比特幣和PoS區塊鏈經濟模型分析

中級8/4/2024, 1:32:47 PM
本文探討比特幣和主要PoS區塊鏈的經濟模型。首先,它分析了比特幣的“關閉價格”概念及其計算方法,涉及比特幣的總供應量、挖掘機制和礦工收入。然後比較了像以太坊和Solana這樣的PoS區塊鏈的經濟模型,包括它們的代幣分發、通脹設計、鎖倉機制和流動鎖倉。文章最後總結了PoS相對於PoW的優勢,並強調了經濟模型對區塊鏈的長期運作至關重要。

讓我們從比特幣的關閉價格開始

最近,隨著Mt. Gox開始賠償比特幣,德國政府經常出售比特幣,比特幣價格一度跌破54,000美元(現已反彈至60,000美元以上),觸及了一些比特幣挖礦機的“停機價格”。

根據研究機構的說法,如果比特幣達到54,000美元,只有效率超過23W/T的ASIC挖礦機才能盈利,只有五種型號勉強能維持。這意味著如果比特幣價格跌破停機價格,一些風險承受能力較低的小型礦工可能會尋求退出並削減損失。當這些礦工退出時,他們通常會將比特幣換成現金,以較低的價格出售挖礦機,進一步導致比特幣價格下跌,這種現象被稱為“礦工投降”。

所謂的停機價格本質上是比特幣採礦機的成本價格。如何計算這個成本?要回答這個問題,我們必須先了解比特幣的經濟模型和PoW機制。

比特幣是預先編程的,總供應量為2100萬,每10分鐘挖掘大約一個區塊,獎勵礦工幾個比特幣。獎勵從每塊50比特幣開始,每210,000個區塊(大約每四年)減半一次。最近的減半事件發生在2024年4月23日,區塊高度為840,000,在每個區塊中將獎勵減少到3.125比特幣。除了區塊獎勵外,礦工還收集交易手續費,通常在每筆交易中收取0.0001至0.0005比特幣的手續費。手續費是市場調節的;比特幣交易越多,礦工越忙碌。如果交易手續費設置得太低,礦工可能會忽略這些交易。

當交易發生在比特幣網路上時,它們被放置在記憶體池(記憶體池)中。然後,礦工從記憶體池中選擇一組交易,並嘗試形成一個新區塊。為此,礦工需要在隨機數中找到特定值,並將該值與區塊數據相結合,以生成滿足網路難度目標的哈希值。這個過程是“挖礦”,第一個計算有效哈希值的人會正確記帳,即成功挖礦。難度目標是動態的,每 2016 個區塊(大約每兩周)調整一次,以保持平均區塊時間為 10 分鐘。因此,總網路哈希率越高,難度目標就越高。

上述提到的哈希率是比特幣挖礦機的挖礦能力,即每秒可以執行多少哈希碰撞。哈希率的單位通常是TH/s,即每秒10^12次哈希。總網絡哈希率約為630 EH/s,即每秒6.31*10^20次哈希。因此,每T的哈希率理論上可以挖掘810^(-7)比特幣每天。對於挖礦者來說,成本包括挖礦機的購買和運營費用,主要是電費。例如,Antminer S19 pro的額定哈希率為110 TH,額定功耗為3250瓦,因此每T的哈希率的日耗電量為0.709千瓦。電費因地區而異,以0.055美元/千瓦時計算,挖掘一個比特幣的成本約為50,000美元。以下是F2Pool的比特幣挖礦數據,與我的估計情況非常接近。

這些假設是基於總網絡哈希率為 630 EH/s。如果出現“礦工投降”,總網絡哈希率將下降,挖掘一個比特幣的成本也將下降。相反,如果比特幣價格上升,礦工發現有利可圖,總網絡哈希率將上升,挖掘一個比特幣的成本也將上升。

因此,比特幣的“關閉價格”實際上是市場調整和礦工動態的結果,都基於比特幣簡單而有效的經濟模型。

PoS下的經濟模型

在比特幣等PoW區塊鏈的經濟模型中,礦工是最重要的參與者。然而,在以太坊和Solana等PoS區塊鏈中,沒有礦工。那麼,它們的經濟模型是什麼樣的呢?

首先,我們需要了解 PoS 和 PoW 機制之間最大的區別在於,在 PoS 下,參與共識和區塊生產的節點有一個准入機制,通常是通過鎖倉來實現。在這種機制下,節點需要鎖定平台代幣的一定數量才有資格參與網絡共識。同時,平台會向這些節點發放平台代幣作為區塊獎勵,以激勵它們為網絡穩定做出貢獻。通過鎖倉參與網絡共識的節點通常被稱為驗證者。

其次,如果平台代幣無限期發行(例如以太坊和Solana),就需要考慮平台代幣的通脹問題。平台代幣的發行通常是通過驗證器區塊獎勵進行的,而燃燒通常是通過交易手續費進行的,以進行流動性恢復,例如被收回到項目金庫或在協議內燃燒。發行和恢復需要平衡,允許在短期內通脹或通縮,但避免長期通脹或通縮以維持經濟穩定性。

最後,還有平台代幣的功能。不像比特幣只能用於交易手續費,PoS平台代幣由於鎖倉區塊獎勵的利息功能。因此,一些平台還設計了委託權益證明,這可以減少平台代幣的流通供應量,有助於維持經濟穩定。我們通常所指的流動權益證明通常涉及基於委託權益證明的第三方協議,年化利率來自於權益證明區塊獎勵(和MEV)。

以太坊

以太坊網絡的初始供應量為7200萬,其中6000萬分配給2014年7月和8月參與眾籌銷售的人(平均價格約為每ETH 0.30美元),剩下的1200萬在2015年網絡啟動時平均分成兩半,其中一半分給83位早期貢獻者,另一半保留給以太坊基金會。以太坊網絡的當前總供應量約為1.2億。

2022年9月,以太坊從PoW過渡到PoS(合併),啟動了信標鏈(Beacon Chain)。以太坊網絡的通脹設計分為兩個階段:在過渡到PoS之前,每年發行約484萬ETH,通脹率約為4%;過渡到PoS後,每年發行約301萬ETH,通脹率約為2.5%。實際上,由於以太坊過渡到PoS後,由於EIP-1559每筆交易作為基本費用而燃燒部分ETH,以太坊大部分時間經歷通縮,平均通縮率為1.4%。

在以太坊網絡中,如果節點想要成為Beacon Chain上的驗證者,就需要抵押32個以太幣。抵押超過32個以太幣並不會增加驗證者在網絡上的權重。Beacon Chain的每個紀元有32個槽,每個槽大約持續12秒,生成一個區塊。以太坊通過紀元進行獎勵分配,從基本獎勵計算,這代表每個驗證者在每個紀元中在最佳條件下的平均獎勵。區塊的提議者可以獲得基本獎勵的1/8,剩餘的獎勵分配給投票者(前提是他們與其他驗證者的大多數一致投票)和同步委員會的參與者。獎勵分配取決於驗證者的有效餘額和活躍驗證者的總數。有關驗證者獎勵的詳細信息,讀者可以參考以太坊的Gaper共識,這是以太坊協議中最複雜的設計之一。

由於质押以太坊需要至少32个ETH,并且不支持将ETH委托给其他验证器,提取质押ETH需要27个小时的锁定期,这些规则给质押者带来了一定的障碍。因此,为了提供更用户友好的质押环境,市场上出现了流动质押代币(LST)协议。其原则是将ETH汇集在一起,绕过32个ETH的最低要求,由质押池处理操作并向用户提供质押证书,以参与其他DeFi应用,提高资本效率。

Lido,以太坊流動權益證明領域的行業領導者,已獲得了相當大比例的以太坊LST市場。Lido允許普通用戶通過Lido平台賭注任何數量的ETH,將賭注的ETH轉換成stETH,隨時可以兌換成ETH,解決了本地賭注的痛點。目前,以太坊網絡中有3254萬ETH被賭注,占總供應量的27%,Lido貢獻了980萬ETH,stETH代表了賭注ETH的30%。

Solana

Solana網絡的初始供應量為5億美元,其中38%分配給社區儲備基金,12.5%分配給團隊成員,12.5%分配給Solana基金會,餘下的37%分配給投資者。 Solana網絡的當前總供應量約為5.8億,流通量為4.6億,流通率約為80%。剩餘的20% SOL被投資者和團隊鎖定,最重要的解鎖事件將於2025年3月發生,釋放約4500萬代幣。

Solana的初始通脹率為8%,年減少率為-15%,長期通脹率為1.5%。

Solana網絡對驗證者沒有最低的權益證明金額要求,但驗證者的投票權和權益證明獎勵是根據其抵押金額按比例分配的。Solana網絡支持委託權益證明,用戶可以將其SOL委託給現有的驗證者來分享獎勵。委託權益證明並不意味著將SOL轉移給驗證者;SOL仍留在用戶的錢包中,這樣就像持有它們一樣安全。目前有1,500個驗證節點,平均年化利率約為7%。

驗證器執行驗證交易和提出區塊的工作:每當驗證器提交正確且成功的投票(這本身就是一筆交易,驗證器需要支付交易費用),他們就可以賺取積分。提出區塊並不會額外獲得積分;區塊獎勵只包括區塊中的交易費用,其中50%的費用作為區塊獎勵支付給驗證器,剩餘的50%會被銷毀。在一段時間內,驗證器會累積這些積分,然後可以在該期結束時“兌換”一定比例的SOL獎勵。從積分到獎勵的“兌換”是權益加權的,即驗證器根據他們的積分比例(所有驗證器積分的總和)獲得相應比例的SOL。

Solana 網絡中 LST(Liquid Staking Tokens)的狀態與以太坊顯著不同。Solana 網絡中超過 80% 的流通 SOL 被抵押,遠高於以太坊的 27%。然而,LST 只佔抵押供應的 6%(相比以太坊的超過 40%)。主要原因是 Solana 網絡原生支持委託抵押,而 DeFi 協議生態系統仍處於早期階段,這意味著像以太坊上的 Lido 這樣的產品在 Solana 上沒有同樣的問題需要解決。Jito 是 Solana 網絡上 LST 的領導者。Jito 將用戶的 SOL 委託給支持 MEV(Jito-Solana 驗證器客戶端)的驗證器節點並轉換為 JitoSOL,MEV 收益作為額外獎勵分配給抵押者。因此,Jito 平台的 APR 高於委託抵押,目前達到 7.92%,JitoSOL 佔抵押的 SOL 的 3%。

結論

在旨在長期運營的區塊鏈中,經濟模型是最重要的設計,毫無疑問。與比特幣代表的PoW區塊鏈的簡單而有效的經濟模型相比,以以太坊和Solana為代表的PoS區塊鏈的經濟模型通常非常複雜,它需要考慮抵押機制、激勵機制、通脹參數和代幣功能。

從新的區塊鏈經濟模型的角度來看,絕大多數採用了權益證明共識機制而不是工作量證明。除了權益證明更節能之外,原因還包括更好的吞吐量和交易確認時間,允許每秒處理更多交易。性能是區塊鏈實現大規模採用的基石。

以相同的成本,權益證明(PoS)也更安全且更容易從攻擊中恢復。這是因為驗證者是利益相關者:誠實的驗證者會得到獎勵,而惡意的驗證者則會受到懲罰。當然,最大的利益相關者將獲得最高的回報,這也可能導致財富集中問題。

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