以太坊合并宣布完成！你必须知道的两个PoS概念

时间：2023-03-14

以太坊即将合并，完成从工作量证明（Proof-of-Work）到权益证明（Proof-of-Stake）的协议升级。合并已宣告完成。

无需多言，合并引入了许多新的术语和观点，我们都要熟悉了解。在本周文章中，我们将进一步迈向后合并时代，并对两个即将在行业对话中出现的概念展开阐述。

大多数人需要花多少时间来适应PoW的逻辑，对此我们似乎已经不记得了。自然，我们也要花上些时间来理解权益证明PoS。权益证明的前提是，通过精心设计的激励机制（奖惩结合），你可以提供与工作量证明相同的功能，而无需依赖能源密集的计算。众所周知，随着权益证明的出现，以太坊系统将变得更加复杂。PoS的关键是奖惩机制，它精确地平衡了验证者的利益，以符合一个公平、去信任、抗审查的加密经济系统。

那么这些奖励和惩罚究竟是如何分配的呢？验证者被委托的职责必须得到及时、适当的履行。这些职责包括为信标链提议一个区块，这是最大的奖励来源；尽管单个质押者每年只能获得大约6次这样的奖励，但却占质押者奖励的12.5%左右。还包括证明区块的职责，证明区块会带来更小但更频繁的奖励，占质押者收益的比例也更大，总共约84.4%。提议区块的机会是概率性的，能够对验证者收益带来显著差异，而证明区块是更有规律的，并且每个epoch（32个slot）上的所有活跃验证者都只有一次证明机会。最后，约3%的收益来自参加同步委员会。这些奖励是用新铸造的ETH支付的。

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年均预计区块提议数量（424,043个验证者）

如果说以太坊的提议和证明奖励是胡萝卜，那么惩罚和罚没就是大棒。“罚没”和“惩罚”是经常互换使用的。然而，它们的意图和影响却截然不同。

惩罚措施是为了激励验证者及时履行职责而设定的，并不是为了惩罚恶意行为而设计的，目的只是惩罚一直不活动无证明产生的验证者。关键一点是，错过提议并不会受到任何惩罚，付出的代价只是机会成本。然而，这却拉大了验证者的预期收益差异，特别是因为大多数验证者肯定会由于停机、网络问题、客户端bug或其他问题而时不时地未能履行他们的职责。

罚没只适用于那些会威胁到以太坊功能和完整性的行为。如果用户为一个slot（槽）提议两个冲突区块，那么他们在以太坊上的质押资金可能会被罚没，当用户错误配置冗余质押服务器时会出现这样的错误。最后，如果质押者不能以正确和及时的方式证明检查点，他们可能会被罚没，尤其是当他们的证明历史很糟糕的时候。此外，如果一个质押者在其他罚没事件发生的18天内遭到罚没，他们可能会受到关联惩罚，并损失更大比例的资金。例如，如果3%的验证者受到罚没攻击，在Bellatrix硬分叉后，每个验证者可能被罚3 × 3%=9%的质押ETH（最低32 ETH质押额时为2.88 ETH），其中3是一个常数。尽管每个质押者都应该关注罚没，但如果他们举报见证了罚没的发生，就会得到奖励，称为举报人奖励。然而，并不会出现通货膨胀，因为他们所见证的罚没总是会消耗他们更多的ETH。

PoS的设计旨在实现的最关键的变化之一是为以太坊区块链带来最终确定性（Finality）。最终确定性（Finality）是一个属性，一旦交易被包含在区块中即被视为最终交易。最终确定性（Finality）使用户对其交易的经济确定性更加确定无疑。在PoW下，更长的链为用户提供了更大的信心，因为还原历史交易会变得越来越难。但是，接收方可以自己决定自己的“最终确定性（Finality）”。例如，交易所Kraken目前需要20个区块确认以太坊存款（14秒的区块时间下约需5分钟）。PoW机制下的用户必须使用这种概率函数来降低交易回滚的风险，以太坊则将在给定的一段时间后为最终区块提供更强大的定义。

我们可以很容易地使用叔块上的数据将其与以太坊当前的PoW前景进行比较，叔块包含有效的PoW解决方案，但在网络传播的竞赛中败下阵来。尽管如此，它们在使用以太坊启动的叔块机制解决PoW问题时所付出的努力和精力得到了回报。以太坊的叔块率允许我们（稍有不精确）衡量用户在进行交易时可能出现的不确定性。从本质上说，用户可能会在他们认为是最终交易的交易中交换高价值的商品，结果发现他们的交易只是叔块交易的其中一个，还没有进入到主链。

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以太坊叔块率

叔块是以太坊设计的一部分，以达到快速的出块时间。此外，叔块通过其矿工完成的工作对主链的安全性做出贡献，即使叔块中包含的交易可能没有包含在区块中。这通常不会产生问题，因为交易会直接返回到下一个区块中可用的交易池。然而，对于想要最终确定其交易确实是最终交易的商人来说，这样并不理想。

虽然没有PoW链能以完全相同的方式提供最终确定性（Finality），但一旦以太坊过渡到权益证明，将能够提供非常强大的保证，确保一个区块（以及其中包含的所有交易）将是最终的。当至少三分之二的活跃验证者确认了2个epoch时，以太坊信标链（共识层）就达成了最终确定性（Finality）。Epoch时长为6.4分钟，包含32个slot，每个slot间隔时间12秒，所以最终结果大约在12.8分钟之后达成。之所以选用这些精确的设计特性是为了在网络的去中心化和最终确定性（Finality）的合理等待时间之间进行最优化权衡。

想要在合并后的以太坊中还原一个最终确定的区块，将会有三分之一的验证者必须遭受罚没失去他们的全部质押资金，这为用户提供了一个强大的最终确定性（Finality）。然而，这种强化的确定性伴随着代价：12.8分钟比大多数交易所和其他用户在以太坊PoW实践中确定最终确定性（Finality）的约5分钟要长得多。但最终，最终确定性（Finality）是推动权益证明和以太坊向前发展的设计考虑因素之一。减少“单槽最终确定性（Finality）”下的最终确定性（Finality）时间是以太坊发展路线图上一个活跃的研究领域。

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