ETH:從五大維度數據解析以太坊合并前后的變化_POS

原文作者：?Breeze

1，以太坊合并是為了分片做準備，其次才是環境更友好，更高的安全性和去中心化程度。

2，主網合并的復雜度遠超測試網，我們對9月19日能否如期合并持悲觀態度。

3，合并完成后，ETH將減產90%，質押釋放的ETH無法覆蓋Gas燃燒，以太坊極有可能進入通縮時代。

4，合規將成為PoS以太坊網絡的達摩克里斯之劍。

5，從短期來看，以太坊合并為質押賽道帶來發展紅利。從長期來看，STaaS的發展主要靠公鏈生態繁榮和賽道本身的創新。

以太坊合并（The Merge）近在咫尺。

根據開發者電話會議，根據開發者電話會議，3個測試網中，Ropsten、Sepolia已經成功合并，最后一個測試網Goerli的合并預計在8月第2周進行。9月初將部署Bellatrix更新。然后是為期2周的合并部署。如果一切順利，主網合并預計在9月19日前后進行。

來源：https://blog.ethereum.org/

合并是以太坊歷史上最重要的升級。作為生態最大、最復雜的區塊鏈，它將首次完成共識機制從PoW向PoS的轉換。這在區塊鏈歷史上應該是前所未有的。如果成功，以太坊合并將給其他區塊鏈提供一個重要的范例。

我們所說的以太坊合并是指以太坊主網和信標鏈（Beacon Chain）合并。整個以太坊網絡將繼承原來主網的交易狀態，信標鏈會被合并進去作為共識層。合并后最直觀的改變就是以太坊的共識機制從PoW變成PoS。

合并前是PoW（工作量證明）機制。節點暴力計算，爭奪出塊權，獲得收益。在這個過程中，為了確保網絡安全，需要有較高比例的節點存儲所有（或者大部分）數據，每個節點都要參與交易驗證。節點被無差別對待，所有交易也被無差別處理。

合并后是PoS（權益證明）機制。出塊節點（提案人，Proposer）和驗證節點（驗證委員會，Committee）被隨機選出。等到合并后的下一個階段“數據分片”實現，不同節點可以各自只存儲部分數據，驗證也只由被選出的Committee負責進行。

這實際上降低了節點門檻，也減輕了以太坊的數據存儲壓力（不必永久存儲所有數據），是通過優化主網運行規則來擴容。需要注意的是，PoS并不能帶來擴容，擴容依賴于分片的實現。

以太坊網絡之所以轉變為PoS是為了分片做準備。實際上PoS和分片的組合在官方文件中獲得了認可。以太坊官網中寫道“信標鏈（PoS）將處理/協調分片和質押人網絡。”

筆者認為，合并的終極目標是擴容，擴容要通過分片+Rollup實現，為了分片，以太坊網絡需要先轉變為PoS，因為PoS和分片在邏輯上更為一致。PoW考慮全局性，而PoS和分片則都用到“隨機數”的元素，它們都追求“最小的充分性和必要性”，減少存儲/驗證冗余。

其次才是為眾人稱道的環境更友好，以及更高的安全性和去中心化程度。

PoW網絡出塊是算力競爭，這種競爭對機器、電力提出越來越高的要求。以最典型的PoW網絡——比特幣為例，根據劍橋大學此前的數據，比特幣網絡一年的耗電量大約是1213.6億度，超過阿根廷、荷蘭、阿拉伯聯合酋長國全年耗電量。

數字資產管理公司Virtune在斯德哥爾摩納斯達克上市Virtune Staked Ethereum ETP SEK:8月9日消息，瑞典數字資產管理公司 Virtune 在斯德哥爾摩納斯達克交易所上市 Virtune Staked Ethereum ETP SEK，該交易所交易產品（ETP）一方面跟蹤以太坊價格，另一方面將提供最高 5% 的額外年化回報率。Virtune 使用非托管質押，不會將以太坊轉移給第三方。[2023/8/9 21:34:35]

雖然以太坊的耗電量遠低于比特幣，但是作為一個新興科技領域的代表，它也在追求變得更加環境友好。

據了解，合并之后，以太坊網絡的耗電量將減少99%以上。10萬次Visa交易大概消耗149度電，相比之下，合并后的PoS以太坊網絡進行10萬次交易只消耗0.667度電。

把耗電量類比成高度，數據和圖片引用自：海外獨角獸

至于網絡安全性和去中心化程度，Vitalik曾討論過他認為PoS相對于PoW更具優勢的原因。

整體而言，PoS節點的參與門檻更低。比特幣PoW節點間的競爭已經“進化”到ASIC，除了資金外還有機器搭建、運維門檻，普通人無法參與。

PoS網絡無法拒絕任何人成為節點（或者節點的一部分）。雖然32 ETH現在意味著4.5萬美元左右的高資金門檻，但是已經有越來越多的服務商支持小額ETH質押，PoS在機器、操作上的門檻也更低。

此外，根據Vitalik給出的一些數據，PoS網絡的攻擊成本高于PoW網絡。在被攻擊后，PoS的恢復能力也優于PoW網絡。（后文會有介紹）

在廣受爭議的PoS導致富者更富問題上，因為PoS支持的參與群體更廣泛，節點的質押+Gas收入會被分攤（相當于以小節點的數量優勢減緩巨鯨財富增長）。Vitalik認為，以太坊轉成PoS后，財富集中程度的翻倍可能要花一個世紀，在這個過程中，ETH的重新分配，如消費、慈善捐贈，也會減緩財富集中趨勢。

目前來看，PoW和PoS的安全性和去中心化程度到底孰優孰劣還沒有定論。

基于上述原因，以太坊確定了分片+Rollups+PoS的未來發展路徑。

作為發展路徑的第一步，信標鏈和現行以太坊主網的合并已經提上日程。合并預計在9月19日前后進行。

就好像空間站（以太坊主網）要增加新的模塊（信標鏈），飛船（信標鏈）要提前為對接（合并）做準備，信標鏈的準備工作至少開始于2020年12月1日。

2020年12月1日，以太坊推出信標鏈，從推出之日起至今，信標鏈一直與以太坊主網并行運行，彼此獨立。

信標鏈是一條PoS鏈，負責出塊的提議者（Proposers）和負責交易驗證的驗證委員會（Committee）從質押ETH的驗證者中隨機選出。

所以從上線的第一天開始，信標鏈就支持了ETH質押/存儲功能，通過質押32個或更多ETH，你能成為驗證者，獲得質押利息。目前ETH的存入還是一個單向的過程，ETH和利息的提取要等到合并后的上海升級之后。

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SEBA銀行高管認為，不僅是思想上的轉變，而且是行動上的轉變，這個行業將會變得更大。[2023/6/25 21:58:21]

現在信標鏈除了質押ETH，隨機選擇節點出塊和驗證，對節點進行獎勵和懲罰，維持網絡正常運行之外，沒有其他功能，目前它不支持賬戶和智能合約。

相比之下，現在的以太坊主網則是一條承載著成千上萬應用，數千億美元鏈上資金，以及要同時承擔共識、數據可用、交易執行三個功能的PoW鏈。

等到信標鏈合并到以太坊主網，以太坊的PoW共識層將被替換成信標鏈（PoS），交易狀態則是繼承自原以太坊主網。

來源：Danny Ryan

信標鏈將協調質押網絡，類似于一個中樞記賬本，記錄驗證者名單，對驗證者進行獎勵和懲罰，合并后信標鏈成為以太坊整體的一部分，應該也會同時承擔交易執行、數據可用的職責。在分片實現后，信標鏈還將協調分片網絡。

從當前的規劃來看，以太坊未來的發展路徑是想要通過優化主網共識（PoS），優化數據存儲/驗證效率來提高主網性能，同時外接“假肢”——Rollup，交易執行主要向Rollup拓展。

因此，整個過程可以看做是向Rollup承接以太坊交易執行層，以太坊Layer1作為更高效的數據有效層和共識層過渡。未來的發展不排除這種情況：以太坊Layer1退居幕后，Rollup成為交易執行的高可擴展性機器，以太坊Layer1為Rollup數據有效性和共識提供保障。

為了推動共識機制從PoW向PoS轉變，以太坊還設置了“難度炸彈”。“難度炸彈”會使PoW計算難度指數上升，從而勸退礦工，確保以太坊在合并后成為“純粹”的PoS鏈。對于礦工群體，已經有人預測以太坊分叉的可能。

以太坊的合并需要由代碼變動來實現。盡管合并以“最小破壞”為原則，但是因為牽扯到大量的應用和資金，這一過程必須謹慎。節點和DApp開發者可以根據https://ethereum.org/en/upgrades/merge/提示進行操作。

在主網合并前，以太坊分別在Kiln、Ropsten、Sepoli、Goerli測試網上進行合并測試。目前Kiln、Ropsten、Sepoli已經成功過渡到PoS。Goerli的合并預計在8月11日進行。

由于Goerli是最接近以太坊主網的測試網，Goerli合并測試比較重要。這之前將分別在Goerli、主網上進行影子分叉測試。影子分叉是合并的試運行，此前的影子分叉中不是沒有問題。

再考慮到測試網合并并不是真正的以太坊主網合并。以太坊主網上運行著數千個節點、55萬多個代幣智能合約、數以萬計的DeFi、NFT應用，相比之下，測試網中的應用和資金要輕便許多，以太坊主網的合并復雜度遠超測試網。

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再加上以太坊的合并已經經歷過多次延期。江卓爾也表示，還有大量的應用沒有開始測試合并。因此，我們對9月19日能否如期合并不抱樂觀態度。

在信標鏈方面，目前驗證者數量已經超過41萬個，ETH質押數量超過1310萬個，占到總供應量的約11%。從上線至今，信標鏈一直穩定運行，信標鏈已經為合并做好準備。

信標鏈現狀，來源：beaconcha.in

合并前后，以太坊網絡會出現一些變化。嗶嗶News將從去中心化程度、安全性、節點收入、代幣供應、合規風險5個維度進行對比和說明。

合并前，以太坊活躍節點數量維持在數千個，高峰期曾達到12569個（目前活躍節點處在數百個的低谷期）。這些節點分布在全球各地。無論是從數量還是地理分布上看，PoW的以太坊網絡去中心化程度已經很高。

以太坊PoW節點分布，來源：etherscan.io/nodetracker

相比之下，未來將接棒PoW的信標鏈驗證者數量更多。目前信標鏈驗證者（質押32 ETH的客戶端）超過41萬個。

需要注意的是PoW網絡中的節點區分大小，不同的節點算力水平不一樣，而信標鏈中每個驗證者背后都質押了32 ETH，份額相同，沒有差異。可能存在大量驗證者由同一個巨鯨掌控的情況。所以僅從節點數量進行對比無法完全說明問題。

當我們比較去中心化程度時，我們也該考慮網絡的參與門檻。盡管以太坊PoW的競爭還主要停留在GPU階段，但是合并后，參與門檻有望降低。

PoW時代，要參與以太坊網絡，你需要有專門的機器，并且機器成本不低，機器還在經歷著持續的迭代。PoS時代，以太坊網絡對于機器、機器操作和維護的要求都有所降低。用戶也可以直接通過質押服務商以小額ETH參與質押，能進一步免除機器配置、運維上的麻煩。

所以，以太坊合并后支持的參與群體會比PoW更加廣泛，你只要有ETH就可以參與。

PoS可能會帶來財富集中問題，這是很多人對以太坊合并存疑的一個重要原因。事實上，任何系統都無法阻止資源、財富的集中傾向。

考慮到以太坊的參與群體更為廣泛，并且質押的代幣可收回有利息，相比于機器折舊和淘汰，參與者更愿意在質押中投入成本。“小節點”的數量和持續參與能緩解巨鯨財富增長的速度。Vitalik認為以太坊網絡的財富集中程度翻倍可能需要一個世紀的時間長度。

但無可否認的是，PoS的以太坊網絡對于巨鯨而言確實沒有門檻，他們的財富優勢將得到最大程度的發揮。

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在安全性方面，Vitalik曾發文論證合并后的以太坊網絡更加安全。論證從攻擊成本、攻擊后恢復難易程度進行說明。

1）攻擊成本

假設網絡每天有$1的區塊獎勵，攻擊此網絡所需的成本是多少？

基于GPU的PoW網絡

你可以租到便宜的GPU，所以攻擊網絡的成本就只是租到足夠的GPU算力以超過現有的礦工。每產生$1的區塊獎勵，現有礦工的成本將接近$1 (如果成本高于$1，礦工會因為無利可圖而退出，反之新礦工就會加入進來)。因此，攻擊網絡的成本只需要高于$1/天，而且可能只需要持續幾個小時。

總攻擊成本：~$0.26（假設攻擊6小時，攻擊成本為>$1/24*6），且因為攻擊者可以收到區塊獎勵，這個數字還有可能壓到零。

基于ASIC的PoW網絡

ASIC其實是資本成本：當買進ASIC時，你預期大概可以用兩年，因為它會慢慢耗損或是被性能更好的硬件取代。如果一個鏈被51%攻擊了，社群可能會更換PoW算法來做出應對，而這時你的ASIC就會失去價值。平均而言，PoW節點成本約為1/3的經常性成本和2/3的資本成本。

因此，每$1的區塊獎勵上，PoW節點每天會花~$0.33在電力與維護上，~$0.67在ASIC上。假設ASIC可以用大約2年，礦工會需要為單位ASIC硬件花費 $486.67。($486.67= 365天 x 2 x $0.67）

總攻擊成本：$486.67 (ASIC) + $0.08 (電力與維護，0.33/24*6) = $486.75

PoS網絡

權益證明的成本幾乎是百分百的資本成本（質押的幣）。唯一的營運成本是運行節點的成本。和ASIC不同的是，質押的幣不會貶值，而且當你不想質押了你還可以在一段短時間內取回質押金。因此，參與者應該會愿意為同樣程度的獎勵付出比ASIC的情況更高的資本成本。

讓我們假設~15%的質押利率足夠吸引人們質押 (這是ETH合并后的期望APR)。因此每天$1的區塊獎勵會吸引相當于6.667年資金（$1 / (15%/年）的抵押，換算為金額為$2,433（$1/天 x 365 x 6.667）。

節點消耗的硬件與電力成本很小，每一千元的電腦可以抵押成千上萬的資產，而且每月~$100 的電力與網費也算足夠。但保守來說，我們假設這些經常性成本是抵押總成本的 ~10%。所以我們只有每天$0.90的區塊獎勵對應到資本成本，因此我們還要把上面的數字減少~10%。

總攻擊成本：90% * $2,433（資本成本）+$0.10/24*6（電力）= $2,189

筆者補充：PoW網絡中要實現攻擊，需要滿足>50%算力，以太坊合并后的PoS網絡中，根據一些人分析，1/3的質押份額是一個比較重要的安全閾值。在這種情況下，0.26/2

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從計算結果來看，PoS的以太坊網絡的攻擊成本高于PoW的以太坊網絡。這種反脆弱性來自于市場對以太坊的信心（以太坊不太可能變得一文不值）。

相比于機器會折舊和淘汰，質押的幣不會損耗，反而會生息，尤其是在質押資產有升值預期的情況下。這激勵更多普通用戶參與。市場的參與越是去中心化，質押的資金越多，撬動以太坊網絡所需的資金成本就越是高昂。

2）更容易從攻擊中恢復

在攻擊恢復層面，Vitalik認為，PoS網絡的恢復能力強于PoW網絡。

對于GPU維護的PoW網絡，一旦被攻破后，網絡幾乎沒有抵抗和恢復能力。

對于ASIC維護的PoW網絡，社群能夠應對第一波攻擊，通過硬分叉來更改PoW算法。但同時，所有機器（包括攻擊者和誠實節點的ASIC）都將變得毫無價值。因為沒有足夠的時間去為新算法創造新的ASIC，攻擊和抵抗情境又將回到GPU的情況（筆者注：因攻擊者和誠實節點回到同一起跑線，情況會比攻擊者在有準備的情況下攻擊GPU網絡好一些）。攻擊者可以攻擊再攻擊，使網絡無法恢復。

相比之下，在PoS網絡中，對于某些51%攻擊（特別指想要推翻已經敲定的區塊的攻擊），PoS網絡有內設的罰沒（slashing）機制，攻擊者在攻擊的同時會受到重創。對于更難偵測的攻擊（特別指51%合謀截斷他人信息的攻擊），也有辦法削弱攻擊者。但如前文所述，確保攻擊者質押份額

現在市場對于以太坊合并最興奮的敘事莫過于“減產”。合并后ETH產量將減少；EIP-1559燒毀Base Gas費；用戶被鼓勵質押ETH，使得ETH的流通量降低。這些因素有比較大的可能使以太坊進入通縮時代。

ETH的通脹/通縮情況取決于2個要素，分別是ETH的年產量（新增量）和ETH作為Base Gas每年被燃燒的量（銷毀量）。

ETH的產量來自2部分，分別是出塊獎勵和信標鏈上ETH的質押獎勵。合并前出塊獎勵歸礦工所有，平均每13.3秒產出2.08 ETH，這樣一年下來的出塊獎勵大約為493萬ETH。合并后，出塊獎勵將被取消。

至于ETH質押獎勵，目前總共有約1300萬ETH被質押，一年釋放大約58.4萬ETH作為質押獎勵。合并前后，質押獎勵都分配給信標鏈上的驗證者。

質押獎勵取決于總質押量和APR，APR逐漸降低 來源：Ultrasound.money

現在ETH的總供應量是1.197億，所以合并前，以太坊年產量占總供應量的（493+58.4）/11970=4.6%，合并后，這個數據變為58.4/11970=0.49%。合并導致ETH減產89.4%。

ETH銷毀方面，根據Watchtheburn.com數據，每天銷毀的Base Gas費持續波動。自EIP-1559生效（2021年9月27日）以來，不到1年的時間，已經銷毀超255萬ETH。

255萬ETH>58.4萬ETH，可見合并后，除非ETH質押量劇增，否則質押釋放的ETH獎勵遠不足以覆蓋Gas燃燒銷毀。以太坊在合并后極有可能進入通縮時代。

再加上質押激勵（已經有人將ETH稱為“鏈上國債”，因為收益穩健，用戶愿意參與，目前已經有11%的ETH被質押到信標鏈），ETH的市場流通量應該會處于較低水平，這些都是價格提振因素。

但同時，筆者也認為，對于一個“應用貨幣”而言，通縮模型因為不足以滿足緩慢增長的使用需求，長期來看并不可持續。（不作為投資建議）

Base Gas燃燒情況，平均每天燃燒>3000 ETH，來源：watchtheburn.com

來源：嗶嗶News

ETH供應曲線模擬 來源：Ultrasound.money

合并前后，由于ETH釋放和分配情況調整，驗證者將接手原礦工的部分收入，驗證者的年收益率將從4.6%上升到9.2%。

來源：Ultrasound.money

以太坊是繼比特幣之后最接近“商品”概念的虛擬資產，但合并可能會改變這一形象。CFTC前主席Heath P. Tarbert就曾暗示“在以PoS作為共識機制的區塊鏈上，那些用做抵押的代幣將很可能會被視為證券商品”。

Stake.fish 在《2021 年質押生態系統報告》中也曾分析到“由于質押在某種意義上看起來像固定收益，這可能會招致監管者認為驗證者比礦工更接近于金融實體。如果發生這種情況，那么驗證者將沒有辦法保持合規”。

所以整體來看，合并很可能在去中心化、安全性、節點收入、ETH供應上為以太坊帶來優化，但合規是潛在的達摩克里斯之劍。

隨著以太坊合并進入倒計時，Staking賽道獲得了前所未有的關注。

直接質押ETH存在3個問題，一是金額門檻要達到32 ETH或更多，二是質押金和利息無法立刻取出，導致很高的機會成本，三是存在節點運營門檻。質押服務商（Staking as a Service，STaaS）是連接普通用戶和信標鏈的紐帶，使普通用戶也能參與。

STaaS解決了上述3個核心問題：資金門檻、資金流動性、節點運營。STaaS把用戶資金聚集起來，每湊足32 ETH就能作為一個運營者加入網絡。

STaaS在收到用戶資金的同時，向用戶發放對應數量的xETH衍生品，作為贖回ETH和生息的憑證，這些xETH可以在二級市場流通，從而釋放用戶“押金”的流動性，把機會成本降到0。xETH也能參與DeFi樂高，提高資本效率。

有的STaaS自己運行節點，有的則是把用戶的ETH質押需求和節點運營商的節點運營能力匹配起來，讓普通用戶省去節點配置、運行、維護的麻煩。

整體來看，這個市場頭部效應明顯。

從用戶數量和ETH質押量的角度來看，Lido是絕對的頭部。Kraken、Binance等CEX因為離用戶最近，并且易于操作，也占據了不少的份額。其次是像Stakefish、Figment這樣的專業質押服務商。在去中心化質押流動池方面，Rocket Pool的數據也靠前。

因為操作、功能同質化嚴重，所以STaaS相互間的競爭激烈。大部分此類平臺把資金門檻降到0.1 ETH（有的甚至沒有資金限制），對應的服務費占比基本穩定在10-15%的水平。在這些平臺上，用戶的操作也大同小異。

Lido成為頭部主要得益于兩點，一是品牌效應，二是衍生品stETH的交易深度。Lido和Curve等DeFi應用建立了深度關系。現在Curve上的ETH/stETH池子有12億美元的流動性，為用戶換手stETH提供了充分的交易深度。

但是這些還不能作為Lido絕對的護城河。例如stETH在近期黑天鵝事件中就曾出現價格脫錨。Lido也被質疑會為以太坊帶來中心化風險。目前還沒有任何一家STaaS具備絕對的差異化優勢。用戶仍然可以舍棄一家STaaS而選擇另一家，幾乎沒有阻力。

從根本的需求來看，STaaS間的競爭將圍繞用戶體驗（操作便捷程度）、資金門檻、服務收費、去中心化程度（安全程度）、xETH交易深度等綜合維度展開。

來源：國盛證券

從短期來看，以太坊合并事件為質押賽道帶來發展紅利。從長期來看，STaaS發展的最主要憑借是公鏈生態繁榮，以及賽道本身的創新。

賽道本身的創新可能會來自2個方面，一是xETH衍生品，這里將同時蘊含脫錨風險和DeFi可組合潛力；二是STaaS機制的創新。

Rocket Pool和SSVNetwork是嗶嗶News目前看到機制比較創新的STaaS。

Rocket Pool平臺通過“撮合”節點運營商和用戶來提供服務。與Lido通過DAO篩選節點運營商不同，任何節點運營商都可以在Rocket Pool上創建迷你池。

他們只需要質押16 ETH和價值1.6ETH的平臺代幣RPL。剩余的16 ETH，Rocket Pool會從用戶端“湊齊”。當節點出現罰沒（slashing）時，節點運營商的ETH會被優先扣除。RPL會被出售兌換ETH，來補充節點運營商的ETH。

對于每個節點運營商而言，他們聚集的用戶資金上限是16 ETH。這雖然帶來可拓展性的限制，但是卻能帶來很好的去中心化效果。

SSV Network則采用了去中心化驗證者技術（Decentralized Validator Technology, DVT）。用戶質押涉及到2種私鑰，分別是取款私鑰和驗證者簽名私鑰，其中驗證者簽名私鑰需要不斷地進行簽名，離線或者惡意行為會造成罰款，所以當用戶委托節點運營商或者流動性服務提供商質押ETH時，需要把驗證者簽名私鑰給對方。

通過DVT，用戶可以把驗證者簽名私鑰加密后分成多份，分配給不同的節點運營商。這種情況下，當有小部分節點運營商離線或者有惡意行為時，整個驗證結果不會受到影響，ETH不會被罰沒。這也將帶來更加去中心化的以太坊網絡。這種思路也可以被應用到其他有Slashing機制的PoS網絡。

參考文章：

《以太坊創始人Vitalik詳解：POS安全性優于POW的三點關鍵因素》by 鏈得得

《以太坊在合并后將面臨哪些潛在的中心化風險？》by TJ Keel

《以太坊轉PoS在即：Staking賽道及代表項目深度解析》by Mint Ventures

《區塊鏈行業大轉換——以太坊合并，從顯卡跌價說起》by 國盛證券

注：本文不作為投資建議

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