，但是没有投票，就会因为无法配对FFG投票而遭到惩罚。验证者不会因为离线而遭到罚没。

-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

假设

最终确定性延迟=上一个epoch-得到最终确定的epoch

在见证余额=未被罚没的见证者余额的总和

常数基础奖励系数=64

常数每个epoch的基础奖励=4

常数提议者奖励系数=8

常数不作为惩罚的最小epoch跨度值=4

常数不作为惩罚系数=2^25

-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

实用的网络增发量估测法

我们利用新学到的知识来对任意一个epoch的奖惩金额进行粗略估算吧。我们想讲得简单一点，先从两个参数开始。

第一个参数很好理解，第二个参数指的是一个随机选择的验证者在满足联网或其他条件的情况下能够参与信标链的概率。

-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

如果我们假设信标链上的所有验证者的余额和有效余额都等于32ETH，并使用上文的在线概率，我们就可以得到以下数据：

-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

现在我们可以计算出每个验证者的奖惩情况了，如下表所示：

-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

在计算最后两个激励措施上，我们还需要做一些工作：根据设想，区块见证者是位于slot的在线验证者，在每个epoch内都呈均匀分布状态；为了计算出验证者激励，我们先要定义预期值概率树，然后将得到的几何级数进行收敛，因为该奖励与见证消息的发出时间和上链时间的差值成反比。

我们看到，提议者激励远远超过其他三个数值。回顾一下知识点：每一个slot都会从信标链上的所有验证者中选出一个提议者，随着总质押量越来越多，成为提议者的概率就会降低。换言之，在一个epoch内，只有32/n的验证者能成为提议者。

还要注意的是，我们不会对遭到罚没的验证者及其举报者或是不作为延迟进行任何假设或计算。

如果我们将各个值分别乘以在线/离线验证者的人数，再将得到的值相加，就可以得出一个基于初始条件的估计值。

因此，一个epoch内所有奖励减去所有惩罚得到的净增量为1,247,117,399Gwei。

也就是说，在总质押量为50万个ETH，且在线概率为95%的情况下，每个epoch会生成大约1.25ETH的奖励。

依据95%的在线概率，我们还可以进一步算出，总质押量不同的情况下，每个epoch产生的奖励变化情况，并绘制成图表。

-来源：ConsenSysCodefiAnalysis-

总结

我们应该利用

每个epoch产生的奖励计算出年奖励估计值吗？

在给出肯定的回答之前，我们先来考虑以下因素：

余额

在每个epoch内，余额都会以各种不同的方式对ETH的创建产生影响。例如，如果验证者的

有效余额达到了上限并以此获得奖励，则余额中超出的部分不会影响下一个epoch的计算。此外，由于有效余额的变更存在迟滞现象，实际上每位验证者都会“损失”一部分ETH。

还要考虑以下几个情况：可能会有验证者因有效余额低于下限而遭驱逐，可能会有人向以太坊1.0保证金合约发送质押金而成为验证者，可能会有质押者触发自愿退出机制。

罚没

建立罚没操作的模型需要花费大量时间。首先，需要考虑以太坊2.0客户端的开发者和质押服务商对罚没条件的理解和所采取的回避模式。另一方面，我们只能猜测系统中诚实参与者的比例；以及违规行为被发现、广播并打包进区块的概率。

可能性

我们已经提到了诚实参与者的比例和违规者被举报的概率。我们来想一下，可以利用哪些不同的方法来衡量并推测一个节点是否在线、连接良好并正常工作，它的见证消息是否会被按时聚集起来并打包进区块，它是否能看到大多数节点所看到的slot。

信标链是一个复杂的自适应系统。即使我们很好地理解了这个系统的各个部分，这也不能保证我们能很好地理解整个系统。

深入理解一件事物的第一步是选择研究的方法和工具。通过对验证者及其在一些初始条件、设想和限制条件下与信标链的交互进行建模和模拟，我们就能更深入地了解权益证明实现的复杂性。

致谢

本文由ConsenSysCodefi质押即服务平台的架构师兼技术总监HermanJunge撰写。

特此感谢JosephChow、BenEdgington、SylvainLaurent、DiederikProtolambdaLoerakker、TimLowe、DannyRyan、AlexStokes和KuhanTharmananthar对原稿的评论。

原文：?https://codefi.consensys.net/blog/rewards-and-penalties-on-ethereum-20-phase-0

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