科普：Eth2 的验证者有效余额是什么

编者按：本文来自以太坊爱好者，作者：JimMcDonald，翻译&校对:闵敏&阿剑，Odaily星球日报经授权转载。权益证明

对于所有区块链来说，核心竞争力都是保证自身安全性的能力。在一条安全的链上，交易是可验证的，且历史交易数据是不可篡改的，即，在区块链上，任何人都可以获得一笔历史交易的详细信息，并确保这些信息没有被伪造，且它不会在历史中被替换成另一笔交易或者被换了个发生的顺序。以太坊2.0保护自身的方式是让个人运行验证者客户端。验证者会执行一个可以被视为投票的计算机进程：每当网络上创建出了一个新区块，都会有一组预定的验证者对其进行验证，判断这个区块内的交易是否有效，并将这个区块正确链接到前一个区块上。如果验证者认为这个区块有效，就会为其作证。如果一个区块从验证者那里得到了足够多的“见证”，就会被放到主链上1。为了鼓励验证者积极表现，并避免出现验证者懒得给区块提供证明，或是有意在区块的有效性上撒谎的情况，他们的行为会被赋予货币奖励。在验证者激活验证者身份之前，需要向网络全额提交一笔32ETH的保证金；这就是验证者的初始余额。每过大约6.5分钟，网络就会衡量每个验证者的行为，并适当给予奖惩，算进验证者的余额里。奖金或罚金的具体金额取决于验证者的当前余额；余额较多的验证者提供证明所获得的奖惩较高，反之亦然。理解奖惩的概念非常重要：奖励用来鼓励那些促使网络达成共识的行为，而罚款用来惩罚那些妨碍网络达成共识的行为或是不作为。因此，为求利益最大化的验证者也将为整体网络带来最大收益。本文不对以太坊2.0的权益证明模型作详细说明。但是明白一点非常重要，就是每个验证者都有自己的余额，以太坊网络会根据他们履行职责的情况定期更新其余额情况。本文探索了验证者余额与奖惩之间的关系；如果有验证者想为网络做出贡献并获得相应回报，有几点是必须了解的。奖惩情况

稳定币crvUSD科普创新清算机制LLAMMA，可在抵押品价格下跌时逐步替换为稳定币:1月17日消息，Curve官方科普其稳定币crvUSD创新的清算机制LLAMMA，解释了LLAMMA通过AMM的特性进行针对债务人更友善的清算方式，让抵押品在价格下跌时逐渐转移成稳定币，让原本要清偿的债务有一定程度的稳定币可以偿还，同时在价格回稳时再逐渐把稳定币换回抵押品，而不是直接的触发清算导致债务人的亏损。

此前报道，2022年11月23日，去中心化交易平台CurveFinance开发者发布Curve即将推出的去中心化Stablecoin“crvUSD”的官方代码和白皮书。[2023/1/17 11:17:13]

如上文所述，履行了职责的验证者会获得奖励，不履行职责的验证者会得到惩罚。奖惩情况会反映在验证者的余额上，正如下图虚构的验证者余额变化情况所示：

民盟中央建议加速元宇宙科普和立法:3月4日消息，民盟中央已起草了《关于“元宇宙”技术发展的提案》，并将提交全国政协十三届五次会议。在提案中，民盟中央建议，在科普层面需加速知识传播，法律层面则需加快立法步伐。民盟中央拟提交的提案指出，目前，在新兴网络层面，相关政策法规相对缺失。“元宇宙”在未来将会带动形成全新的网络形态，当遇到突发舆情，全虚拟的环境、场景将更难进行源头追踪、问题疏导。因此建议应尽早加快立法研究，尽快形成与技术、市场发展相适应的治理模式和法律基础，全面提升我国社会治理的水平。建议组织相关部门，针对“元宇宙”相关需求、风险进行立法研究，并尽快发布。此前消息，民进中央拟向全国政协十三届五次会议提交《关于积极稳妥推进元宇宙技术和产业发展的提案》。建议推进元宇宙技术产业发展，建立相关监管治理体系。（华夏时报）[2022/3/4 13:37:12]

-图1：虚构的验证者余额变化情况-每隔一个时间段，网络都会对验证者的参与情况进行评估，然后相应给出奖惩，从而导致余额发生阶段性变化。图中的验证者既有表现良好获得奖励的时候，也有表现不佳得到惩罚的时候：

美国说唱歌手Megan Thee Stallion与Cash App合作发布比特币科普视频:美国说唱歌手Megan Thee Stallion与由Square开发的移动支付服务Cash App合作发布了一段名为“Bitcoin for Hotties”的视频。该视频从她的角度解释了什么是比特币，为什么比特币有价值等内容。Megan Thee Stallion在Instagram上拥有超过2410万粉丝，在 Twitter上拥有640万粉丝。（Bitcoin News）[2021/8/8 1:41:10]

-图2：奖惩的阶段性变化情况-图中并没有明确显示出不同阶段的奖惩变化情况。例如，相比时段12，时段5的惩罚要高得多，尽管这两个时段的余额都差不多。上图中有4个关键点值得我们进一步思考。第一个关键点位于时段3内，即下图标亮的部分：

-图3：奖惩金额减少-这个时候，验证者的余额已经跌至32ETH以下，奖惩力度也因为不明原因降低了。第二个关键点位于时段5内，即下图标亮的部分：

国务院：推进科普与区块链技术深度融合:为贯彻落实党中央、国务院关于科普和科学素质建设的重要部署，依据《中华人民共和国科学技术进步法》、《中华人民共和国科学技术普及法》制定《全民科学素质行动规划纲要（2021－2035年）》，其中要求实施智慧科普建设工程。推进科普与区块链等技术深度融合，强化需求感知、用户分层、情景应用理念，推动传播方式、组织动员、运营服务等创新升级，加强“科普中国”建设，强化科普信息落地应用，与智慧教育、智慧城市、智慧社区等深度融合。（新华社）[2021/7/10 0:40:52]

-图4：奖惩金额再度减少-这个时候，验证者的余额已经跌至31ETH以下，奖惩力度也因为不明原因再度降低了。第三个关键点位于时段9内，即下图标亮的部分：

-图5：奖惩金额没有像预期那样增长-这个时候，验证者的余额又涨回了31ETH，但是奖惩金额还是跟之前一样，并没有增加。第四个关键点是在时段18内，即下图标亮部分：

人大附中物理老师李永乐科普拜占庭将军问题和区块链:5月14日，人大附中物理老师、科普视频网红李永乐在其公众号发布视频《拜占庭将军问题是什么？区块链如何防范恶意节点？》。李永乐老师在视频中对拜占庭将军问题和区块链进行了讲解，他表示，拜占庭将军问题本质上指的是，在分布式计算机网络中，如果存在故障和恶意节点，是否能够保持正常节点的网络一致性问题。在近40年的时间里，人们提出了许多方案解决这一问题，称为拜占庭容错法。例如兰波特自己提出了口头协议、书面协议法，后来有人提出了实用拜占庭容错PBFT算法，在2008年，中本聪发明比特币后，人们又设想了通过区块链的方法解决这一问题。区块链通过算力证明来保持账本的一致性，也就是必须计算数学题，才能得到记账的权力，其他人对这个记账结果进行验证，如果是对的，就认可你的结果。与拜占庭问题比起来，就增加了叛徒的成本。[2020/5/14]

-图6：奖惩金额出现意外增长-这个时候，虽然验证者的余额没有超过特定金额，但是奖惩金额增加了。总而言之，这反映了奖惩金额的变化是杂乱无章的。要理解这些奖惩金额为什么会产生变化，需要了解什么是有效余额。什么是有效余额？

有效余额是根据每个验证者的当前余额和上一个有效余额计算得出的。它决定了每个验证者所能获得的奖惩金额。有效余额不可能超过32ETH。也就是说，就算验证者的余额有100ETH，有效余额也只是32ETH。有效余额只能是1ETH的倍数，小数点后面忽略不计。也就是说，假设验证者的余额是29.9999ETH，有效余额也只是29ETH。只有当验证者的余额比当前有效余额高1.5ETH的时候，有效余额才会增加。也就是说，在余额变化时，余额要上升到26.5ETH，其实际余额才会上升到25ETH。根据上述规则，验证者的有效余额变化情况如下图中的绿线所示：

-图7：当前余额和实际余额的对比-有效余额是源于设计和技术这两方面的需求。从设计层面来讲，将个人验证者的有效余额上限定在32ETH可以防止某个验证者对整条链状态的投票权重过大。从技术层面来讲，降低有效余额的变化频次可以让以太坊在低功率硬件上运行，因为有效余额的每一次变化都需要进行成本较高的计算。在了解了有效余额之后，就更能感知到奖惩金额的变化了。我们再回到上文提到的几个关键点：在时段3，验证者的余额跌至32ETH以下，因此根据第二条规则，其实际余额从32ETH跌至31ETH。奖惩金额是由实际金额决定的，因此奖惩力度变小。在时段5，验证者的余额跌至31ETH以下，因此根据第二条规则，其实际余额从31ETH跌至30ETH。奖惩金额是由实际金额决定的，因此奖奖惩力度进一步变小。在时段9，验证者的余额提高到了31ETH，但是没有达到上文第三条规则中提到的标准，因此有效余额不会上升。奖惩金额是由实际金额决定的，因此保持不变。在时段17，验证者的余额提高到了31.5ETH，因此根据第三条规则，有效余额从30ETH上升到了31ETH。奖惩金额是由实际金额决定的，因此奖惩数额变得更大。时段18的时候第一次出现奖励增加的情况。有效余额对验证的影响

验证者余额的少量变化就会对有效余额产生长远影响，因此要时刻跟进这一情况。如果验证者节点必须停机一段时间，那么正确计算时间也很重要，因为验证者所需缴纳的罚金不一定相同。一笔0.015ETH的罚金可能会让验证者的余额从30.020ETH跌至30.005ETH，对验证者的总体收益影响不大。然而，一笔0.015ETH的罚金可能会让验证者的余额从30.005ETH跌至29.990ETH，会对验证者的总体收益产生较大影响。验证者有效性

验证者有效性根据有效余额在总余额中的占比计算得出，是用来衡量有多少验证者余额用于见证的指标。举例来说，如果验证者的余额是31.9ETH，其有效余额就是31ETH，其有效性就是31/31.9，即97%。活跃验证者的有效性通常在95%到100%之间，这个比例越高，就越能增强网络安全性，并提高验证者奖励。如果有效性较低，则表明验证者离线的时间较长。追踪有效性是一种衡量验证者整体表现的简单方式。影响奖励的其它因素

本文简单展示了以太坊2.0验证机制，以此来解释有效余额的概念。以太坊2.0的实际奖惩系统将有效余额作为基础，但是具体的奖励金额取决于不同因素。例如，如果有验证者提议了一个区块，得到的奖励可能会高一点。如果有验证者掉线了，或是就区块链的状态存在分歧，奖励可能会低一点。总结

成功运行以太坊2.0的验证者节点需要了解很多技术因素，包括有效余额的概念。在一些关键时刻，例如，所得奖惩会对验证者的有效性产生长远影响之类的时刻，对验证者客户端进行主动管理会提高网络的总体安全性，也会影响验证者的奖励。要了解一个主体的资金管理能力而言，验证者有效性变化情况将会是一大关键指标。注1：实际上，网络衡量的不仅是见证消息的数量，还有其累积权重：见证消息的权重等于相应验证者的有效余额。

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