科普：以太坊 2.0 网络的四项健康指标

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。

声音 | 上海股交所总经理：区块链想要大规模发展要做好社会科普工作:金色财经报道，上海股交所总经理张云峰表示，区块链当前还处于一个“概念”的阶段，距离成熟应用，影响到百姓的日常生活还有很长的路要走。对于“区块链”和其会带来的社会和经济效果，沈阳应当持审慎的态度。区块链想要大规模发展，一方面要做好这项复杂技术的社会科普工作，加快社会大众对区块链的了解。另一方面，要充分发挥市场的作用，让企业用实实在在的技术创新，赋能实体经济的发展。[2019/11/17]

-图 1：网络活性值区间-

网络活性值的计算公式如下：

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）：

声音 | 浪潮集团云南分公司总经理：云南区块链产业发展需从“科普”到“专精”不断深化:据昆明日报消息，浪潮集团云南分公司总经理郑昕表示，云南区块链产业发展需从“科普”到“专精”不断深化。下一步，浪潮将继续加大云南农业产业高质量发展体系建设力度，重点以普洱茶等云南优势产业为切入点，打造云南“绿色、有机农产品高地”的品牌形象，并在此基础上，开展基于区块链的供应链金融服务，解决中小企业贷款难、贷款贵问题。[2019/11/11]

最终确定时段从活跃的以太坊 2.0 节点处获得。

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。

声音 | ETC Labs主管：科普教育是未来几年公链面临的巨大挑战:ETCLabs主管Darin Kotalik认为，科普教育是未来几年公链面临的巨大挑战，人们必须要对区块链有基本的认识，分清楚公链和私链的区别。[2019/8/25]

-图 2 ：参与率区间-

参与率的计算公式如下：

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。

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。

声音 | 中科院姚建铨：要加快推进区块链与物联网融合的科普 培训:据新华网消息，日前，在区块链与物联网融合发展峰会上，中国科学院院士姚建铨说，关注区块链技术里面的大数据，跟区块链技术结合起来进行测量和检测，能更好地提升激光清洗技术。姚建铨建议，无锡今后要加快推进区块链与物联网融合的科普、培训，正确引导广大人民群众对技术的认知；同时，建立专业、权威，但又普适、成套的理论体系和标准，以此切入区块链的实际应用。[2018/9/18]

-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。

中科院自动化研究所将面向大中小学生开展区块链等主题的科普讲座:5月21日，新华网讯，今年，中国科学院自动化研究所将举办第十四届“自动化之光”公众科学开放日活动。届时，自动化所将面向大中小学生分别开展《脑与智能》、《区块链技术与平行智能》、《大数据时代的视觉智能》、《动画真奇妙》等4个主题报告，用实例和生动的演示深入浅出地为大家揭示智能技术的原理和奥妙。[2018/5/21]

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：

-图 4 ：扣除成本后的预期收益-

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 在验证者生成见证消息的过程中是无用的。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 。

-图 5 ：质押有效性区间-

单个验证者的质押有效性的计算公式如下：

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。

罚没风险

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）。

-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。

-图 7 ：罚没风险区间-

罚没风险的计算公式是：

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。

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）

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