一文深入分析以太坊2.0经济安全性

文章来源：ETH中文网  作者：Tanner Hoban 与 Tom Borgers，就职于 ConsenSys

原文标题：《评估以太坊 2.0 经济安全性》

Eth2.0 权益证明机制 PoS 即将投入使用，该激励模式基于以太坊 2.0 最新规范 v0.12 实现，这将对以太坊经济模式及网络安全性带来什么影响？让我们通过 Tanner Hoban 和 Tom Borgers 的经济模型和分析报告，深入了解影响 Eth2.0 质押经济的相关变量，以及分析得出的结论。

以太坊 2.0 网络升级目标远大，即逐渐向 PoS (权益证明) 共识算法这一激励机制转变，这一升级对网络的经济性状产生深远影响。该系统的设计比较复杂：在这种激励机制下，诚实的验证者可通过验证交易以及最终确定网络状态来获取奖励，而离线以及作恶的验证者将受到惩罚。

在本文中，我们通过一个精细的网络经济模型和新的评价工具来界定、衡量以及分析 Eth2 加密经济学的安全性。

首先，为了实现对 Eth2 经济的评估，我们用 Excel 构建了一个经济模型，用于解释在当前规范下以及特定情境下的系统输出结果。在项目的整个过程中，我们逐步对该模型进行了完善，列出一些预期数值，并根据验证者收入、成本、收益和网络发行量得出基于数据的结论。

Eth2 系统受接近 100 个变量影响，而这些变量对上述所说的输出结果会产生实质影响。该模型生动地阐释了受不同的 ETH 价格和 ETH 总质押量影响，验证者的盈利水平将如何变化，强调了网络安全性受各种不稳定的因素影响。

我们根据网络攻击成本做了一系列假设，界定了 Eth2.0 阶段 0 中所必需的经济安全程度。目的是为了确保攻击成本高于其收益，并达到当前以太坊 Eth1 链的安全级别。

我们确定了经济攻击向量的两种主要类别 (即绝对多数攻击和最终确定性攻击)，两种类别的变量和风险级别都是不同的。在阶段 0 中，我们主要关注旨在破坏网络的攻击。尽管发现网络有遭受此类攻击的风险，但我们更担心之后的阶段。

我们预估以太坊的目标质押率为 13.8％，根据历史 ETH 价格和哈希率情况，该目标质押率可为网络提供足够的安全保障。

Eth2 中的安全性高度依赖于 ETH 的质押数量，而 ETH 质押总量本身也是计算收益的一个系数。我们制作了一个模型，以了解资本有效投资者的动机，并将其命名为 Required Serenity Active Validator Yield (RSAVY) 模型。该模型旨在研究质押的风险和成本问题，以及质押的期望回报率 (RRR)。

根据我们的结论，在最佳网络状态下 (内外因共同影响下)，验证者参与质押的期望收益率为 3.3%。在更加悲观但稳定的情况下，验证者期望收益率会提高到 11.6％。

RSAVY 模型不仅可以用来计算期望回报率，还可以根据特定的场景制作网络分析图表。基于这些场景，我们将不同的参数应用到模型中，并给出结论与建议，总结如下。

结论

与 PoW 相比，以太坊 2.0 的 PoS 共识机制复杂得多。Eth2 系统高度复杂且经精心设计，但对于验证者来说，可能会很难把握。这将导致一系列的不确定性和不可预测性，阻碍了潜在的资本有效验证者参与质押。

Eth2 中的网络安全性取决于三个关键变量：ETH 质押数量，ETH 的价格以及波动性。其中每个变量都会对攻击网络的成本产生直接或间接的影响。ETH 的质押总数量是最可控的变量，而 ETH 的价格对网络安全性有直接且相当大的影响，但超出系统的控制范围。而波动性受不同因素影响，且间接影响 ETH 质押情况以及 ETH 价格。

Eth2 遭受攻击时，相比 Eth1 更容易牵一发动全身。Eth2 削减了参与网络运行所需的物理和硬件成本，从而使得硬件和电力消耗基本降至最低。此外，DeFi 的蓬勃发展以及向 Eth2 的最终过渡将极大地加速并扩展这一趋势。

资本有效验证者的数量更容易预测。尽管以太坊发烧友的参与对于成功启动信标链很重要，但是这不足以达到足够的安全级别。因此，吸引更多的资本有效验证者参与质押，有助于达到 ETH 目标质押水平。

根据 ETH 历史价格，13.8% 的目标质押率将保证 Eth2 网络达到当前 Eth1 的安全水平。根据计算得出，在以往的价格波动下，ETH 目标质押率需达到 13.8% 方可保证网络安全。

验证存在规模经济效应 (即验证规模越大，效益越高)，但是随着 ETH 价格上涨，规模效应将被削弱。工作量证明机制 PoW 通过不断扩大工作量来获取更多奖励，而在 PoS 机制下，随着 ETH 价格的上涨，验证者成本将逐渐降低。我们发现该经济模式对越是去中心化的网络越友好，这正好符合 Eth2 的设计目标。

目前市面上 77.7％的 ETH 为所谓的「具备验证者资格」钱包所持有中（即拥有超过 32 ETH 的钱包)。大约有 8660 万 ETH (即 ETH 总供应量的 77.7%) 储存于非交易所钱包中，且这些钱包的余额均超过 32 ETH。而另外还有 1870 万 ETH 由那些提供质押服务的交易所持有。可以见得这是一个诱人的绝佳潜在市场，如果该激励机制想要最大化网络参与度，关键之一就是将这些钱包地址转化为活跃验证者。

Eth2 维持安全性的成本将远低于 Eth1。在当前的信标链规范下，且假设质押总量为 1550ETH (即质押率为 13.8％)，我们预估网络年通胀率为 0.55％，远低于当前以太坊 PoW 网络的 4-4.5％。

Eth2 网络安全性在很大程度上取决于 ETH 的价格稳定性。关于 Eth2 的经济稳定性和安全性，我们最为关注的是在 ETH 价格较低的情况下，Eth2 网络的弹性如何。结合考虑网络攻击者迅速扩张攻击的能力，我们认为这一点值得关注。

由于阶段 0 和阶段 1 之间缺乏流动性，这可能会导致不可预测性和中心化。鉴于 Eth1 和 Eth2 之间缺乏双向通道，并且在阶段 0 和阶段 1 种无法实现交易，我们预测将会形成一个由金融衍生市场以及中心化交易所构成的二级市场。而验证者如果在这些平台上高度集中，将会带来一系列中心化危机以及不可预测性。

留意金融衍生品攻击。以太坊生态系统正突飞猛进，而 ETH 作为一种资产类别也在迅速发展。随着期权体量的增加，以及诸如「闪电贷」之类的特殊金融产品遭受恶意攻击，金融衍生品可能成为攻击者的首选途径。

建议

将基本奖励系数 (Base Reward Factor) 增加到至少 128：我们明白为了维持网络安全性而加大成本投入意味着什么，如果基本奖励系数为 64，我们认为这对于网络安全性的投入明显不足。在向权益证明机制 (PoS) 分阶段过渡的过程中，谨慎行事对于以太坊网络来不失为明智的做法。

在应对冲击事件如 ETH 价格暴跌方面，需要探索一种更为灵活的方法来调整奖励机制 (比如研究安全保障网的实现)。在面对网络冲击事件时，我们建议探索一种更加灵活的方法以调整奖励或基本奖励系数。方法包括使用阈值触发器、阶梯函数或与 ETH 价格直接相关的函数。