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以太坊 2.0 网络的四项健康指标

曾汨   |     |   760 次阅读

有很多文章都介绍了该如何衡量以太坊 2.0 验证者的表现,却很少有文章提及该如何评估整个以太坊网络的健康状况。这里有几个重要指标,能为网络运营者以及想要参与以太坊网络的人(无论是运营节点还是直接成为验证者),提供有用的信息。在本文中,我们将给其中一些指标下定义,阐述它们的含义,其度量方式,以及如何用它们来辨别网络的健康度。

网络活性

什么是网络活性?它重要在哪儿?

网络活性这一指标用来衡量以太坊 2.0 区块链上新的区块多快能够得到敲定(finalized)。该指标的重要性在于,在一个区块还没有被敲定以前,它是有可能被替换的,因此区块中的转账也不能算到帐了。如果以太坊 2.0 区块链不能持续地赋予区块最终确定性,就无法实现为交易和状态提供不可篡改性的基本目标。

网络活性的分值区间为 0% 至 100% 。得分为 100% 表示区块能在协议允许的范围内以最快速度获得最终确定性(finalization);得分为 0% 表示区块经常得不到最终确定。如果网络活性是 0% ,无论验证者表现得多好,都会开始亏钱,因为整个网络无法为区块赋予最终确定性。

网络活性通常是 100% ,在验证者间网络通信不佳之时下降到 50% 。如果网络活性值下降到 50% 以下,就表明网络出现了严重问题。

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-图 1:网络活性值区间-

如何计算网络活性值?

网络活性值的计算公式如下:

$$网络活性值=max(1-4\frac{当前时段 - 2 - 最终确定时段}{100},0)$$

利用当前时间戳(current timestamp)和一些网络常量可以计算出当前时段(current epoch):

$$当前时段 = \frac{当前时间戳 - 创世块时间戳}{每时段秒数*每秒时隙数}$$

最终确定时段从活跃的以太坊 2.0 节点处获得。

参与率

什么是参与率?它重要在哪儿?

参与率这一指标用来衡量实际生成见证消息(attentation)的验证者在预期数量中的占比。该指标的重要性在于,参与率越低,每个实际参与的验证者所获得的奖励就越低,如果参与率过低的话,就会导致网络失去活性。

良好的参与率位于 80% 至 95% 之间。如果参与率降至 67% 以下,区块就无法得到敲定,网络活性也会开始下降。

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-图 2 :参与率区间-

如何计算参与率?

参与率的计算公式如下:

$$参与率=\frac{最后一个时段的见证消息数量}{正在参与见证的验证者数量}$$

值得一提的是,分子的值有多种不同的填法。可以是最后一个时段内区块中包含的见证消息数量,可以是节点所看到的最后一个时段内的见证消息数量,可以是来自最后一个时段的区块中包含的见证消息数量,等等。也可以用滞后的数据得到一个滞后的参与率,例如使用倒数第二个时段的相关数量。用来计算参与率的具体方法取决于用户及其可获得的数据。

正在参与见证的验证者(attesting validatior)指的是那些依据验证者生命周期被视为活跃、正在退出或遭受罚没的验证者。

预期验证者收益

什么是预期验证者收益?它重要在哪儿?

大多数验证者都是为了获得奖励而参与进来的。预期验证者收益指的是验证者履行职责一年可得到的预期收益,用预期可得 ETH 除以质押 ETH 数量所得的比例来衡量。

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-图 3 :验证者的最大收益值 vs. 提交证明的验证者总人数(估值)-

重要的是要理解一点,即使验证者完美地履行了自己的职责,其奖励也可能会因为 2 过低的参与率或是跌至 0% 的网络活性值而减少。因此,谨慎起见,预期验证者收益应该只占验证者最大收益值的一部分。例如,将上文所述的基础收益乘以参与率,可得出一个更具代表性的全网验证者收益估值,因为较低的参与率会降低所有验证者的预期收益。但是,鉴于网络参与率起伏很大,可以使用一个平均参与率来计算出更精确的代表值。即便如此,也只有可能计算出一个预期值,毕竟是这是一个前瞻性指标。

奖励水平是否算得上优厚,主要得看参与见证的验证者的成本。这里的成本是多种多样的,先要理解成本才能考虑奖励。值得注意的是,运行验证者节点的成本通常是用法币来计算的,而收益却是用以太币来计算的,因此需要用到一个兑换率。假设每个验证者每月的成本是 25 美元,ETH 的币价是 200 美元,则收益高低情况如下所示:

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-图 4 :扣除成本后的预期收益-

如何计算预期验证者收益?

预期验证者收益可以根据具体的验证者数量按照上图计算得出;提供见证消息的验证者人数可以从以太坊 2.0 节点处获得。

质押有效性

什么是质押有效性?它重要在哪儿?

质押有效性是一种衡量验证者的 ETH 质押量占比的指标。以太坊 2.0 使用一种叫做有效余额的指标来判断证明的权重,而且绝大多数验证者的权重都会打一个折扣,即,实际余额高于有效余额。例如,如果一个验证者的余额是 31.7 ETH ,有效余额是 31 ETH ,其中有 0.7 ETH 在验证者生成证明的过程中是无用的。随着验证者的实际余额发生变化,“无用” 的 ETH 数量也会发生变化,但是很少会等于 0 。

质押有效性的重要性在于,用来保护网络的 ETH 越多越好。就网络安全而言,那些被验证者锁定但是不能用于生成证明的 ETH 是一种浪费。另外,它对于每个质押者来说也很重要,因为收益是基于有效余额计算的,较低的质押有效性会降低他们从验证者运营中获得的预期收益。

据估计,以太坊 2.0 一经发布,质押有效性将在 90% 左右,基本上是稳定的,因为有的验证者亏钱,有的验证者赚钱。随着节点运营者学会如何更高效地运行其验证者节点,质押有效性就会下降,因为实际余额虽然没有上限,但是有效余额的上限是 32 ETH 。

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-图 5 :质押有效性区间-

如何计算质押有效性?

单个验证者的质押有效性的计算公式如下:

$$验证者质押有效性 =\frac{有效余额}{实际余额}$$

若想获得全网质押有效性,有效余额应取所有提供证明的验证者的有效余额之和,实际余额应取所有提供证明的验证者的实际余额之和。

$$网络质押有效性 =\frac{\sum_{v=0}^{n}有效余额v}{\sum_{v=0}^{n}实际余额v}$$

罚没风险

什么是罚没风险?它重要在哪儿?

罚没是以太坊 2.0 网络对验证者的终极制裁:验证者会被扣除一部分押金,并立即被逐出验证者池。但是,后一句中的 “部分” 取决于某个验证者被罚没之前和之后其它验证者的行为。同一时间遭到罚没的验证者人数越多,每个人所承担的罚金就会越高(欲知详情,请参见这篇文章)。

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-图 6 :罚金在押金中的占比-

可以预见的是,由于罚没机制很好理解,这一情况出现的概率会很低。这也使得这一指标的追踪变得更加有趣,一旦指标值过高,就表明网络遭到了攻击。如果罚没风险超过 15% ,即表明有大量节点遭到罚没,应该调查其原因。

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-图 7 :罚没风险区间-

如何计算罚没风险?

罚没风险的计算公式是:

$$罚没风险 =\frac{1}{32} +\frac{被罚没的押金总额 * 3}{用于生成见证消息的总余额}$$

要注意的是,这是一个估值。原因有以下两点:第一,罚没风险假定所有验证者的实际余额都是 32 ETH ,事实却并非如此;第二,被罚没的实际代价不仅取决于当前的罚没风险,还取决于罚没机制触发后 18 天内的风险,因为之前被罚没的验证者会被遗忘,又会出现新的验证者被罚没。

总结

这些指标提供了关于整个以太坊 2.0 网络的概要信息,可以帮助 ETH 持有者决定是否要参与质押,并管理其风险;可以支持运营者流畅运行其节点;还可以向用户显示,Eth2 网络正如预期那样运行。

(完)


原文链接: https://www.attestant.io/posts/defining-ethereum-2-network-metrics/
作者: Jim McDonald
翻译&校对: 闵敏 & 阿剑

本文由原作者授权 EthFans 翻译及再出版。


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