區塊鏈:科普：以太坊 2.0 網絡的四項健康指標

有很多文章都介紹了該如何衡量以太坊 2.0 驗證者的表現，卻很少有文章提及該如何評估整個以太坊網絡的健康狀況。這里有幾個重要指標，能為網絡運營者以及想要參與以太坊網絡的人（無論是運營節點還是直接成為驗證者），提供有用的信息。在本文中，我們將給其中一些指標下定義，闡述它們的含義，其度量方式，以及如何用它們來辨別網絡的健康度。

網絡活性這一指標用來衡量以太坊 2.0 區塊鏈上新的區塊多快能夠得到敲定（finalized）。該指標的重要性在于，在一個區塊還沒有被敲定以前，它是有可能被替換的，因此區塊中的轉賬也不能算到帳了。如果以太坊 2.0 區塊鏈不能持續地賦予區塊最終確定性，就無法實現為交易和狀態提供不可篡改性的基本目標。

網絡活性的分值區間為 0% 至 100% 。得分為 100% 表示區塊能在協議允許的范圍內以最快速度獲得最終確定性（finalization）；得分為 0% 表示區塊經常得不到最終確定。如果網絡活性是 0% ，無論驗證者表現得多好，都會開始虧錢，因為整個網絡無法為區塊賦予最終確定性。

網絡活性通常是 100% ，在驗證者間網絡通信不佳之時下降到 50% 。如果網絡活性值下降到 50% 以下，就表明網絡出現了嚴重問題。

國務院：推進科普與區塊鏈技術深度融合:為貫徹落實黨中央、國務院關于科普和科學素質建設的重要部署，依據《中華人民共和國科學技術進步法》、《中華人民共和國科學技術普及法》制定《全民科學素質行動規劃綱要（2021－2035年）》，其中要求實施智慧科普建設工程。推進科普與區塊鏈等技術深度融合，強化需求感知、用戶分層、情景應用理念，推動傳播方式、組織動員、運營服務等創新升級，加強“科普中國”建設，強化科普信息落地應用，與智慧教育、智慧城市、智慧社區等深度融合。（新華社）[2021/7/10 0:40:52]

-圖 1：網絡活性值區間-

網絡活性值的計算公式如下：

利用當前時間戳（current timestamp）和一些網絡常量可以計算出當前時段（current epoch）：

動態 | 報告：區塊鏈等熱點詞促使童書科普百科類成交額同比增速最高:近日，京東圖書與艾瑞咨詢聯合發布了《2019中國圖書市場報告》。報告指出，AI、5G、區塊鏈、機器人、VR、智能家居、AR這些熱點詞，不斷點燃科技熱潮，科技在改變大眾生活的同時，也吸引了越來越多家長的關注，從小培養孩子對科技的興趣和熱愛。因此童書中科普百科類成交額同比增速最高，占比將近40%。[2020/1/8]

最終確定時段從活躍的以太坊 2.0 節點處獲得。

參與率這一指標用來衡量實際生成見證消息（attentation）的驗證者在預期數量中的占比。該指標的重要性在于，參與率越低，每個實際參與的驗證者所獲得的獎勵就越低，如果參與率過低的話，就會導致網絡失去活性。

良好的參與率位于 80% 至 95% 之間。如果參與率降至 67% 以下，區塊就無法得到敲定，網絡活性也會開始下降。

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]

-圖 2 ：參與率區間-

參與率的計算公式如下：

動態 | 區塊鏈技術入選科普雜志《科學美國人》2019十大突破性技術榜單:據新浪網今日新聞報道，美國科普雜志《科學美國人》公布 2019 十大突破性技術榜單。區塊鏈技術因在保障食品安全中的作用而上榜。 入選榜單具體原因：區塊鏈技術的發展應用將顯著改善食品污染源數據追蹤的困境。利用區塊鏈云端系統，食品制造商可以依次在計算機儲存各類過程的信息。[2019/9/29]

值得一提的是，分子的值有多種不同的填法。可以是最后一個時段內區塊中包含的見證消息數量，可以是節點所看到的最后一個時段內的見證消息數量，可以是來自最后一個時段的區塊中包含的見證消息數量，等等。也可以用滯后的數據得到一個滯后的參與率，例如使用倒數第二個時段的相關數量。用來計算參與率的具體方法取決于用戶及其可獲得的數據。

正在參與見證的驗證者（attesting validatior）指的是那些依據驗證者生命周期被視為活躍、正在退出或遭受罰沒的驗證者。

大多數驗證者都是為了獲得獎勵而參與進來的。預期驗證者收益指的是驗證者履行職責一年可得到的預期收益，用預期可得 ETH 除以質押 ETH 數量所得的比例來衡量。

金色財經獨家分析 監管機構、媒體、業界提示詐騙風險 區塊鏈科普道阻且長:新華社今日發文表示，近來“區塊鏈”類詐騙案件頻發，不法分子以“投資虛擬貨幣周期短、收益高、風險低”為借口，騙取用戶信任并誘使其轉賬進行投資。無獨有偶，同日消息，騰訊手機管家安全專家也提醒此類風險，并從技術上提出防騙建議。在美國，監管機構警示加密貨幣欺詐現象普遍承諾高收益而不披露潛在風險。金色財經獨家分析，不法分子假借新技術之名進行詐騙，一方面是抓住民眾趨利的心理，一方面反映出區塊鏈科普的欠缺。區塊鏈是新興科技和底層技術并有改變社會生產關系的潛力，應該進行系統性的科普教育，當前，部分大學已經開始設置了區塊鏈課程，但對于普通民眾仍然有科普的需求，人們應該了解到系統和正確的知識，不僅要了解區塊鏈的好，也要明確局限和弊端，以在高收益的誘惑下，保持清醒客觀。[2018/4/11]

-圖 3 ：驗證者的最大收益值 vs. 提交證明的驗證者總人數（估值）-

重要的是要理解一點，即使驗證者完美地履行了自己的職責，其獎勵也可能會因為 2 過低的參與率或是跌至 0% 的網絡活性值而減少。因此，謹慎起見，預期驗證者收益應該只占驗證者最大收益值的一部分。例如，將上文所述的基礎收益乘以參與率，可得出一個更具代表性的全網驗證者收益估值，因為較低的參與率會降低所有驗證者的預期收益。但是，鑒于網絡參與率起伏很大，可以使用一個平均參與率來計算出更精確的代表值。即便如此，也只有可能計算出一個預期值，畢竟是這是一個前瞻性指標。

獎勵水平是否算得上優厚，主要得看參與見證的驗證者的成本。這里的成本是多種多樣的，先要理解成本才能考慮獎勵。值得注意的是，運行驗證者節點的成本通常是用法幣來計算的，而收益卻是用以太幣來計算的，因此需要用到一個兌換率。假設每個驗證者每月的成本是 25 美元，ETH 的幣價是 200 美元，則收益高低情況如下所示：

-圖 4 ：扣除成本后的預期收益-

預期驗證者收益可以根據具體的驗證者數量按照上圖計算得出；提供見證消息的驗證者人數可以從以太坊 2.0 節點處獲得。

質押有效性是一種衡量驗證者的 ETH 質押量占比的指標。以太坊 2.0 使用一種叫做有效余額的指標來判斷證明的權重，而且絕大多數驗證者的權重都會打一個折扣，即，實際余額高于有效余額。例如，如果一個驗證者的余額是 31.7 ETH ，有效余額是 31 ETH ，其中有 0.7 ETH 在驗證者生成見證消息的過程中是無用的。隨著驗證者的實際余額發生變化，“無用” 的 ETH 數量也會發生變化，但是很少會等于 0 。

質押有效性的重要性在于，用來保護網絡的 ETH 越多越好。就網絡安全而言，那些被驗證者鎖定但是不能用于生成證明的 ETH 是一種浪費。另外，它對于每個質押者來說也很重要，因為收益是基于有效余額計算的，較低的質押有效性會降低他們從驗證者運營中獲得的預期收益。

據估計，以太坊 2.0 一經發布，質押有效性將在 90% 左右，基本上是穩定的，因為有的驗證者虧錢，有的驗證者賺錢。隨著節點運營者學會如何更高效地運行其驗證者節點，質押有效性就會下降，因為實際余額雖然沒有上限，但是有效余額的上限是 32 ETH 。

-圖 5 ：質押有效性區間-

單個驗證者的質押有效性的計算公式如下：

若想獲得全網質押有效性，有效余額應取所有提供證明的驗證者的有效余額之和，實際余額應取所有提供證明的驗證者的實際余額之和。

罰沒風險

罰沒是以太坊 2.0 網絡對驗證者的終極制裁：驗證者會被扣除一部分押金，并立即被逐出驗證者池。但是，后一句中的 “部分” 取決于某個驗證者被罰沒之前和之后其它驗證者的行為。同一時間遭到罰沒的驗證者人數越多，每個人所承擔的罰金就會越高（欲知詳情，請參見這篇文章）。

-圖 6 ：罰金在押金中的占比-

可以預見的是，由于罰沒機制很好理解，這一情況出現的概率會很低。這也使得這一指標的追蹤變得更加有趣，一旦指標值過高，就表明網絡遭到了攻擊。如果罰沒風險超過 15% ，即表明有大量節點遭到罰沒，應該調查其原因。

-圖 7 ：罰沒風險區間-

罰沒風險的計算公式是：

要注意的是，這是一個估值。原因有以下兩點：第一，罰沒風險假定所有驗證者的實際余額都是 32 ETH ，事實卻并非如此；第二，被罰沒的實際代價不僅取決于當前的罰沒風險，還取決于罰沒機制觸發后 18 天內的風險，因為之前被罰沒的驗證者會被遺忘，又會出現新的驗證者被罰沒。

這些指標提供了關于整個以太坊 2.0 網絡的概要信息，可以幫助 ETH 持有者決定是否要參與質押，并管理其風險；可以支持運營者流暢運行其節點；還可以向用戶顯示，Eth2 網絡正如預期那樣運行。

（完）

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