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以太坊2.0的奖励和处罚[阶段0]

詹姆斯·贝克（James Beck）2020年3月2日发布于2020年3月2日

介绍

ConsenSys Codefi正在构建用于商业和金融的区块链操作系统，以帮助全球市场迈向“金融2.0”。这项工作的关键部分是使能够激励最大程度分散的网络的本机数字资产的创建和使用可靠地充当新金融产品和市场的骨干。启用“以太坊2.0”以及向权益证明的过渡是我们的重中之重，我们很高兴开始分享我们在这些主题上的经验，专业知识以及更多内容，包括此处的代币经济学.

对以太坊1.0的巨大需求有时导致不良的用户体验，例如漫长的等待交易被包括在链中以及交易价格（汽油）价格波动的情况。大规模可扩展性（每秒处理数千个事务，而不是当前的每秒15个左右事务的能力）长期以来一直是以太坊计划的一部分.

我们现在处于以太坊2.0发布的第一阶段-阶段0。一旦2.0的所有阶段都完全实现，交易量将大大提高。以太坊代码的两个主要升级将使这成为可能：分片和权益证明。此次升级将使网络具有重新设计的经济性，共识性和运作机制，我们将在下面对此进行详细说明.

动机

以太坊1.0是一个工作量证明区块链：为了铸造一个区块，矿工以与他们可用的哈希率成正比的概率解决难题，而与链中的难度成反比。如果该矿工成功，将获得2 ETH的奖励以及交易费。就这样。通过检查最后一块的难度，您可以 估计网络哈希率, 反过来，这会让您知道获得下一个区块的几率，从而使您能够预测支出.

以太坊2.0在该部门的技术水平更高.

如果您到达这里，只是想拿回信封参考，请跳至“网络发行量的有用估算”部分.

本文档的目的是向读者概述以太坊2.0的权益证明实施及其奖励和惩罚制度。在某些假设的前提下，我们将激励措施分解为一个摘要，并快速评估股权的投资回报率。我们以Codefi Staking-as-a-Service小组正在建立的模拟预告片来完成最终定稿，以更深入地了解此主题.

诚实的验证者

如果您向付款人一次或多次付款 存款合同 部署在Eth1链中，且累积量等于或大于32 ETH，则有资格成为Eth2信标链的验证者.

您可以向验证者的股份中添加多少以太坊没有限制。但是有一个上限-即 有效平衡, 设置为32 ETH –信标链中相互作用的实际数量是多少。换句话说，您的余额可能高达1000 ETH，但是您的奖励和罚款是您的有效余额上限为32 ETH的函数.

另一方面，如果您的验证器受到罚款的影响，并且其余额下降到16 ETH或以下，则会触发所谓的 强制（或非自愿）退出.

所谓的 诚实的验证者 将运行设计良好的客户，遵守信标链规范，避免因不正确的投票而受到处罚。或者更糟糕的是，大幅降低协议行为.

重要的是要提到 受到惩罚与被大刀阔斧的惩罚不一样：前者仅表示验证者的余额减少，例如由于投错票（在某些参数内）或处于脱机状态所致。被捕获而导致可证明的验证程序被强制从信标链中撤回，并且其余额在离开队列的每个时期中均受到惩罚.

以太坊2.0中的区块铸造和共识

信标链的流程建立在一个称为“时间”的时间单位上 投币口. 就像心跳一样-每12秒-选择一个验证者作为阻止提议者。一旦该区块被铸造和传播，验证者认证委员会将投票将该区块作为规范链的一部分.

信标链中委员会的目的是分发验证人，以使每个人都可以投票一次。 时代 （每32个插槽）。委员会内的验证人彼此之间流言，语，使证明书的总和成为可能.

如果在一个时隙中没有提议的块，则将其标识为 跳槽. 在这种情况下，会在前一个广告位的最后一个区块上建立进一步的建议或证明.

提议者选择在哪个块上执行向新规范的状态转换 头 的链。该选择是由算法进行的 LMD GHOST前叉选择：该过程选择了在收到的票数中递归最大权重的分叉。当验证者证明这一障碍时，他们实际上是在投票赞成该分叉选择.

为了向区块链提供最终性，即确保状态不可逆转，诚实的验证者会利用 Eth2实施 的 卡斯珀终局小工具（FFG），并在其证明书中再投两票：一张代表最新的合理时期（来源），以及一个用于最新纪元边界（目标）.

 

资料来源：ConsenSys Codefi分析

 

在 每个时代的开始, 证明计数。如果存在多数（三分之二），则最新的合理纪元检查点将及时向前移动，并且在某些规则下，将为先前纪元或其前任纪元实现最终化.

如果系统未在多个时期（当前规范中为4个）中实现最终确定性，则信标链中的所有验证器都将被击中。 停工处罚.

这里有很多要解压的东西！如果您想进一步探索细节，最好的参考是 加斯珀（如GHOST +卡斯珀）纸 （Buterin等人），实际 阶段0链的规格 （以太坊基金会）, 人类的第0阶段 （丹尼·瑞安），以及 信标链以太坊解释器，您需要先阅读 （周星驰）.

奖励和处罚

大幅削减

存在 大刀阔斧 表示验证者 被迫退出 未来某个时刻的信标链，受到许多处罚，直到它离开.

验证者可以通过三种方式获得降低的条件：

1. 通过成为 提议者 并为同一插槽签名两个不同的信标块.

2. 通过成为 证明人 并签署证明“包围”另一个证明.

3. 通过成为证明人并签署具有相同目标的两个不同证明.

在所有这些情况下，都必须抓捕罪犯，以便触发大幅削减程序。举报人验证器将创建并传播包含该违法行为的特定消息，供提议者将其包含在块中。提议者和举报者都将获得奖励.

在规范中并不完全明显，但在阶段0 只有提议者获得举报人奖励 – 那是, 提议者获得了丰厚的回报 （它的8/8）.

资料来源：ConsenSys Codefi分析

假设条件

• 持续的 MIN_SLASHING_PENALTY_QUOTIENT = 32

• 持续的 WHISTLEBLOWER_REWARD_QUOTIENT = 512

• 持续的 PROPOSER_REWARD_QUOTIENT = 8

犯罪者成为大幅削减的验证者，并被分配一个可撤回的纪元集 36天 （未来8192个纪元）.

而且，大幅降低的验证器会收到

1. 一种 最低刑罚 目前，提议者将举报消息包含在一个块中

2. 处以罚款 每个时代的开始, 错过了头/ FFG投票，直到验证者离开退出队列

3. 一种 特别处罚 在将举报消息包含在区块中的时间与被大幅削减的罪犯可以撤回的时间之间的中间应用.

此特殊处罚与在此期间还削减了多少其他验证者成正比。所适用的最高金额可以达到整个犯罪者的有效平衡.

资料来源：ConsenSys Codefi分析

假设条件

 

 

• 持续的 MIN_SLASHING_PENALTY_QUOTIENT = 32

• 持续的 BASE_REWARD_FACTOR = 64

• 持续的 BASE_REWARDS_PER_EPOCH = 4

• 持续的 EFFECTIVE_BALANCE_INCREMENT = 1

时代处理

在 每个时代的开始 （除GENESIS之外，每32个插槽）都会发生几件事情，包括

1. 链条的合理性和定案

2. 向证明人分配奖惩

3. 验证者注册表的更新

4. 特别削减（见上文），以及

5. 某些最终更新（计算有效余额，重置等）

验证者需要具备 积极的 状态以获取奖励和/或惩罚。直到他们退出之前，大幅下降的验证者也会进入此过程，在此过程中，他们只会在FFG匹配类别中受到惩罚.

如果验证程序在上一个时期已处于活动状态, 但没有投票, 它会得到 受罚的 不匹配FFG选票. 验证者不因脱机而大幅度削减.

资料来源：ConsenSys Codefi分析

假设条件

 

 

• 最终延迟=前一时期–最终时期

• 证明余额=未削减证明者余额之和

• 持续的 BASE_REWARD_FACTOR = 64

• 持续的 BASE_REWARDS_PER_EPOCH = 4

• 持续的 PROPOSER_REWARD_QUOTIENT = 8

• 持续的 MIN_EPOCHS_TO_INACTIVITY_PENALTY = 4

• 持续的 INACTIVITY_PENALTY_QUOTIENT = 2 ** 25

 

资料来源：ConsenSys Codefi分析

 

网络发行量的有用估算

让我们利用我们新获得的知识来对奖励和惩罚进行估算 一个任意的时代. 我们要使其简单，并且仅从两个参数开始.

资料来源：ConsenSys Codefi分析

前者是不言自明的，而后者则可以看作是随机选择的验证者能够参与信标链（其主机已打开），具有有效的互联网连接或其他因素的概率。.

如果我们假设 全部 信标链中的验证者的余额和有效余额均等于 32 ETH, 我们使用上面的在线概率，我们有

资料来源：ConsenSys Codefi分析

现在我们可以计算以下奖励和惩罚了 对于每个验证者

资料来源：ConsenSys Codefi分析

对于最后两个激励措施，需要做一些工作：块证明者被认为是一个插槽中的在线验证者，均匀地分布在各个时期；为了证明者的激励，我们将 收敛几何级数 我们在定义期望值的概率树之后得到的结果，因为该奖励与证明中包括的时段差成反比.

我们看到，提议者的激励措施大大超过了其他金额。回想一下，在每个信标链中，在信标链的所有验证者中都选择了一个提议者，这使得随着总赌注的增加，成为几位提议者的几率变小了。换句话说，在一个纪元内, N个验证者中只有32个成为提议者.

同样，请注意，我们不会对削减的验证者及其举报者做出任何假设或计算，也不会做出不活动的延迟.

要是我们 乘 分别由在线或离线验证器的数量获得的单个值，然后将它们相加，得出从给定初始条件产生的数量的估计值.

资料来源：ConsenSys Codefi分析

也就是说，周围 每个时期1.25 ETH 50万以太币（6.4分钟）内，假设在线概率为95％.

尝试以95％的在线概率去计算，绘制图表并绘制出不同时期的ETH数量.

资料来源：ConsenSys Codefi分析

包起来

我们是否应该继续乘以我们获得的这个数量 每个时代, 给 年度的 估计?

在回答之前 是的, 让我们考虑以下因素：

平衡

在每个时期，余额有许多不同的方式影响以太坊的创建。例如，如果验证者在 有效平衡 上限（即32 ETH），所有这些超出的资金将不会影响下一个时期的计算。另外，由于 磁滞现象 应用于有效余额，实际上每个验证者都有一部分“丢失”的ETH.

还要考虑验证器是什么情况下会发生什么 弹出 当验证器被验证时，由于未能维持最低金额（16 ETH） 活性 因为新的存款将被支付到Eth1存款合同中，或者当抵押者触发时 自愿退出.

大幅削减

削减操作将花费大量时间进行建模。首先，Eth2客户开发人员和抵押服务人员需要学习如何避免被削减的条件。另一方面，我们只能猜测诚实的参与者在系统中所占的比例；或者他们的罪行是否会被发现，广播并包含在区块中.

机率

我们已经触及了诚实玩家比例和发行举报者的话题。另外，让我们考虑一下，我们可以通过各种不同的方式来测量和估计节点将处于联机状态，连接良好并且可以正常工作。它的证明将被汇总并按时包括在内，或者获得大多数人看到的广告位视图.

信标链是 复杂的自适应系统. 即使我们对它的各个部分都了如指掌，也不能保证我们对整个部分都会有一个完全的了解。.

精通任何主题都从选择适合该任务的方法和工具开始。经过 建模与仿真 验证程序的各个方面及其在链中的交互作用-在许多初始条件，假设和约束下-我们应该能够深入了解此权益证明实施的复杂性.

致谢

由ConsenSys Codefi的即服务即服务平台的架构师和技术负责人Herman Junge撰写.

我们感谢Joseph Chow，Ben Edgington，Sylvain Laurent，Diederik Protolambda Loerakker，Tim Lowe，Danny Ryan，Alex Stokes和Kuhan Tharmananthar对手稿的评论.

想更多地了解作为服务的抵押？在这里与ConsenSys Codefi联系.

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