从矿工到质押者：质押如何保障以太坊区块链安全

2024年7月31日 21:24

来源：Grayscale；编译：陶朱，金色财经

公共Blockchain的一大特征是它们能够在没有任何中央权威的情况下运行。为了实现这一点——同时也管理其网络的运作方式——它们采用了一套算法和经济激励措施，统称为共识机制。

Bitcoin网络由矿工通过工作量证明 (PoW) 共识机制保护，而Ethereum则由质押者通过权益证明 (PoS) 共识机制保护。与矿工通过计算能力保护网络的 PoW 不同，PoS 要求质押者通过将其Tokens资本置于风险之中来展示“参与其中”的决心。

质押者通过维护Blockchain所提供的服务获得奖励。因此，质押资产并验证交易的Tokens持有者可以产生收入。然而，相对于Tokens价格波动，质押奖励通常较小，价格波动应被视为大多数加密资产投资的主要风险和潜在回报来源。

公共Blockchain提供了一种组织数字商务的新方式，它基于没有任何中央机构的开放式架构平台。与由董事会监督并受其所在国家法律管辖的公司不同，公共Blockchain是全球分散的计算机网络，通过加密和经济激励措施进行保护。用于协调经济激励措施和保持网络正常运转的机制可以说是这项新技术的核心创新。权益证明与工作量证明

Blockchain在其网络中的每个节点上存储相同的信息。[1] 为了就网络上存储的正确信息达成一致，节点必须在没有中央权威机构帮助的情况下达成共识。为了管理这一过程，每个公共Blockchain都包含一个“共识机制”：一种基于经济激励的规范决策算法，使节点达成一致。[2]

Bitcoin的共识机制称为工作量证明 (PoW)。在 PoW 下，被称为矿工的专业服务提供商竞争解决计算问题，获胜的矿工获得更新Blockchain并获得Tokens奖励的权利。[3] 这些难题是通过蛮力（即通过反复猜测）解决的，因此需要大量资源，包括前期资本支出和持续的电力成本。因此，解决难题可以向其他网络参与者证明获胜的矿工具有既得经济利益并且可以信任更新链条。矿工通过他们的服务获得Tokens奖励。

Ethereum最初使用相同的 PoW 算法，但在 2022 年过渡到新的共识机制，即权益证明 (PoS)。这种方法也依赖于经济激励；然而，网络参与者不是解决能源密集型的计算问题，而是通过“质押”EthereumBlockchain上的原生Tokens Ether 来展示他们的既得经济利益。质押者负责验证交易和更新Blockchain。那些正确履行这些职责的人会得到额外的Tokens奖励，而那些违背链利益的人会看到他们的奖励被“削减”（即受到惩罚和减少）。因为质押者的经济利益与链的健康运作一致——他们有“参与其中”的利益——所以可以信任他们来验证交易和更新网络。与挖矿不同，质押消耗少量电力[4]，一些人认为这是一种更环保的Blockchain共识方法。

尽管Bitcoin仍然是按市值计算最大的公共Blockchain，但 PoS 网络已经越来越受欢迎。例如，我们的货币加密板块和智能合约平台加密板块中超过一半的协议都使用了 PoS 共识机制。按市值计算，基于 PoS 的Blockchain约占这些加密板块总市值的 30%，占除Bitcoin以外的市值的 90%（图表 1）。

图 1：除Bitcoin外，PoS 现在是主流共识机制

Ethereum交易和权益持有者的角色

在Ethereum这样的 PoS Blockchain上，质押者负责验证所有交易是否符合网络规则。没有这项服务，Blockchain就无法运行。

为了更好地理解质押者的角色，考虑Ethereum交易的机制会有所帮助。如图 2 中的程式化描述所示，Ethereum交易大约涉及八个步骤（图 2）。虽然用户启动该过程，并且某些步骤可能涉及其他专门服务提供商[5]，但大多数步骤都需要验证器节点的积极参与。由于所有Ethereum交易（或其他状态变化）都是通过验证器节点的协调操作进行的，因此实际上，质押者负责运行Blockchain。

图表 2：验证者节点负责处理交易

通过提供这些服务，质押者以额外Tokens的形式获得奖励，这些奖励来自用户支付的费用和新发行的Tokens。在Ethereum上，费用分为基本费用和优先费用（“小费”）。网络会自动销毁作为基本费用支付的Ethereum，旨在通过减少Tokens供应量使所有用户受益。质押者除了新发行的Ethereum外，还能获得优先费用[6]（图 3）。Ethereum质押涉及各种其他复杂性，本文未作讨论；有关更多详细信息，请参阅技术附录。

图 3：Ethereum质押奖励来自优先费和新发行

质押奖励和收入

由于Tokens奖励，质押者可以从其资产中获得潜在收入。在传统市场中，最好的类比可能是农业用地。土地本身具有市场价值，其价格可能会随着时间的推移而上涨或下跌，但也可以通过种植农作物来提高生产效率。就像质押奖励是验证Blockchain服务的报酬一样，农作物可以被视为耕种农业用地服务的报酬。在这两种情况下，资产所有者都在提供有用的服务并产生服务收入。

Ethereum质押者目前的平均奖励率为 3.1%（图 4）。[7] 根据数据提供商 Allium 的计算，随着Ethereum供应份额的增加（当质押供应下降时，协议会提供更高的奖励率来激励质押活动），Ethereum的质押奖励率随着时间的推移呈下降趋势。质押奖励的日常变化也反映了网络拥塞和优先级费用的变化：当网络流量增加时，用户通常会支付更高的费用来确认他们的交易。

图 4：Ethereum质押者目前的年化回报率约为 3%

对于质押Tokens并提供验证服务的Ethereum持有者来说，质押奖励可以被视为一种收入来源。例如，自 2023 年初以来，Ethereum现货价格上涨了 173%。[8] 在此期间，我们估计质押奖励年化平均约为 4.5%。[9] 因此，Ethereum质押者的假设回报率（包括价格回报和质押收入）将为 192%（图表 5）[10]。计算假设质押者正确履行了其职责（即获得所有奖励且没有遭遇削减）并且没有支付任何第三方费用。[11] 在实践中，Ethereum质押者获得的收入将取决于这些假设。

图 5：质押奖励可视为资产收入

尽管与其他资产相比，质押奖励可以逐步增加Tokens持有者的回报，但Ethereum的质押回报率在其波动性背景下相对较低。换句话说，投资者应该将Tokens价格本身，而不是质押奖励，视为风险和潜在回报的主要来源。例如，图表 6 显示了Ethereum相对于其波动性的质押回报率，与各种货币市场的“套利交易”和某些股票指数的股息收益率相比。主要为收入而持有的投资通常相对于其价格波动具有较高的收益率（否则价格变动带来的收益/损失将压倒收入回报）。Ethereum相对于其价格波动的质押回报率相对较低——与美国股票指数的股息收益率相当。这些类型的投资通常主要是为了从价格升值中获得潜在的资本收益，而不是收入回报。

图 6：与资产的波动性相比，Ethereum的质押奖励适中

不同 PoS Blockchain的质押回报率差异很大。例如，几个较小的网络（按市值计算）提供 10%-20% 的名义质押回报率（图 7）。但是，请记住，质押奖励通常通过交易费和新发行的Tokens的组合来提供资金。在许多情况下，高质押回报率只有在Tokens供应通胀率高的情况下才有可能，这可能会对价格回报产生影响。因此，投资者还应该考虑实际（经通胀调整后的）质押回报率（就像分析师通常在债券市场或货币市场的背景下考虑实际利率一样）。Ethereum的供应增长接近于零，因此其名义和实际质押回报率大致相同——约为 3%。相比之下，虽然 Filecoin (FIL) 提供 23% 的名义质押回报率，但预计流通供应量将在未来一年内增加 20%[12]，这意味着实际质押回报率仅为 3%（图 7）。

图 7：高名义回报率通常与高通胀相伴

利害关系

共识机制之于Blockchain，就如同法律和产权之于传统商业企业：两者缺一不可。随着加密行业的发展，Grayscale Research 预计 PoS 共识和质押将成为生态系统中越来越重要的一部分。尽管与加密资产价格波动相比，质押回报率通常较低，但随着时间的推移，它们可以成为额外收入的来源，因此许多Tokens持有者愿意充当验证者来获得这些奖励。

技术附录

虽然概念上很简单，但在实践中，质押涉及额外的复杂性，其中几个将在下文讨论。

四种质押方式

有四种质押Ethereum的方式：Solo Home Staking、Staking as a Service、Pooled Staking 和 Centralized Exchanges。Solo Home Staking 是最有影响力和最无需信任的方法，提供完全控制和奖励，但需要至少 32 个 Ether、一台专用计算机和一些技术知识，以增强网络去中心化。以上讨论从 Solo Staking 的角度进行。质押即服务允许用户委托硬件管理，同时获得原生区块奖励，需要 32 个Ethereum，提现密钥通常由用户保留。池化质押允许用户质押任意数量的Ethereum，通过涉及第三方解决方案和流动性Tokens的简化流程获得奖励，允许轻松退出，但承担第三方风险。中心化交易所提供最少的监督和努力，适合那些不愿意自我托管的人，但涉及更高的信任假设和中心化风险，整合大量Ethereum池并提供赚取收益的后备选项。

绑定/解除绑定队列

Ethereum中的绑定/解除绑定队列涉及验证者等待开始质押或解除质押，因为网络每个时期的处理速率限制称为流失（图表 8）。这些队列保护Ethereum PoS 共识的稳定性。如果验证者加入的速度快于处理速度，队列持续时间会增加，如果验证者加入的速度减少，队列持续时间会减少。 Churn 是每个 epoch 中验证者进入或退出的速率限制，根据活跃验证者的数量进行调整，以保持共识稳定性。一个 epoch 是 32 个 slot 的时间段，每个 slot 长 12 秒，总计 6.4 分钟，在此期间验证者提出并证明区块。Sweep 是指资金退出验证者队列并可提取后提取到指定地址所需的时间；验证者越多，Sweep 延迟越长。

图 8：验证者通常必须等待进入和退出

流动性质押衍生品

流动性质押衍生品 (LSD) 的创建是为了解决质押 Ether 的锁定性质，为原本无法获得的质押资产提供流动性。当用户向流动性质押提供商质押 Ether 时，他们会收到一个代表质押 Ether 的 LSD Tokens。此Tokens可互换、可转让，可用于各种去中心化金融 (DeFi) 活动。LSD 解锁了质押 Ether 的流动性，使用户能够通过 DeFi 活动（例如借贷、提供流动性和将其用作抵押品）获得额外收益，同时仍可获得质押奖励。

再质押

再质押涉及使用已质押的 Ether 同时保护Ethereum网络和其他去中心化协议，从而获得额外奖励。再质押的目的是帮助欠发达协议利用Ethereum强大的验证者社区，而无需承担高昂的成本和资源。再质押是由第三方协议 EigenLayer 引入的，而不是通过Ethereum改进提案 (EIP) 或Ethereum路线图引入的。

注释

[1] 轻节点仅存储Blockchain信息的子集。

[2] 分叉选择规则和社会协调也可以被视为共识机制的一部分。

[3] 可以有多个获胜的矿工，从而导致出现孤块。

[4] 来源：Ethereum.org。

[5] 在初始阶段，搜索者、构建者和中继者可能参与准备交易。

[6] 优先费由区块提议者获得。

[7] 相比之下，美国农业部门在截至 2022 年的五年内获得了约 3.5% 的收益率，定义为净农场收入占农场资产的百分比。来源：美国农业部，Grayscale Investments。数据截至美国农业部最新报告，2024 年 2 月。

[8] 来源：Artemis。数据截至 2024 年 7 月 28 日。

[9] 来源：Allium，Grayscale Investments。截至 2024 年 7 月 28 日的数据。自 2023 年 1 月 1 日以来的年化质押回报率的简单平均值。

[10] 为了得出Ethereum质押者的假设回报，我们计算了 ETH 的价格变化和该时间段内所有验证者的质押奖励，并添加了回报。此回报是假设的，并不反映任何投资者的实际回报。实际回报可能会更高或更低。此假设回报不包括费用，费用的纳入会影响回报。

[11] 总回报包括最大可提取价值 (MEV) 的收益，这是基于交易顺序的区块生产者潜在收益的额外部分。

[12] 来源：Token Unlocks，Grayscale Investments。截至 2024 年 7 月 29 日的数据。

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