以太坊合併是加密貨幣行業最令人印象深刻的工程壯舉之一，該事件正在迅速臨近。合併標誌著多年研究、工程和開發的結束，並將以太坊區塊鏈從工作量證明過渡到權益證明共識機制。

在許多方面，這一事件可以被認為相當於更換了價值 2000 億美元的噴氣式飛機的發動機，這架噴氣式飛機還承載著價值數千億美元的金融基礎設施，同時還全速飛行。

合併已正式計劃在 58。75e21 的總終端難度下進行，預計將於 2022 年 9 月 15 日進行。距離合並日期只有幾天了，這份報告將引入一套新指標來幫助理解以太坊權益證明系統，並將描述自 2020 年 12 月 1 日創世區塊以來信標鏈的效能。

區塊生產和參與

信標鏈上的塊生產過程比等效的工作量證明鏈有幾個額外的步驟。在 PoW 系統中，礦工負責區塊構建，然後將他們的獲勝區塊廣播到節點網路，節點網路隨後驗證包含的交易和區塊模板是否符合共識規則。

在以太坊 PoS 系統中，出塊和驗證經過以下步驟：

PoS 區塊鏈由一系列插槽構成，平均間隔為 12 秒。每個插槽都代表驗證者構建和提議區塊的機會。

每組連續的 32 個時隙（6。4 分鐘）被分組為一個

Epoch。

協議選擇了一組 128 個驗證者，為每個 Epoch 組成一個委員會。

該委員會的一名驗證者被演算法選擇為在即將到來的

Slot中提出一個塊

。

委員會中的其餘驗證者提供

證明

，證明提議的區塊和包含的交易遵循共識規則。

然後由三分之二的驗證者網路系統地確定 Epoch。

信標鏈創世區塊於 2020 年 12 月 1 日，在撰寫本文時，這個新網路已經運行了 639 天（1。77 年）。鏈尖已超過區塊高度 4，557，056 和 epoch 高度 142，408。

每個插槽都可以被認為是產生塊的機會。如果選擇用於出塊的驗證者離線，或未能成功提出區塊，則該插槽被視為

Missed

。到目前為止，共有 41，389 個空位被錯過，僅佔迄今為止總空位的 0。908%。

在其他情況下，一個區塊被證明驗證者拒絕，或者導致自然發生的分叉。這些區塊被稱為

孤

塊，代表了區塊歷史的替代版本，大多數網路都沒有遵循。到目前為止，信標鏈上僅產生了 5，017 個孤塊，僅佔插槽的 0。110%。

希望區塊鏈保持高度的可靠性，這是驗證器節點正常執行時間長的結果，從而導致非常少的塊丟失。我們可以使用參與率指標來衡量總體網路效能，該指標是成功生成（即未錯過）的塊數與可用插槽總數之間的比率。

下面的藍色曲線顯示了每個 epoch 的實測參與率，可以看出普遍高於 96%。然後，紅色曲線顯示了每日平均參與率，尤其是自 2021 年 11 月 ATH 市場價格以來，該參與率一直達到 99% 以上。這表明，到目前為止，信標鏈上的驗證者始終線上並在分配插槽時生成塊。

我們還可以衡量驗證者委員會對生成的區塊進行簽名的證明投票總數。每個證明實際上都是對在區塊鏈頂端包含最新提議的區塊的“是”投票。

平均插槽間隔為 12 秒，並且有 127 個證明驗證者，我們應該預計每天穩定的證明計數在 783k 和 914k 之間。事實上，自 2021 年 8 月以來，每日證明總數穩定在此範圍內，每天約有 80 萬個證明投票。

驗證者取代礦工

在以太坊 PoS 共識系統中，礦工被驗證者所取代，驗證者必須存入 32 ETH 的股份才能參與協議共識。以太坊信標鏈存款合約於 2020 年 11 月上旬推出，允許早期採用者存入 ETH 並幫助啟動信標鏈。

信標鏈路線圖的第一階段是第 0 階段，在生成創世區塊之前，存款合約要求最低門檻為 524，288 ETH。需要注意的是，存款是（現在仍然是）單向的，在上海升級之前，ETH 無法從存款合約中提取出來，目前預計上海升級將在合併後的 6 到 18 個月內準備就緒。

雖然存款最初開始緩慢，但在 2020 年 11 月 24 日，令人信服地達到了第 0 階段的門檻，因為在計劃的創世日期前一週，社群信心迅速提高。

在過去的 639 天裡，隨著開發的進展、Staking 基礎設施的增加以及社群信心的增強，ETH 存款繼續流入信標鏈合約。自創世區塊以來，已經觀察到每天大約 200 到 250 次存款的穩定基線。

有四個明顯高於平均水平的存款流入時期，其中三個是在 2020-21 牛市期間，最近一次是在 2022 年 2 月至 5 月。在 LUNA-UST 專案倒閉後，存款已經放緩，該專案的市場範圍內對代幣價格和信心的負面影響。

投資者總共完成了超過 418，527 筆存款，其中包括設定驗證人所需的 32 ETH 股份。雖然這反映了唯一共識級別驗證者的數量，但需要注意的是，這些驗證者節點的運營商可以同時託管、託管和維護多個驗證者，因此該指標不衡量唯一驗證實體的數量。

Lido 和 Rocketpool 等流動質押衍生品運營商，Coinbase、Binance 和 Kraken 等中心化交易所，甚至個人獨立質押者都能夠同時操作多個驗證者。

信標鏈上質押的 ETH 總量現已超過 1340。9M ETH，相當於流通供應量的 11。22%。信標鏈存款合約現在是以太坊網路上最大的供應集中之一。在所有持有 27。0% 供應量的智慧合約和持有 16。8% 供應量的中心化交易所中，信標鏈的總股份可以與 ETH 進行有意義的比較。

大量存入信標鏈的 ETH 是以太坊社群和投資者對 Merge 成功充滿信心的訊號。

我們可以分解各種質押資金池，以更好地對質押池、交易所運營商和其他未知或單獨的質押者持有的餘額進行分類。

Lido（紅色）

是質押網路中最大的實體，運營著超過 416。4 萬個 ETH 的驗證者，占驗證者池的 31。1%。

排名前 3 的交易所（橙色）

包括 Coinbase、Kraken 和 Binance，它們合計持有 356。5 萬 ETH，占驗證者池的 26。6%。

所有其他權益提供者（紫色）

佔額外的 126。9 萬 ETH 和驗證人池的 9。5%。如果我們將所有上述質押池運營商結合起來，他們代表了 899。8 萬 ETH 的股份，並運營著 67。1% 的驗證人池。

Solo-Stakers 和 Unknown（綠色）

託管剩餘的 4。411M ETH，占驗證者池的不到三分之一（32。9%）。

下圖以相對方式顯示了這種細分，我們可以看到質押提供者迅速在驗證者池中佔據主導地位，其中 Lido 的增長最為顯著。這可能是多種因素共同作用的結果，包括但不限於：

操作單獨抵押驗證器所需的技術開銷。

方便和風險委託給專業的質押服務。

少於所需的 32-ETH 的投資者彙集他們的股份。

能夠標記化然後進行交易，或在 DeFi 中使用抵押衍生品，例如 Lido、Rocketpool 以及最近的 Coinbase 與 cbETH 產品。

有趣的是，似乎在 LUNA-UST 崩潰之後，“Solo Staker and Unknown”佇列（綠色）略微增加了他們的主導地位。Staking 提供商的主導地位達到 69。5% 的峰值，此後下降至 67。2%。

雖然目前信標鏈存款合約是單向街道，但仍然可以透過兩種機制從質押池中刪除驗證：

自願退出（藍色）

，驗證者選擇停止參與共識，並進入退出佇列。這些驗證者不再提議或證明區塊，但 ETH 股權還不能撤回。

如果出現惡意行為

，即協議因不當行為（例如提議或證明無效塊或非共識鏈分裂）而強制將驗證者從池中驅逐出境，則進行削減。

迄今為止，只有 67 名驗證者自願離開了礦池，並且已經發生了 167 次削減事件。需要進一步調查以評估這些是開發過程中的工程測試案例，還是真正的惡意事件。

驗證者績效和收入

驗證者必須首先存入 32 ETH 的股份才能啟動驗證者，如果他們的餘額低於 16 ETH（在不活動洩漏或削減的情況下），他們將被從協議中驅逐。一旦驗證者進入協議，他們的 ETH 總餘額將由於多種因素而開始變化：

發行和手續費收入

（餘額增加）

如果驗證者經常錯過區塊或證明（餘額減少），

則不活動洩漏。

在惡意

行為的情況下削減（餘額減少）。

還有一個稱為

有效餘額

的概念，其上限為 32 ETH，並減少到低於此值的最接近的 1 ETH 增量（最小緩衝為 0。25 ETH）。例如：

如果質押者有 32 ETH 並獲得 0。5 ETH 的獎勵，他們的總餘額（紅色）是 32。5 ETH，但他們的有效餘額（綠色）仍然是 32 ETH。

如果質押者有 32 ETH，但在不活動懲罰中洩漏了 0。5 ETH，他們的總餘額（紅色）現在是 31。5 ETH，但他們的有效餘額（綠色）向下舍入為 31 ETH。

31。250 ETH 的總餘額將有 31 ETH 的有效餘額

31。249 ETH 的總餘額將有 30 ETH 的有效餘額

下圖顯示了積極參與 PoS 共識的總

有效餘額（綠色） 。

剩餘的

總餘額（紅色）

本質上是多餘的 ETH，可被視為非活躍質押的緩衝。目前，總有效餘額為 1335。7M ETH，大約 745k ETH 處於非活躍狀態（佔總數的 5。29%）。

然後，我們可以計算一個名為

Stake Effectiveness

的新指標，它以有效和總質押 ETH 之間的比率來捕捉這種平衡。目前有 5。29% 的質押 ETH 處於非活躍狀態，質押有效性已從創世時的 100% 下降到目前的 94。7%。這主要是由於驗證者賺取的收入推動平均驗證者總餘額超過 32 ETH。

我們還可以調查迄今為止聚合驗證者池所獲得的收入。在以太坊 PoS 共識中，發行率部分取決於質押的 ETH 數量，因此質押的人越多，每個驗證者的獎勵就越低。

到目前為止，這種情況已經發生，年化平均 ETH 收入從創世時的 3。65 ETH/年下降到今天的 1。42 ETH/年。考慮到存款合約本質上是一種方式（並且很少有驗證者離開池），這種獎勵稀釋幾乎完全是過去 18 個月中質押 ETH 數量增加的結果。

以 ETH 計價的 32 ETH 存款的年化收益率相應下降，從創世時的 15% 以上下降到今天的 4。44%。合併後，投資者可能會在成功升級中找到安慰，而額外的存款將使收益率進一步降低。

隨著 PoS 信標鏈和現有 PoW 以太坊鏈的執行，ETH 的總髮行量目前有兩個來源。自信標鏈創世區塊以來，PoS 鏈上共發行了 747k ETH，PoW 鏈上發行了 8。54M ETH。這相當於大約 8% 的 PoS 和 92% 的 PoW 的發行分配。

這也說明了 PoS 鏈目前是如何以相對於 PoW 鏈低得多的發行量執行的。

我們還可以對信標鏈存款的已實現價格進行評估，以及 Staking 獎勵對降低平均成本基礎的影響。實現價格的計算方法是將存入的 ETH 乘以當時的現貨價格，然後對質押的 ETH 總量取平均值。這提供了驗證者池的“平均存款價格”的估計值。

整個市場的以太坊實現價格（紫色）為 1,650 美元

，反映了流通 ETH 供應最後交易的平均價格。

所有信標鏈存款（紅色）的實際價格為 2,470 美元

，比市場平均水平高出 50%。這意味著質押代幣的未實現損失比普通 ETH 投資者大 33%。

信標鏈的已實現價格（包括質押獎勵）（藍色破折號）為 2,390 美元

，這代表質押者成本基礎的平均收益為 3。2%，但仍遠高於平均市場參與者。

這表明，儘管質押者以 ETH 計價的收益率平均增加了 3。2%，但 2022 年的熊市導致平均存款相對於存款價格顯著低於存款價格。這也凸顯了為什麼像 Lido 這樣的流動性 Staking 衍生品在 Staking 市場中獲得瞭如此大的份額。

雖然 PoW 鏈上的發行量相對穩定在每塊 2 ETH 左右（加上叔叔獎勵中的約 0。05 到 0。10 ETH），但隨著越來越多的驗證者進入池子，PoS 鏈上的發行量穩​步增加。每日 PoS 總髮行量已從約 340 ETH/天增加到目前的 1，623 ETH/天。

如果我們將每日透過 PoS 發行的 ETH 與 PoW 的比率進行比較，我們可以看到歸屬於 Beacon 鏈的 ETH 發行比例穩步上升。PoS 鏈在創世時有效地將 ETH 的淨髮行量增加了 2。8%，達到今天的 12。4% 以上。

最後，我們將尋求解決合併後最大的問題之一；PoS 發行量的減少以及 EIP1559 銷燬機制對 ETH 淨供應量的估計影響是什麼？下圖展示了自 2021 年 8 月 EIP1559 上線以來 ETH 每日發行量的兩條曲線：

當前狀況（橙色）

，在 PoW 和 PoS 鏈上都發生 ETH 發行，EIP1559 在 PoW 側燃燒活躍。除了幾天之外，ETH 供應量一直處於淨通脹狀態，自 7 月以來每天發行的 ETH 數量在 11。8k 到 14。3k 之間波動。

模擬條件（藍色）

，僅 PoS 信標鏈處於活動狀態，並且 EIP1559 位於 PoS 鏈上。這模擬瞭如果 Merge 與 EIP1559 一起釋出的市場可能會是什麼樣子，並且它顯示了一個明確的淨通縮系統，

直到 2022 年 7 月下旬，發行量穩定在每天 +500 到 +1，000 ETH 左右。

鑑於鏈上需求，因此目前天然氣價格非常疲軟，這突顯出，隨著天然氣費用壓力的任何有意義的回升，可以合理地預期 ETH 將成為淨通縮供應資產。

總結和結論

以太坊合併即將到來，是多年辛勤工作以及卓越的工程和研究努力的結晶。由於最近幾個月所有以太坊測試網都已成功完成合並，主網合併已正式安排，預計於 2022 年 9 月 15 日進行。

在本報告中，我們探討了以太坊新的權益證明共識機制的基本機制，以及我們如何研究信標鏈的網路效能。我們評估了信標鏈迄今為止的表現，並分析了驗證者存款、收入流以及對淨 ETH 供應動態的可能影響。

現在超過 11。2% 的 ETH 流通供應參與了 PoS 共識，這代表了以太坊社群的重要信任投票。我們可以期待一個成功的主網合併，並在未來分析新的迷人的權益證明共識機制。

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