以太坊 2.0 Staking 機制研究報告|標準共識

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 不同於 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,儘量實現網路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路的情況。

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,目的在於激勵更多的節點在創始區塊啟動時就加入驗證。而整個網路中參與的驗證者數量越多,整個網路的安全性就越高,從而最終達到節點數量、安全性、節點收益率的平衡。

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 整個網路架構中的核心。Phase 0 階段實現之後,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,並建立 64 條分片鏈。

來源:ethos.dev

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

ETH 的使用者可以透過質押 ETH,成為信標鏈的驗證者,保護整個 Eth2.0 網路的安全,同時並根據質押的金額獲得相應的 ETH 獎勵。

在以太坊 2.0 中,網路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。每個使用者可以透過質押32個ETH,成為 ETH2.0 的驗證節點。

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路上的 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,如果投票透過,那麼提議驗證者將會獲得網路的 ETH 獎勵。

來源:ethos.dev

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

根據 Prysmatic Labs 公佈的 Topaz Testnet ,當前驗證者主要執行兩類客戶端:

信標鏈客戶端 Beacon chain client;

驗證者客戶端 Validator client。

當執行信標鏈客戶端時,驗證者主要處理節點資訊同步、廣播區塊和區塊驗證等;當執行驗證者客戶端時,主要是連結信標鏈的節點,與信標節點通訊,並對區塊進行簽名。

一個驗證者客戶端只支援 32 個 ETH 質押,使用者可以執行多個驗證者客戶端來進行更多 ETH 的質押。

每一位驗證者需要 32 個 ETH 才能啟用,當驗證者的餘額低於 16 個 ETH 時,信標鏈就會停止這些驗證者的工作。但使用者可以透過執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。

根據 ETH2.0 的技術文件,驗證人在 2048 個 Epoch,即將近 9 天時間的工作之後,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 天之後才能夠提出餘額。

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 網路的增發率。根據目前 Vitalik 提出的增發方案,ETH 的最大年增發率不超過 2% 。最大增髮量可能會隨著整體網路中的質押 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。

執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,但是使用者可以透過執行多個驗證人客戶端來提高區塊提議人的機率,同時降低單客戶端不線上出現的機率,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,將會受到網路的離線懲罰,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將會被網路罰沒。

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 (後期可能會有所改變):

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