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ETHE:一文說透以太坊 2.0 改進、Staking 機制與商業機會

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以太坊2.0的上線將成為加密社區的重大里程碑事件,一定程度上會決定區塊鏈行業的發展走向,其中也將誕生許多參與機會,對整個加密生態的影響非常巨大。

本文將試圖從參與者的角度理解以太坊2.0的一些基本框架,以及展望一下隨之而來的市場機會。

以太坊的發展階段概要

以太坊的發展階段分成四個部分,分別是:

Frontier前沿-2015年7月上線;

Homestead家園-2016年3月上線;

Metropolis大都會-第一階段拜占庭2017年10月上線,第二階段君士坦丁堡2019年2月;

Serenity寧靜–預計2020年底上線。

以太坊的主網第一階段上線時,各方面功能都不完備,所以每一個階段的發展都試圖解決某一些問題,如可用性、性能提升,圖形界面優化等。前三個階段均使用PoW型共識,而到了Serenity寧靜階段,將轉為PoS型共識。Serenity寧靜階段近兩年來被業內稱為以太坊2.0,代表了一次非常重大的升級。

以太坊2.0的升級和前幾次的升級最大的不同,是在于這次升級不是一次傳統意義上的硬分叉,而是從Ether從1.0鏈向2.0鏈的遷移開始。用戶遷移是自愿的,所以會同時存在兩條鏈,一個是PoS的Beacon鏈,一個就是現在這條ETH1.0鏈。根據路線圖,兩條鏈將分別繼續開發,然后會最終合二為一,是一種巧妙也是比較現實的方法。

Beacon鏈主要的是完成PoS和分片的實現,解決擴展問題,1.0鏈要繼續進化到1.x,到完成無狀態以太坊的實現,解決狀態爆炸問題。最終,是為了以太坊實現擴展性,如Vitalik所說,ETH2.0isallaboutscaling。

Consensys描述的ETH2.0的三個階段:

以太坊1.0到1.X

以太坊1.0的歸宿-以1.x狀態成為2.0的分片鏈

ETH1.0的留存目的之一繼續作為當前以太坊生態的基礎鏈繼續存在。2.0的升級過程中首要考慮的因素是,目前還有大量的Dapp在1.0鏈上,還有大量的開發者圍繞著1.0進行各類產品/優化/底層/擴容的研究和開發。

而2.0的Beacon鏈在一開始是沒有辦法進行Ether轉賬的,轉賬只能發生在分片鏈上,而分片在2.0的Phase1才可以實現,在Phase2上才會重啟智能合約,所以這些智能合約只能在Phase2階段遷移過來。因此1.0也是保證以太坊目前的生態發展不受影響。

數據:Linea主網交互地址數突破16萬個:金色財經報道,Dune數據顯示,Linea主網已橋接轉入24,783枚ETH,交易筆數達228,901筆,交互地址數達165,920個。[2023/8/13 16:22:38]

另一方面,1.0將會繼續進化到1.x,這樣以太坊的兩條鏈在分別完成自己的任務之后,將開始合并。所以完整的ETH2.0,既包括了寧靜階段的三個Phase,也包括了當前ETH1.x的研發結果,直至合二為一。

目前的方案是,ETH1.x作為2.0的一個分片鏈而被合并,狀態則完全遷移到2.0上,這樣現在的生態可以不受影響的直接遷移。

以太坊1.x肩負無狀態以太坊的研發

以太坊使用的是MPT數據結構,但是隨著區塊的增加,其次存儲數據量也在不斷增加,以后勢必造成狀態爆炸的狀態。

每一筆新的交易,都需要去遍歷一遍MPT樹,這對于擴展性來講負擔較重。所以無狀態的概念被提了出來,就是當客戶端節點可以不保存狀態,但是仍然可以驗證交易。而之前的狀態通過狀態見證者就可以得到實現。

所以在1.x,將會出現有兩類重要角色,一類是區塊見證者,包含了交易信息,和之前交易需要訪問的所有狀態和見證信息。另一類是狀態見證者,保存了所有之前狀態的信息,用以提供交易的驗證。

新的角色需要新的激勵,以太坊基金會研究員SamWilson及AnsgarDietrichs一起探討了狀態見證者的三種激勵模型,還比較早期,這里把三類模式的探討列在此處:

除了無狀態以太坊,開發者也討論過狀態租金的模式,以限制過于龐大的狀態增長,但是開發者也討論過狀態租金的模式,但可能對現有的智能合約和Dapp影響較大,需要硬分叉實現,會引發較大爭議,所以目前對狀態租金的研究已經擱置,資源導向了還是無狀態或者半無狀態的開發。

簡要而言,無狀態以太坊的研究不僅是1.x的問題,最后也會變成以太坊2.0的的通用模式,以太坊基金會就認為未來以太坊2.0的分片鏈一定是無狀態的。

以太坊2.0要解決的問題

以太坊2.0有四個需要解決的問題:分叉選擇、最終性、分片、驗證者責任。并分別用不同的技術和制度手段去實現。

分叉選擇-保證安全性

以太坊2.0使用LMDGHOST(「LatestMessageDrivenGreedyHeaviest-ObservedSub-Tree」)作為分叉選擇。這里面包含了兩個協議:LMD和Ghost:

Ghost是一個在PoW鏈上就非常應用成熟的協議,是一種最長鏈的原則,和BTC上的最長鏈原則相比,Ghost選擇子樹最多的協議,所以最長的鏈未必是Ghost所選的鏈。相比最長鏈原則,Ghost原則可以做到:1收斂;2抗51%攻擊;3TPS和最長鏈差不多,但是安全性沒有下降。Ghost協議也是目前以太坊1.0所使用的協議。

Silvergate:暫停發放A系列優先股5.375%股息以保持流動性:1月27日消息,加密友好銀行Silvergate Capital宣布,已暫停支付其5.375%固定利率非累積永久優先股A系列的股息,以保持流動性。這一決定反映了Silvergate專注于維持具有良好資本狀況的高流動性資產負債表,以應對數字資產行業近期的波動。隨著市場條件的變化,公司董事會將重新評估季度股息的支付情況。(BusinessWire)[2023/1/27 11:32:31]

LMD是在2.0新加入的分叉原則,和Ghost一起構成了LMDGHOST。LMD就是指最新的消息。由于在2.0中采用PoS加入了驗證者的角色,最新的消息就是指更多驗證者的證明,就是在Ghost原則里,再加入更多驗證者的證明(attestation),這就使得最長的鏈變成權威鏈,根據Casper協議擁有最終確定性。

最終性問題-不會被逆轉,解決長程攻擊

以太坊2.0的最終性由Casper協議來解決。

PoS類型的共識有三類:中本聰類型的共識、PBFT基礎的共識和以鏈為基礎的共識(CasperCBC)。但是只有后兩種可以達到最終性。

所謂最終性就是當一個區塊被確認過以后,就基本不會被逆轉。而中本聰類的共識,是依靠概率去「確定」最終性的,就是還可以被小概率事件所推翻。而PBFT類或者CBC類的最終性,即是100%概率的最終性,除非1/4或者1/3以上的驗證者站出來去反對,才可以翻轉這個結果。

CasperFFG對PBFT進行了改良,繼承了PBFT的優點,并針對PBFT不可抵抗共謀進行了設計,并加入了抽象的共識機制、抗長程攻擊、災難性崩潰等機制的設計,并開始整合分片方案,成為ETH2.0phase0階段的共識機制。

Phase0會開始采用一個修改后的FFG,最終在Phase2或以后部分完成CBC的轉換,CBC擁有更高的安全性和理論性質,但復雜度和效率較低,實現起來難度大。

分片是2.0實現擴展的基本設計

為什么要分片?共識協議改變成PoS是對擴展性是沒有提升的,擴展性依靠的是分片。分片是計算機術語,數據庫的分片已經久已存在。分片的難點在于維護安全性,因為一旦分片,每個分片的安全性就要自己維護。

2.0的主要做法是,通過洗牌Shuffle,通過偽隨機來選擇一批驗證者,隨機給分片鏈進行投票。如果沒有隨機,那可能大量的惡意驗證者被分配的到一個隨機驗證委員會,這樣通過洗牌,可以確定的是即便有1/3惡意攻擊者存在的情況下,對分片鏈的攻擊成功概率仍然很低。

數據:一巨鯨地址疑似正在做空CRV,CRV 24小時跌超13%:11月22日消息,數據分析機構Lookonchain發推稱:“某巨鯨地址從Aave借出了2000萬枚CRV(約990萬美元) 并將其中1000萬枚CRV(約490萬美元)轉入了OKX,而在過去的七天內,該地址已從Aave借出了3700萬枚CRV,與此同時CRV價格已從0.625美元跌至0.464美元。看起來該地址正在通過做空并拋售借來的CRV獲利。”

截至發文,CRV暫報0.434美元,24小時跌幅13.92%。[2022/11/22 7:56:54]

除了分片以外,Layer2一直也是擴展的主要途徑。2.0下Layer2仍然必要。目前來看2.0下若分片可以順利實施,則Layer2的必要性可能不大。但關鍵在于分片實現的時間和穩定性。

Vitalik自己都對以rollup為代表的Layer2的方案都很積極,分片的實現還需要好幾年,目前Layer2就可以直接在1.0上使用,那擴容在今后幾年都需要依靠Layer2,所以這是非常必要的一個方向。即便2.0分片實現,Layer2變得可能沒有那么必須,但仍是可選方案,彼時其相比分片將非常成熟。

驗證者責任

驗證者validator在Phase0階段有三項任務:

在每一個epoch驗證attesting信標鏈;

收集同一委員會驗證者證言attestations;

被隨機選入驗證者隊伍后,對信標鏈上出塊。

以太坊里的時間間隔有兩個單位:一個slot為12秒,一個epoch為32個slot=6.4分鐘。1個epoch中,驗證者以驗證者委員會的方式去進行出塊,每一個驗證者委員會將以委任一個slot。

委員會里面的驗證者驗證信標鏈的鏈頭并進行廣播。出塊者proposer將從委員會中隨機選出。被隨機選上的驗證者將負責出塊并獲得獎勵,若是違反了出塊規則,或者不在線,則會被罰沒slashing。

關于slashing的討論我們放在下一部分。

以太坊2.0的Staking問題

以太坊2.0對于參與者來說最重要的特性就是可以進行staking了,而且可以從Phase0就開始,這其中涉及質押回報、長期鎖倉、經濟獎懲等諸多問題,本部分嘗試就重要方面進行討論和解答。

Beaconchain質押參與率

就32個Ether就可以遷移到Beaconchain這個限制,目前已經有接近11.7萬個超過32個Ether的地址。雖然數量一直在增加,但是從斜率上看,增加的速度已經維持了2年沒有什么變化,而不是因為近期以太坊2.0上線的消息。

因為轉移是自愿的,用戶無非就是考慮幾個事情:

香港交易平臺HKD并購Technicorum Holdings,估值達1億美元:金色財經消息,香港數字資產交易平臺 HKD宣布完成Technicorum Holdings并購,后者是一家總部位于新加坡的合規投資公司,專注于數字資產、DeFi、GameFi、SocialFi、云宇宙等領域。

本次并購交易完成后,HKD將更名為HKD (Singapore) Pte Ltd,估值達到1億美元。(雅虎財經)[2022/7/2 1:45:28]

鎖倉收益率;

操作難度;

流動性風險;

機會風險。

鎖倉收益率并不完全確定,而是根據參與人數量最終確定,Vitalik給過一個鎖倉收益率的測算,大概如下:

如果是最低限度的人參與質押,即剛剛好524,288個Ether參與抵押,那收益率將非常高。但這似乎很難做到的,如上所示超過32Ether的地址已經多達11.7萬個,僅這樣計算,就高達3,740,000個ether要進行抵押。

補充:以太坊2.0的Phase1則需要至少262,144個賬戶或8,388,608個ether參與

當然采取觀望態度的人會很多,但單地址中多于32ether的用戶也會很多,很多大戶持有的Ether量非常大,用戶可以進行多賬戶分配參與抵押,所以我們預計質押Ether突破300萬個并不困難,收益率很有可能下降到10%以下。

另外就是那些不足32個的想參與質押服務的,可以通過staking服務商的類似「合并賬戶」的服務進行質押,所以最終的質押率不會太低。Consensys做了份調查,那些愿意自己做validator的用戶,預期自己跑的節點數量,可見一個用戶跑多節點的情況會很常見。

操作難度-獎懲機制

以太坊2.0引入了懲罰機制,還細分成slashing和inactivityleak兩類。

Inactivityleak要求驗證者持續在線,不然會導致不作為懲罰。如果驗證者出現了雙重投票或者循環投票,那可能被罰沒,如果罰到低于16eth,會被踢出驗證者隊伍。

所以懲罰機制是抵押最關心的問題,這也使得很多用戶退而求其次,選擇stakingprovider,但即便如此,還是對slashing最為關心。

跨鏈DeFi協議Mushrooms Finance發布告別聲明,網站將在6月無法訪問:5月17日消息,跨鏈DeFi協議Mushrooms Finance發布告別聲明,將關閉協議和網站。用戶需盡快從Mushrooms Finance提取資產,當前網站將在6月無法訪問,金庫剩余資金將在Polygon網絡中轉換為USDC,并按比例分配給代幣持有者。[2022/5/17 3:21:23]

用戶最關心的三大功能:1)非托管錢包;2)罰沒機制;3)復合收益率

因為懲罰和罰沒機制存在,ETH2.0也提供對應的正向獎勵,下面進行一下介紹:

反向懲罰

不在線罰沒inactiveleak:

不在線罰沒主要是針對驗證人不在線的情況,基本是兩種模式:

1)單純的錯過了一些出塊的驗證,這樣只是失去應得的出塊獎勵,正常的比如線下維護是可以接受的;

2)還有就是以太坊2.0需要全體2/3驗證者在線的需求,是為了保證整個網絡的安全性。所以當有大規模的驗證者在線下的時候,這樣系統就會自動減少不在線驗證者的資金余額,直到線上驗證者的資金余額超過全網2/3,這種情況可能發生,但是概率不大,比如出現世界災難的情況;

3)還有一種極端情況,是不在線和退出-加入的情況,可能會引發類似Cosmos第一次slashing一樣的懲罰,即兩個驗證者分別驗證不同的交易或塊,雖然并非故意,還是遭遇到了系統的slashing。

懲罰slashing:

重復投票doubletargetvote。重復投票的極端情況可以變成PoW型公鏈的雙花問題。主要是指驗證者在一個epoch中分別投票給了不同的區塊,會造成一下出兩個塊的的情況。如果是一個驗證者用一個Ether分別交易兩次,然后分別投票給兩個區塊,這就會變成雙花問題。但是防止二次投票主要不是為了雙花問題,而是防止被攻擊。

重復提議doubleproposal。重復提議是指提議者proposer在一個slot里提出了兩個不同的區塊。

循環投票surroundvoting。循環投票有一些類似,但是可以是不在一個epoch,比如一個投票者在一個epoch投給了一個鏈,但是在之后epoch投給了另外一個鏈,表示他同時認同幾個鏈的事實。循環投票將導致長程攻擊的出現。這兩類懲罰在Phase0就會出現,之后會根據分片出現更多的獎懲機制。

正向激勵

正向獎勵也分成三種,前兩種和slashing相關,第三種分成五類,為一般驗證者獎勵:

舉報者獎勵:

當一個驗證者可以提供其他驗證者違規行為

出塊者獎勵:

那些驗證者會被隨機選為proposer,以獲得出塊獎勵。可以優良中獲取獎勵的方式:

加入有效舉報的證明;

加入其他驗證者的新的驗證attestations。舉報的獎勵會按照7/8和1/8分別分配給舉報者和出塊者,但是在Phase0階段,全部獎勵只會分配給出塊者。

舉報的獎勵

證明者獎勵:

證明者獎勵是指一個驗證者同意一個2.0中的決議,這類獎勵也分成五類:

包含所有驗證;

指定正確的檢查點驗證;

制定正確的區塊鏈頭驗證;

鏈上迅速驗證;

在指定分片中指向正確的區塊。

這五類獎勵都和基礎獎勵basereward掛鉤,基礎獎勵的計算方法如下:

其中有效余額為每個驗證者有效抵押余額,基礎獎勵因子為一常數,總余額為所有驗證者有效余額之和,單epoch基礎獎勵也為一常數并反映了一個epoch內的獎勵之和。每種獎勵具體計算可參加CodeFi報告。

為什么需要懲罰和罰沒?

Slashing是ETH2.0中爭議比較大的一個設置,但是以太坊基金會在闡述CBCCapser時也明確提到,啟用Slashing的意義在于以下兩點:

抵御攻擊。Slashing讓51%的攻擊要消耗大量成本,而且攻擊后可以迅速恢復。這樣讓攻擊者的成本提升到比獲得更多,讓攻擊者選擇去做驗證者。

客服驗證者困境。驗證者的不作為是是驗證者困境中的最大的問題,對錯誤事項進行簽名進行懲罰可以有效緩解。

長期鎖倉的風險和解決辦法

長期且時間不確定的Ether鎖倉是妨礙用戶質押ether的一個比較重要的原因。在2.0的Phase0階段,Beacon鏈的質押是一種單向不可逆的過程,用戶質押的32個Ether將無法交易,雖然可以有staking的補償,但是用戶沒有辦法自由轉賬,所以這也會妨礙大眾轉入Beacon鏈的意愿,因為這關乎Beacon的啟動是否可以以最低限度開始16,324個驗證者或者524,288個ether的抵押。

Consensys的研究提到目前有像liquiditystakingworkinggroup這樣的組織在研究流動性質押的課題,將可以應用到Beaconchain質押上,但是會面臨價值的可分離性,質押/流動比率,和驗證者轉換風險等問題,這都是值得探索的方向。

Liquiditystaking,就是指用戶可以在staking的同時,可以獲得staking資產的流動性,并且可以把staking作為一種質押資產。將有兩類方式進行流動性的質押,一類是中心化的方式,包括礦池、錢包或者交易所等,通過大量質押完成流動性的切換,用戶可以直接在場內就完成流動性的管理和交易。另一類就是去中心化的方式,通過智能合約完成,也就是到Phase2才可以實現。所以目前來看中心化的方式先發優勢很大。

當然中心化礦池或者交易所如果做大,過于中心化也比較有問題,比如交易所利用質押Token去做一些合約用戶意愿相反的方向的投票,甚至大的礦池聯合賄選等。反倒是去中心化的方案基于Eth2.0,屬于生態內的一部分,有可能會受到社區的支持,只是看用戶到底選擇經濟利益還是治理權力罷了。目前大部分用戶更關心經濟,但是不代表以后治理層面的因素不重要。

我們了解到目前可以解決流動性鎖倉的方法基本上只有一種,就是在Ether鎖倉的時候,托管方(可以是驗證者也可以其他合作方)同時發一個流動性的Token,將以太坊挖礦的權益賦予到這個Token中,這個Token也可以流通。因為將有很長時間的BETH鎖定期,所以這個新發Token的活躍時間會很長,不僅具備期貨屬性,還具備一定的債券屬性,類似一種2年到期的國債期貨,將成為一個很大的市場。

從服務的全面性來講,中心化的服務仍然是最有可能跑出的。會涉及到發Token、流轉、回收、對付以及staking服務,所以中心化的交易所、錢包或者托管方,最有可能把這些服務集成起來,是相當大的一塊新增份額。

也有一些去中心的項目開始做2.0的相應的流動性服務,比如Rocketpool,通過智能合約,發行代表BETH的Token,連接用戶和nodeoperator。相當于基于智能合約的一個流動性的插件,用戶和stakingprovider都可以接過來,獲取Token獎勵。但由于只有到2.0才可以實現智能合約,所以市場節奏并不占優。

以太坊2.0的商業意義和機會

以太坊2.0的上線對于整個區塊鏈生態,都是一件積極的事情:

第一,以太坊2.0將實現更高的安全性和可用性,證明了區塊鏈可以作為世界計算機去承載應用。以太坊的商業模式一旦證明是成熟的,整個區塊鏈將進入主流商業社會,VC/PE的融資將加速。

第二,目前沒有看到以太坊達到2.0以后還有什么計劃,寧靜或許就是最終的階段。因為開發時間周期長,為整個區塊鏈提供了詳細的參照樣本,后起的新鏈可以持續吸取經驗。

第三,互操作性的鏈可以和以太坊直接交互,大規模的資產遷移和應用遷移成為可能。

第四,分片鏈有更大的包容性,各類鏈也可以選擇成為以太坊生態的一部分。

對于以太坊本身來講,可以實現更多商業層面的實現:

第一,DeFi將可以在用戶層面和CeFi競爭一下了。目前DeFi各個方面的表現,仍然不可能和CeFi相比,原因確實是底層太慢,導致應對極端事件不利,而且易用性還達不到互聯網產品的門檻。

第二,之前火過的Dapp可以重新登上舞臺了,甚至可以從分片鏈的角度重新建立專屬的應用鏈。

第三,以太坊2.0可以變成資產上鏈的最佳選擇,絕對安全、全球通用的平臺。預計以太坊上承載的鏈上資產將爆發,很大概率超過以太坊的市值本身。

第四,以太坊的狀態變得寶貴,可能會出現新的租賃業務模式。

雖然目前在這個階段還看不到具體的很有希望的方向,真正有想象力的是當多類別、高價值資產開始在鏈上運作時,生態系統會開始量變引起質變,比如AMM類型的交易市場可能會從中心化交易所那里拿到更多的份額。

另一個要思考的問題是,區塊鏈的互操作性會否造成造成虹吸效應,比如說鏈上的資產通過跨鏈都集中在以太坊上,這可能對一些二線的公鏈影響比較大。實際反映是市場更喜歡流動性更好的映射資產而不是實際資產本身,因為映射資產處于更安全,更去中心化,流動性更好的市場,以太坊2.0可能會變成了一個多資產類別的交易市場。

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