區塊鏈:科普 | 以太坊2.0 的驗證者有效余額是什么

作者:?JimMcDonald

翻譯&校對:?閔敏?&阿劍

來源：以太坊愛好者

權益證明

對于所有區塊鏈來說，核心競爭力都是保證自身安全性的能力。在一條安全的鏈上，交易是?可驗證?的，且歷史交易數據是?不可篡改的，即，在區塊鏈上，任何人都可以獲得一筆歷史交易的詳細信息，并確保這些信息沒有被偽造，且它不會在歷史中被替換成另一筆交易或者被換了個發生的順序。

以太坊2.0保護自身的方式是讓個人運行驗證者客戶端。驗證者會執行一個可以被視為投票的計算機進程：每當網絡上創建出了一個新區塊，都會有一組預定的驗證者對其進行驗證，判斷這個區塊內的交易是否有效，并將這個區塊正確鏈接到前一個區塊上。如果驗證者認為這個區塊有效，就會為其作證。如果一個區塊從驗證者那里得到了足夠多的“見證”，就會被放到主鏈上。

為了鼓勵驗證者積極表現，并避免出現驗證者懶得給區塊提供證明，或是有意在區塊的有效性上撒謊的情況，他們的行為會被賦予貨幣獎勵。在驗證者激活驗證者身份之前，需要向網絡全額提交一筆32ETH的保證金；這就是驗證者的初始余額。每過大約6.5分鐘，網絡就會衡量每個驗證者的行為，并適當給予獎懲，算進驗證者的余額里。獎金或罰金的具體金額取決于驗證者的當前余額；余額較多的驗證者提供證明所獲得的獎懲較高，反之亦然。

火幣推出《一分鐘讀懂DeFi》系列科普視頻:據官方消息，8月24日，火幣推出《一分鐘讀懂DeFi》系列科普視頻，并與微博財經合作冠名播出，布道DeFi認知，助力行業發展《一分鐘讀懂DeFi》是由火幣成長學院打造的業內首個系統全面講解DeFi的系列科普動畫，繼推出《區塊鏈100問》后的再續佳作。《一分鐘讀懂DeFi》系列動畫對DeFi的發展進行系統梳理，適合想要由淺入深、全面系統了解區塊鏈DeFi的人們輕松了解DeFi。目前視頻已由火幣網官方微博發布。[2020/8/24]

理解獎懲的概念非常重要：獎勵用來鼓勵那些促使網絡達成共識的行為，而罰款用來懲罰那些妨礙網絡達成共識的行為或是不作為。因此，為求利益最大化的驗證者也將為整體網絡帶來最大收益。

本文不對以太坊2.0的權益證明模型作詳細說明。但是明白一點非常重要，就是每個驗證者都有自己的余額，以太坊網絡會根據他們履行職責的情況定期更新其余額情況。

本文探索了驗證者余額與獎懲之間的關系；如果有驗證者想為網絡做出貢獻并獲得相應回報，有幾點是必須了解的。

獎懲情況

如上文所述，履行了職責的驗證者會獲得獎勵，不履行職責的驗證者會得到懲罰。獎懲情況會反映在驗證者的余額上，正如下圖虛構的驗證者余額變化情況所示：

動態 | 鏈客社區聯合北京交通廣播推出區塊鏈技術科普節目:12月11日15:15—16:00，區塊鏈技術社區——鏈客區塊鏈技術社區將聯合北京交通廣播FM103.9從零開始為大眾科普解碼區塊鏈技術，蜻蜓FM及北京廣播網同期進行全球直播。首期做客嘉賓為鏈客區塊鏈技術社區創始人郄建軍和百度區塊鏈產品負責人于雅楠。[2019/12/11]

-圖1：虛構的驗證者余額變化情況-

每隔一個時間段，網絡都會對驗證者的參與情況進行評估，然后相應給出獎懲，從而導致余額發生階段性變化。圖中的驗證者既有表現良好獲得獎勵的時候，也有表現不佳得到懲罰的時候：

-圖2：獎懲的階段性變化情況-

圖中并沒有明確顯示出不同階段的獎懲變化情況。例如，相比時段12，時段5的懲罰要高得多，盡管這兩個時段的余額都差不多。上圖中有4個關鍵點值得我們進一步思考。第一個關鍵點位于時段3內，即下圖標亮的部分：

現場 | 火幣中國推出數字經濟及區塊鏈產業科普新書:金色財經現場報道，12月6日，由海南省工業和信息化廳主辦，南南合作金融中心協辦，海南生態軟件園、火幣中國承辦的“海南自貿港數字經濟和區塊鏈國際合作論壇”在海口舉行，這是全球首次區塊鏈部長級論壇。

在本次論壇上，火幣中國舉行了“數字經濟及區塊鏈產業科普系列新書發布”儀式，希望通過教材、專業教育、培訓等多種方式，幫助從業者、高校、研究機構深入了解區塊鏈，從而建立起區塊鏈全局性知識模型，真正推動區塊鏈應用落地。火幣中國CEO袁煜明介紹，將聯合機械工業出版社面向普通高等教育推出《區塊鏈導論》、《區塊鏈系統設計與應用》和《區塊鏈新商業模式分析》系列教材，這是國內最早推動的區塊鏈教材之一；火幣中國還積極參與數字經濟的研究，由中信出版社出版的新書《讀懂Libra》已經上市；由火幣中國負責編寫的區塊鏈技術科普讀物《區塊鏈技術進階指南》將于12月面世；首本行業內最全的區塊鏈應用案例集《區塊鏈產業應用100例》在本次論壇進行了首次刊印。[2019/12/6]

聲音 | 浪潮集團云南分公司總經理：云南區塊鏈產業發展需從“科普”到“專精”不斷深化:據昆明日報消息，浪潮集團云南分公司總經理鄭昕表示，云南區塊鏈產業發展需從“科普”到“專精”不斷深化。下一步，浪潮將繼續加大云南農業產業高質量發展體系建設力度，重點以普洱茶等云南優勢產業為切入點，打造云南“綠色、有機農產品高地”的品牌形象，并在此基礎上，開展基于區塊鏈的供應鏈金融服務，解決中小企業貸款難、貸款貴問題。[2019/11/11]

-圖3：獎懲金額減少-

這個時候，驗證者的余額已經跌至32ETH以下，獎懲力度也因為不明原因降低了。第二個關鍵點位于時段5內，即下圖標亮的部分：

-圖4：獎懲金額再度減少-

這個時候，驗證者的余額已經跌至31ETH以下，獎懲力度也因為不明原因再度降低了。

第三個關鍵點位于時段9內，即下圖標亮的部分：

聲音 | CNBC主持人：加密貨幣最大的缺點之一就是難以向外行快速科普:CNBC主持人Ran NeuNer近期發推稱，加密貨幣最大的缺點之一就是很難向外行快速解釋。當人們要求我向他們解釋比特幣時，我知道他們至少需要一個小時才能真正理解。[2019/9/10]

-圖5：獎懲金額沒有像預期那樣增長-

這個時候，驗證者的余額又漲回了31ETH，但是獎懲金額還是跟之前一樣，并沒有增加。

第四個關鍵點是在時段18內，即下圖標亮部分：

-圖6：獎懲金額出現意外增長-

這個時候，雖然驗證者的余額沒有超過特定金額，但是獎懲金額增加了。

總而言之，這反映了獎懲金額的變化是雜亂無章的。要理解這些獎懲金額為什么會產生變化，需要了解什么是?有效余額?。

什么是有效余額？

有效余額是根據每個驗證者的當前余額和上一個有效余額計算得出的。它決定了每個驗證者所能獲得的獎懲金額。

1、有效余額不可能超過32ETH。也就是說，就算驗證者的余額有100ETH，有效余額也只是32ETH。

2、有效余額只能是1ETH的倍數，小數點后面忽略不計。也就是說，假設驗證者的余額是29.9999ETH，有效余額也只是29ETH。

3、只有當驗證者的余額比當前有效余額高1.5ETH的時候，有效余額才會增加。也就是說，在余額變化時，余額要上升到26.5ETH，其實際余額才會上升到25ETH。

根據上述規則，驗證者的有效余額變化情況如下圖中的綠線所示：

-圖7：當前余額和實際余額的對比-

有效余額是源于設計和技術這兩方面的需求。從設計層面來講，將個人驗證者的有效余額上限定在32ETH可以防止某個驗證者對整條鏈狀態的投票權重過大。從技術層面來講，降低有效余額的變化頻次可以讓以太坊在低功率硬件上運行，因為有效余額的每一次變化都需要進行成本較高的計算。

在了解了有效余額之后，就更能感知到獎懲金額的變化了。我們再回到上文提到的幾個關鍵點：

在時段3，驗證者的余額跌至32ETH以下，因此根據第二條規則，其實際余額從32ETH跌至31ETH。獎懲金額是由實際金額決定的，因此獎懲力度變小。

在時段5，驗證者的余額跌至31ETH以下，因此根據第二條規則，其實際余額從31ETH跌至30ETH。獎懲金額是由實際金額決定的，因此獎獎懲力度進一步變小。

在時段9，驗證者的余額提高到了31ETH，但是沒有達到上文第三條規則中提到的標準，因此有效余額不會上升。獎懲金額是由實際金額決定的，因此保持不變。

在時段17，驗證者的余額提高到了31.5ETH，因此根據第三條規則，有效余額從30ETH上升到了31ETH。獎懲金額是由實際金額決定的，因此獎懲數額變得更大。時段18的時候第一次出現獎勵增加的情況。

有效余額對驗證的影響

驗證者余額的少量變化就會對有效余額產生長遠影響，因此要時刻跟進這一情況。

如果驗證者節點必須停機一段時間，那么正確計算時間也很重要，因為驗證者所需繳納的罰金不一定相同。一筆0.015ETH的罰金可能會讓驗證者的余額從30.020ETH跌至30.005ETH，對驗證者的總體收益影響不大。然而，一筆0.015ETH的罰金可能會讓驗證者的余額從30.005ETH跌至29.990ETH，會對驗證者的總體收益產生較大影響。

驗證者有效性

驗證者有效性根據有效余額在總余額中的占比計算得出，是用來衡量有多少驗證者余額用于見證的指標。舉例來說，如果驗證者的余額是31.9ETH，其有效余額就是31ETH，其有效性就是31/31.9，即97%。

活躍驗證者的有效性通常在95%到100%之間，這個比例越高，就越能增強網絡安全性，并提高驗證者獎勵。如果有效性較低，則表明驗證者離線的時間較長。追蹤有效性是一種衡量驗證者整體表現的簡單方式。

影響獎勵的其它因素

本文簡單展示了以太坊2.0驗證機制，以此來解釋有效余額的概念。以太坊2.0的實際獎懲系統將有效余額作為基礎，但是具體的獎勵金額取決于不同因素。例如，如果有驗證者提議了一個區塊，得到的獎勵可能會高一點。如果有驗證者掉線了，或是就區塊鏈的狀態存在分歧，獎勵可能會低一點。

總結

成功運行以太坊2.0的驗證者節點需要了解很多技術因素，包括有效余額的概念。在一些關鍵時刻，例如，所得獎懲會對驗證者的有效性產生長遠影響之類的時刻，對驗證者客戶端進行主動管理會提高網絡的總體安全性，也會影響驗證者的獎勵。要了解一個主體的資金管理能力而言，驗證者有效性變化情況將會是一大關鍵指標。

注1：實際上，網絡衡量的不僅是見證消息的數量，還有其累積權重：見證消息的權重等于相應驗證者的有效余額。

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