今日推荐 | 以太坊2.0 PoS经济分析:三大变量决定网络的安全性

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与以太坊1.0相比,以太坊2.0为安全支付的奖励要低得多。

文 | 洒脱喜

写在前面:

来自ConsenSys的Tanner Hoban和Tom Borgers针对以太坊2.0网络的经济问题进行了独立研究,他们认为,以太坊2.0网络的安全性取决于ETH质押量、ETH价格以及波动性这三个关键变量,而在ETH质押率达到13.8%时,以太坊2.0网络能够提供和以太坊1.0类似的安全性以抵御潜在的攻击,最后,他们还建议将以太坊2.0的基本奖励系数从当前的64至少提高到128,以保证网络的安全性。

对于这份研究报告,以太坊联合创始人Vitalik Buterin给予了高度评价,但他也担忧研究者的分析高估了PoW的攻击成本,因此他认为即便以太坊2.0的ETH质押率低于13.8%,网络的安全性也要比预期的更高,因此他并不认为增加奖励是必要的。

安全性

以下是译文:

我们要感谢Molchdao,感谢与我们交谈的利益相关者,以及感谢以太坊基金会在整个项目中给予的支持。特别感谢Danny Ryan、Barnabe Monnot、Trent Van Epps以及Vitalik Buterin对本报告草案提供的意见和建议。

虽然我们强烈建议大家通读整份报告,但为了节省各位宝贵的时间,以下是这份报告当中的重要内容摘要:

以太坊2.0网络升级是一项雄心勃勃的、逐步向权益证明(PoS)共识算法和激励系统转变的过程,这对网络的经济属性有着深远的影响。该系统的设计是复杂的,激励机制会奖励诚实的网络参与者验证交易和确定网络历史状态,同时惩罚离线和恶意的验证者。本文利用详细的网络经济模型和新的经济评估工具,对以太坊2.0的密码经济安全进行了定义、度量以及分析。

首先,为了支持经济评估,我们在Excel中构建了一个经济模型,用于解释当前规范下系统的输出和选定场景。在建立这个项目的过程中,我们逐渐开发和利用这个模型来阐明期望,并形成关于验证者收入、成本、收益和网络发行的数据驱动的结论。以太坊2.0系统依赖于对这些输出有实质性影响的近100个变量。通过这个模型,我们动态地说明了验证者在不同ETH价格和总ETH质押量下的盈利能力,强调了对网络安全性影响的可变性。

我们使用围绕网络攻击成本的一系列假设,定义了以太坊2.0第0阶段(Phase 0)中所需的经济安全级别。其目标是使攻击的成本高于攻击的潜在收益,并实现与当前以太坊区块链(ETH1.0)类似的安全级别。我们确定了两种主要的经济攻击载体,每一种都有不同的变体和不同的风险水平:(1)超级多数攻击(Supermajority Attack),(2)最终性攻击(Finality Attack)。在第0阶段,我们主要关注旨在破坏网络的攻击,并发现网络存在遭遇此类攻击的风险,而对于接下来的阶段,关注也会更多。根据我们的估计,在以太坊2.0的ETH质押率达到13.8%时,它能够提供和以太坊1.0类似的安全性以抵御潜在的攻击。

也就是说,以太坊2.0的安全性高度依赖于质押的ETH。我们建立了一个模型来理解资本效率投资者的动机,我们称它为“需求宁静主动验证者收益率”(RSAVY)模型,以应对抵押品的风险和成本以及相应的要求回报率(RRR)。根据我们的研究结果,我们预计在3.3%的年化收益率下,验证者会考虑参与(我们将其用作最小收益率的代理)。在更为悲观但稳定的情况下,年化收益率会提高到11.6%。

RSAVY模型不仅可以用来计算所需的回报率,而且可以在选定的情景下形成一幅网络图。我们在这些场景中应用不同的参数来支持我们的结论和建议,总结如下:

结论:

  1. 与工作量证明(PoW)相比,以太坊2.0的权益证明(PoS)要更为复杂。以太坊2.0是一个高度复杂且精心设计的系统,它的结构优雅,设计周到,但是从验证者的角度来看可能会很难把握,这导致了不确定性和不可预测性,这为潜在的资本效率验证者,带来了实用及叙述上的障碍。
  2. 以太坊2.0网络的安全性取决于三个关键变量:ETH质押量、ETH价格和波动性。这些变量中的每一个,都会对攻击网络的成本产生直接或间接的影响。相对来说,ETH的总质押量是最可控的变量,而ETH的价格对网络安全有直接和潜在的巨大影响,但它不在系统的控制范围之内。而波动性可能来自不同的来源,并间接影响ETH的质押量和价格。
  3. 对以太坊2.0的攻击,要比对以太坊1.0的攻击更容易扩展。在以太坊2.0中,参与网络的硬件和功耗负担基本降到了最低。此外,DeFi的繁荣和最终与以太坊2.0的连接,可以极大地加速和放大这一趋势。
  4. 资本效率验证者更可预测。虽然以太坊爱好者的参与,对于成功推出信标链来说是很重要的,但这最终不足以达到足够的安全级别。吸引资本效率高的验证者,将导致针对足够水平ETH质押量的准确性。
  5. 以13.8%的ETH质押量为目标,根据历史价格计算,以太坊2.0网络将达到以太坊1.0的安全水平。我们计算出在历史价格的波动情况下,ETH的目标质押率为13.8%。
  6. 存在验证的规模经济,但在ETH价格升高时会降低。与PoW环境只能通过不断扩大的规模运营来实现盈利能力不同,随着ETH价格的上涨,以太坊2.0验证的成本将逐渐降低。我们大体上发现,网络经济非常有利于更去中心化的网络参与,这满足以太坊2.0的设计目标。
  7. 目前77.7%的ETH供应存放在验证者的“合格”钱包(指超过32 ETH的地址)中。非交易所钱包中约有8660万ETH(占总供应量的77.7%),另外有1870 万ETH由交易所保管,它们可能会提供质押服务。这是一个引人注目的,可服务的可寻址市场,激励计划的一个关键目标是最大限度地提高网络参与度,将这些钱包转换为主动验证者。
  8. 与以太坊1.0相比,以太坊2.0为安全支付的奖励要低得多使用当前的信标链规范,以及要求的1550万ETH质押量(13.8%),我们估计每年的网络通胀率为0.55%,远低于以太坊1.0目前4%-4.5%的年通胀率
  9. 网络安全在很大程度上依赖于ETH的价格稳定性。关于以太坊2.0的经济稳定性和安全性,我们主要关注的是以太坊2.0在低ETH价格下的弹性。再加上对手方迅速扩大攻击的能力,我们认为这是一个值得关注的问题。
  10. 阶段0和阶段1缺乏流动性可能导致不可预测性和集中化。鉴于以太坊1.0和以太坊2.0之间缺乏双向桥梁,以及第0阶段和第1阶段缺乏交易能力,我们预计会出现衍生品和中心化二级交易市场。而高度集中的验证者利用这些平台,会产生中心化风险和不可预测性。
  11. 小心衍生品攻击。以太坊生态系统正在迅速发展,ETH作为一种资产类别也在迅速发展,期权数量不断增加,独特的金融工具如“闪电贷”会被恶意利用。有了这种势头,衍生品可能成为对手方最青睐的攻击途径。

 

建议:

  1. 将基本奖励系数至少提高到128:我们认为,为了网络安全考虑,增加支付是有道理的,而在当前基本奖励因子为64的情况下,网络支付的安全性是不够的。在分阶段迁移到权益证明(PoS)的过程中,我们应该要谨慎行事。
  2. 探索一种更动态的方法,以在发生冲击(例如ETH价格崩溃)时更改奖励(即探索安全网的实施)。我们建议探索一种更具动态性的方法,以便在网络冲击的情况下调整奖励或改变基本奖励系数。这可能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。
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