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今日推荐|一篇以太坊2.0改变共识机制的原因及后续影响的文章

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今日推荐 | 一文说透以太坊 2.0 改变共识机制的原因和后续影响

声明:本文旨在传递更多市场信息,不构成任何投资建议。文章仅代表作者观点,不代表火星财经官方立场。

边肖:记得要集中注意力。

来源:链家新闻

作者:郝凯,就职于哈什基资本研究公司。

点评:万向区块链、铂顿首席经济学家邹传伟。

来源:链家新闻

以太坊2.0的共识机制将由PoW变为PoS,这是一个重要的变化。为了更好地理解这一巨变,我们写了这篇文章,希望用简单的预测向读者解释以太坊2.0改变共识机制的原因,分析以太坊2.0对参与跑马圈地的要求和限制。此外,我们还分析了以太坊2.0改变共识机制后对生态中所有参与者的影响,以及未来监管政策可能发生的变化。

我们认为以太坊2.0是以太坊发展的重要阶段,从长远来看,以太坊改变共识机制是有利的。

根据以太坊的发展路线图,在经历了Frontier(2015年7月)、Homestead(2016年3月)和Metropolis(2017年10月)三个阶段后,以太坊有望在2020年进入Serenity阶段,即升级到以太坊2.0。以太坊2.0有很多改进,主要包括:

共识机制从权力转向了立场;整个架构由单链改为分片链;执行环境将被eWASM取代。下面,我们来研究一下以太坊2.0共识机制变化的原因和影响。

以太坊2.0为什么要改变共识机制?

以太坊是面向全球的开源公链平台,目的是成为“世界计算机”。为了实现这一目标,以太坊的改进和升级必须走向成为更适合建设和运行DApp的公共链平台。以太坊2.0的共识机制由PoW改为PoS,可以更好地平衡“不可能三位一体”问题,尽可能兼顾去中心化、可扩展性和安全性。

分散

权力下放是区块链的核心特征之一。最初,中本聪设计的比特币是一个完全去中心化的点对点系统,每个用户都可以使用个人电脑进行挖掘。但是随着比特币价格的提高,不断增加大量的计算能力,使得比特币挖矿越来越困难。目前比特币的大部分计算能力被几个头部矿池控制,普通用户参与挖矿的唯一方式就是选择加入矿池。

比特币计算能力分布图,数据来源:btc.com,2020年1月22日

从上图可以看出,比特币十大矿池的计算能力之和超过了全网计算能力的90%,集中化程度非常高。用户用个人电脑挖比特币是不可能的。

和比特币一样,以太坊上线时也采用了PoW共识机制。虽然以太坊的挖掘算法中加入了反ASIC矿机的设计,但目前以太坊的集中化程度也很高。

下图和表格分别是以太坊的计算能力分布和十大矿的计算能力占比。可以看到以太坊十大矿的计算能力之和也接近全网计算能力的90%,五大矿的计算能力之和达到77%。

以太坊计算力分布图,数据来源:etherchain.org,2020年1月22日。

伊泰坊矿池计算能力比,数据来源:etherchain.org,2020年1月22日。

从比特币和以太坊的实际操作可以看出,PoW共识机制并不能保证去中心化,反而会催生一个矿池,使得整个系统趋于中心化。如果继续采用PoW共识机制,以太坊的集权程度将会继续增加,这与区块链的分权精神背道而驰。所以从这个角度来说,提高去中心化程度是推动以太坊2.0从PoW共识机制向PoS共识机制转变的原因之一。

当然,很多采用PoS共识机制的公链,比如EOS、TRON,也存在中心化的问题。针对这种现象,以太坊2.0还采取了其他限制性措施,后面会介绍。

膨胀性

可扩展性一直是困扰以太坊发展的重要因素。以太坊的TPS在15左右,远远不能满足其“世界计算机”的地位。2017年12月,一个简单的游戏Crypto Kitties让整个以太网网络拥塞,整个以太网的利用率达到90%以上,也就是下图中的红圈。目前以太坊的使用率在70%左右。随着以太坊生态的发展,越来越多的DApp部署在以太坊上。以太坊要想承载要求更高交易速度的应用,就必须解决可扩展性不足的问题。

以太坊使用率,数据来源:以太扫描。

从下表对比可以看出,采用PoS共识机制的公链性能明显优于采用PoW共识机制的公链。所以,提升可扩展性也是以太坊2.0从PoW共识机制转变为PoS共识机制的原因。

比较不同公链的性能,表中的PoS共识机制包括DPoS、纯PoS和其他共识机制。数据来源:公链官网和浏览器。

需要指出的是,很多有PoS共识机制的公链,在设计上有很高的TPS,但实际生态中没有开发者,也没有用户。这就好比在一个城市里修了一条很宽的路,但是路上没有车,相当于一种资源的浪费,而这种所谓的高性能是没有意义的。所以以太坊2.0在提升性能的同时,也必须注重生态建设。

安全

就安全性而言,很难判断PoW共识机制和PoS共识机制哪个更好。在PoW共识机制中,作恶者需要掌握足够的计算能力,而在PoS共识机制中,作恶者需要掌握足够的令牌,作恶的成本非常高。目前,比特币仍然是最安全的区块链,作恶的成本也是最高的。所以安全不是以太坊2.0改变共识机制的原因。

虽然以太坊2.0采用PoS共识机制并不代表安全性比以前高,但还是有三点需要说明。

首先,在PoS共识机制中,节点需要抵押一定数量的令牌。对于肇事者来说,抵押的代币可以没收,对肇事者是一种威慑。

第二,在目前的激励制度下,维持以太坊的所有节点是无利可图的,以太坊所有节点的数量都在下降;在以太坊2.0中,可以参与挖掘的用户数量大大增加,愿意维护以太坊所有节点的用户数量也可能增加。从这个角度来说,所有节点数量的增加也意味着以太坊的去中心化和安全性更高。

第三,相对于PoW共识机制的巨大能耗,以太坊2.0采用PoS共识机制是更环保、更绿色的选择,不需要消耗大量的能量来维持系统运行。以太坊2.0对参与赌注的要求

类似于当前以太坊生态系统中矿工的角色,以太坊2.0的验证者承担了处理交易和打包出块的责任。验证者的工作包括提出新的区块和验证其他验证者提出的区块。每个块的验证者由信标链从一大组验证者中选择。

以太坊2.0通过一个随机数生成器随机选择验证者,被选中的128个验证者将组成一个委员会,负责创建新的区块,并获得相应的分块奖励。在每64个块之后,信标链将再次随机选择验证者。这种周期性随机选择验证者的方法可以最大程度地防止恶意节点之间的合谋。

需要指出的是,以太坊2.0也是分几个阶段实现的。以太坊2.0中,0阶段没有碎片设计,会从1阶段开始添加碎片设计。信标链需要为每个片段选择一个验证者委员会。

参与跑马圈地的门槛很低。

为了避免其他采用PoS共识机制的公链的中心化问题,以太坊2.0大大降低了普通用户参与跑马圈地的门槛,以太坊用户只需通过智能合约抵押32 ETH即可成为验证者。同时32 ETH也是每个账户参与跑马圈地的上限。如果用户持有的ETH数量大于32,超出的余额不会带来任何收益,所以用户必须将这些ETH分配到不同的账户。这个要求会把集中参与带来的好处降到最低。而且以太坊2.0对硬件要求不高,普通个人电脑即可满足要求。

以太坊2.0大大降低了普通用户参与跑马圈地的门槛,这是以太坊2.0与其他采用PoS共识机制的公链的显著区别。

下面两张表分别是EOS和TRON的超级节点的投票。从表中可以看出,十大超级节点的票数都超过了1%。虽然获得票数并不等同于自己持有这些代币,但是普通用户肯定没有资金和资源去获得这么多的票数,他们参与区块的唯一方式就是选择加入跑马圈地矿池。显然,虽然这些公链也采用PoS共识机制,但其中心化问题已经非常突出。

EOS超级节点的投票,数据来源:EOS Tracker。

TRON超级节点投票,数据来源:tronscan

以太坊2.0设置的很多限制是为了尽可能保证整个系统的去中心化,类似于严格要求,实际上不利于大资金持有者参与跑马圈地。EOS和TRON采用DPoS共识机制来保护生态中货币大持有者的利益。下表是主流公链的简单对比,以太坊2.0设置诸多限制的原因可以从下表中探究。

ETH、EOS和TRON的比较,数据来源:Block Browser,Coin Metrics,DApp.com,2020年2月6日。

可以看出,以太坊在地址数、DApp数、日活跃度、市值等方面都远超EOS和TRON。与此同时,电之都2019年发布的一份报告显示,以太坊社区的开发者数量是其他任何公链开发者的4倍以上。正是以太坊在区块链领域的巨大优势和接受度,让以太坊有信心即使对跑马圈地进行严格限制,仍然会有大量用户愿意参与。

区块链项目开发商的市场价值和数量,数据来源:电力资本。

参与赌注的收益

对于有PoS共识机制的公链来说,参与跑马圈地的令牌用户越多,作恶者作恶的成本就越高,整个网络也就越安全。以太坊2.0也是如此。生态中验证者越多,ETH抵押越多,以太坊就越安全。

以太坊2.0的区块奖励是用户参与跑马圈地的动力。以太坊将以奖金的方式发行额外的代币。在PoW共识机制阶段,普通用户无法自行参与挖矿,持币用户的利益将因ETH的追加发行而受损。采用PoS共识机制后,普通用户可以参与跑马圈地,可以抵消ETH发行带来的损失。为了吸引更多用户参与跑马圈地,以太坊2.0将验证者的年收益率与抵押的ETH数量挂钩。当系统中抵押的ETH数量较少时,验证者的年收益率会较高,随着抵押的ETH数量的增加,验证者的年收益率会降低。

下表显示了EthHub提供的ETH年度发行情况。表中给出的发行是最大值。如果验证者被处罚,实际发行会比这个数据小。

ETH增发,数据来源:EthHub。

从表中可以看出,在抵押ETH数量较少的情况下,验证者最高年收益可以达到18%,这是一笔非常诱人的收入,会让更多的用户参与进来。当抵押的ETH数额较大时,验证者的最高年收益降至2%以下,这对于一些大额持币者来说没有吸引力,可以在一定程度上防止他们抵押大量代币来获取收益。根据Vitalik Buterin的粗略估计,以太坊2.0可能锁定1000万ETH左右。

ETH 的通胀率,数据来源:etherscan,计算时间是每年1 月1 日

ETH 的通胀率在逐年降低,2019 年的通胀率为4.76%。从上文「ETH 年增发量」一表中可知,采用PoS 共识机制后,ETH 的通胀率会进一步下降。

以太坊2.0 带来的影响

以太坊在区块链领域的影响力非常大,以太坊2.0 从PoW 共识机制转为PoS 共识机制会对生态中所有的参与者带来影响,包括矿工、节点服务商、交易所和监管机构等。

矿工

以太坊2.0 共识机制的改变对矿工的影响是最大的。虽然以太坊2.0 不会立即停止PoW 挖矿,会让两条链并行一段时间,但是后续挖矿难度会逐渐升高,促使矿工放弃挖矿,最终以太坊还是会完全转成PoS 共识机制。届时,矿工所持有的矿机、建设的矿场和其他设备都不能在以太坊生态中发挥作用。

矿工接下来可能选择的道路有三种:

一是完全放弃挖矿,追随以太坊2.0 在新的玩法中找到定位,矿工会遭到很大的损失;二是用现在的矿机和设备去挖类似于ETC (以太经典)这样的代币,离开以太坊的社区;三是矿工联合起来对以太坊进行硬分叉,在分叉后的链上继续采用PoW 共识机制进行挖矿。节点服务商

以太坊2.0 对于所有的PoS 节点服务商都是一个不能错过的机会,也是一个非常大的挑战。

从下表中可以看出,相比于PoS 节点服务商的热门项目EOS、TRON、Tezos 和Cosmos 等,以太坊的市值要比这些项目市值的总和还要大,以太坊2.0 会直接成为市值最高的PoS 项目,并且,后续参与以太坊Staking 的用户也会非常多。因此,以太坊2.0 对于所有的PoS 节点服务商都是一个不能错过的机会。

热门PoS 项目的市值,数据来源:CoinMarketCap

但是,前文讲到过,以太坊2.0 要求每个账户中抵押的ETH 数量是32 个,这对于节点服务商来讲是一个很大的限制。对于其它PoS 项目,节点服务商只需要几台大型服务器就可以运行。但是对于以太坊2.0,节点服务商可能需要同时运行成百上千个机器和账户,这对于服务商的运维能力提出了很高的要求。

同时,节点服务商还需要对不同客户提供不同的服务。对于持有ETH 数量较多的大客户,服务商需要帮助大客户分配ETH 到多个不同的账户;对于持有ETH 数量不足32 个的小客户,服务商需要帮助小客户之间进行合并。对于规模较大、信誉较好的节点服务商,这些工作可以通过中心化的方式实现;对于规模较小的服务商,需要通过智能合约来吸引用户。并且,节点服务商之间也存在着激烈的竞争。因此,以太坊2.0 对于所有的PoS 节点服务商都是一个不小的挑战。

交易所

以太坊2.0 的共识机制改变对于交易所来讲不会有特别大的影响。目前,很多交易所建立了自己的PoS 矿池,使用用户托管的数字货币进行Staking 获得利润。以太坊2.0 的共识机制改变之后,这些交易所矿池肯定也会参与Staking。

监管机构

对于以太坊,美国证券交易委员会(SEC)曾经明确表示,ETH 不属于证券型数字货币;在新加坡、日本和欧洲,ETH 也一直被视为支付型数字货币或应用型数字货币。ETH 面临的监管政策风险很小。

但是,以太坊2.0 的共识机制改变之后,监管机构对以太坊的态度可能会发生变化。2019 年11 月,美国商品期货交易委员会(CFTC)主席希思塔伯特表示,他们正在与SEC 就以太坊2.0 的潜在交易进行重新评估分析。假如以太坊2.0 被评估为证券型数字货币,那么会对ETH 以及整个数字货币市场带来重大影响。当然,以太坊团队也会在这个问题表达有利于自己的观点。

思考和总结

以太坊2.0 有很多改进的地方,共识机制由PoW 转为PoS 是其中一个重要变化。提高整个系统的去中心化程度和提高可扩展性是以太坊2.0 改变共识机制的主要原因。

为避免其它采用PoS 共识机制的公链出现的中心化问题,以太坊2.0 极大地降低了普通用户参与Staking 的门槛。同时,32 个ETH 是每个账号参与Staking 的数量上限,这个要求将中心化参与带来的利益降到最低。以太坊在区块链领域的巨大优势和接受程度,让以太坊有底气对Staking 做出严格的限制条件。

以太坊2.0 共识机制的改变会对生态中的矿工、节点服务商、交易所和监管机构产生不同的影响。各方需要提前对共识机制的变化做好相应的应对措施。在监管政策方面,目前还没有明确的定论,暂时不需要对政策风险过于敏感。

以太坊2.0 是以太坊发展的重要阶段,从长远来看,以太坊2.0 改变共识机制是有利于以太坊发展的。从以太坊2.0 的测试情况来看,以太坊2.0 会在近期顺利推出,这意味着以太坊会继续挤压其它公链的生存空间。以太坊2.0 具有很强的竞争力,以太坊生态的繁荣和社区的众多开发者是以太坊保持领先地位的关键。

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作者: 元宇宙是啥

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