Före sammanslagning: Analysera Ethereum Beacon Chain

---

Denna rapport släpptes som ett samarbete mellan Glassnode och CoinMarketCap Research, och du får ladda ner PDF-versionen av rapporten här.

---

Ethereum Merge är en av de mest imponerande tekniska bedrifterna som ägt rum inom kryptovalutaindustrin, och evenemanget närmar sig med stormsteg. Sammanslagningen markerar slutet på många år av forskning, ingenjörskonst och utveckling, och kommer att övergå Ethereum-blockkedjan från Proof-of-Work till en Proof-of-Stake-konsensusmekanism.

På många sätt kan denna händelse betraktas som motsvarigheten till att byta ut motorn på ett jetplan på 200 miljarder dollar, som också bär på hundratals miljarder dollar i finansiell infrastruktur, samtidigt som den reser i full fart.

Sammanslagningen har formellt planerats att äga rum vid en total terminalsvårighet på 58.75e21, vilket beräknas ske den 15 september 2022. Med sammanslagningsdatumet bara några dagar bort, kommer den här rapporten att introducera en uppsättning nya mätvärden för att hjälpa till att förstå Ethereum Proof-of-Stake-systemet, och kommer att profilera prestandan för Beacon Chain sedan tillkomstblocket den 1 december 2020.

Terminalens totala svårighetsgrad har satts till 58750000000000000000000.

Detta innebär att ethereum PoW-nätverket nu har ett (ungefär) fast antal hashs kvar att gruva.https://t.co/3um744WkxZ förutspår att sammanslagningen kommer att ske runt den 15 september, även om det exakta datumet beror på hashrate. pic.twitter.com/9YnloTWSi1

- vitalik.eth (@VitalikButerin) Augusti 12, 2022

Blockproduktion och deltagande

Blockproduktionsprocessen på Beacon Chain har några ytterligare steg än en motsvarande Proof-of-Work-kedja. I ett PoW-system är gruvarbetare ansvariga för blockkonstruktion och sänder sedan sitt vinnande block till ett nätverk av noder, som sedan validerar att de inkluderade transaktionerna och blockmallen uppfyller konsensusreglerna.

I Ethereum PoS-systemet går blockproduktion och validering igenom följande steg:

• PoS-blockkedjan är konstruerad av en serie slots, som sker med ett genomsnittligt intervall på 12 sekunder. Varje lucka representerar en möjlighet för en validerare att bygga och föreslå ett block.
• Varje sekventiell uppsättning av 32 platser (6.4 minuter) är grupperade i en Epok.
• En uppsättning av 128 validerare väljs ut av protokollet för att bilda en kommitté för varje epok.
• En validator av denna kommitté är algoritmiskt utvald att Föreslå ett block i den kommande Spår.
• De återstående validerarna i kommittén tillhandahåller intyg att de föreslagna blockerade och inkluderade transaktionerna följer konsensusreglerna.
• Epoker slutförs sedan systematiskt av två tredjedelar av validatornätverket.

Beacon Chain genesis blocket var den 1 december 2020, och detta nya nätverk har nu varit i drift i 639 dagar (1.77 år) i skrivande stund. Kedjespetsen har överträffat blockhöjden 4,557,056 142,408 XNUMX och epokhöjden XNUMX XNUMX.

Varje slot kan ses som en möjlighet för ett block att produceras. I händelse av att validatorn som valts för blockproduktion är offline, eller inte lyckas föreslå ett block, anses luckan vara missade. Hittills har totalt 41,389 0.908 slots missats, vilket motsvarar bara XNUMX% av det totala antalet slots hittills.

Det finns andra tillfällen där ett block avvisas av de attesterande validerarna, eller resulterar i en naturligt förekommande gaffel. Dessa block kallas föräldralösa, och representerar en alternativ version av blockhistorik som inte följdes av majoriteten av nätverket. Bara 5,017 0.110 föräldralösa block har producerats på Beacon Chain hittills, vilket står för bara XNUMX % av platserna.

Det är önskvärt att blockkedjan bibehåller en hög grad av tillförlitlighet, vilket är resultatet av hög drifttid för validatornoden, vilket leder till väldigt få missade block. Vi kan mäta den sammanlagda nätverksprestandan med hjälp av Deltagandegrad metrisk, vilket är förhållandet mellan antalet framgångsrikt producerade block (dvs inte missat) och det totala antalet tillgängliga platser.

Den blå kurvan nedan visar den uppmätta deltagandegraden för varje epok och kan ses generellt vara högre än 96 %. Den röda kurvan visar sedan det dagliga genomsnittet, som konsekvent har nått 99 %+ deltagande, särskilt sedan marknadspriset ATH i november 2021. Detta visar att validerare på Beacon Chain hittills konsekvent är online och producerar block när de tilldelas en slot.

Vi kan också mäta det totala antalet atteströster som avgivits av den kommitté av validatorer som kvitterar på de producerade blocken. Varje intyg är faktiskt ett "ja"-röst för att inkludera det senaste föreslagna blocket i spetsen av blockkedjan.

Med ett genomsnittligt slotintervall på 12 sekunder, och 127 verifierande validerare, bör vi förvänta oss ett stabilt dagligt intygsantal på mellan 783 914 och 2021 800 intyg per dag. Sedan augusti XNUMX har de totala dagliga intygen faktiskt stabiliserats inom detta intervall, med cirka ~XNUMX XNUMX intygsröster per dag.

Validatorer ersätter gruvarbetare

I Ethereum PoS-konsensussystemet ersätts gruvarbetare av validerare, som måste sätta in en insats på 32 ETH för att kunna delta i protokollkonsensus. Ethereum Beacon Chain-depositionskontraktet lanserades i början av november 2020, vilket gör det möjligt för tidiga användare att deponera ETH och hjälpa till att sätta fart på Beacon Chain.

Det första steget av Beacon Chain-färdplanen var Fas 0, där ett lägsta tröskelvärde på 524,288 6 ETH krävdes i depositionskontraktet innan Genesis-blocket kunde produceras. Det är viktigt att notera att insättningar var (och fortfarande är) enkelriktade, med ETH som inte kunde dras tillbaka från insättningskontraktet förrän Shanghai-uppgraderingen, som för närvarande förväntas vara klar 18 till XNUMX månader efter sammanslagningen.

Även om insättningar till en början var långsamma med att starta, nåddes fas 0-tröskeln på ett övertygande sätt den 24 november 2020, då en snabb ökning av samhällets förtroende slog till en vecka före det planerade datumet.

Under de senaste 639 dagarna har ETH-insättningar fortsatt att strömma in i Beacon Chain-kontraktet, allt eftersom utvecklingen fortskred, insatsinfrastrukturen ökade och samhällets förtroende växte. En stabil baslinje på cirka 200 till 250 avlagringar per dag har observerats sedan genesisblockeringen.

Det har varit fyra anmärkningsvärda perioder med högre insättningsinflöden än genomsnittet, med tre under tjurmarknaden 2020-21, och den senaste i februari-maj 2022. Insättningarna har avtagit efter kollapsen av LUNA-UST-projektet, som hade en marknadsövergripande negativ inverkan på tokenpriser och förtroende.

Totalt har investerare genomfört över 418,527 32 insättningar av de XNUMX ETH-insatser som krävs för att ställa in en validator. Även om detta återspeglar antalet unika validerare på konsensusnivå, är det viktigt att notera att operatörer av dessa valideringsnoder kan förvara, vara värd för och underhålla flera validatorer samtidigt, så detta mått mäter inte antalet unika validerande enheter.

Operatörer av likvida insatsderivat som Lido och Rocketpool, centraliserade börser som Coinbase, Binance och Kraken, och även individuella solo-insatsare kan använda flera validatorer samtidigt.

Den totala volymen av ETH som satsas på Beacon Chain har nu passerat 13.409 M ETH, vilket motsvarar 11.22 % av det cirkulerande utbudet. Beacon Chain-depositionskontraktet är nu en av de största leveranskoncentrationerna på Ethereum-nätverket. Den totala Beacon Chain-insatsen kan meningsfullt jämföras med ETH i alla smarta kontrakt som har 27.0 % av utbudet och centraliserade börser som har 16.8 % av utbudet.

Denna stora volym av ETH som deponerats i Beacon Chain är en signal om förtroende för sammanslagningens framgång från Ethereum-gemenskapen och investerare.

Vi kan dela upp de olika poolerna av insatt kapital för att bättre klassificera saldot som innehas av insatspooler, börsoperatörer och andra okända eller soloaktörer.

• Lido (röd) är den största enheten i insatsnätverket, som driver validatorer som står för över 4.164 miljoner ETH och representerar 31.1 % av valideringspoolen.
• Topp 3 utbyten (orange) inkluderar Coinbase, Kraken och Binance, som har en sammanlagd insats på 3.565 miljoner ETH och står för 26.6 % av valideringspoolen.
• Alla andra insatsleverantörer (lila) står för ytterligare 1.269 miljoner ETH och 9.5 % av valideringspoolen. Om vi ​​kombinerar alla dessa ovan nämnda insatspooloperatörer representerar de en andel på 8.998 miljoner ETH och driver 67.1 % av valideringspoolen.
• Solo-Stakers och Okänd (grön) värd för de återstående 4.411M ETH, som står för knappt en tredjedel av valideringspoolen (32.9%).

Diagrammet nedan visar denna uppdelning i relativa termer, där vi kan se att insatsleverantörer snabbt blev ganska dominerande i valideringspoolen, där Lido såg den mest anmärkningsvärda tillväxten. Detta är sannolikt resultatet av en kombination av faktorer, inklusive men inte begränsat till:

• Teknisk overhead krävs för att driva en solo-staking validator.
• Bekvämlighet och riskdelegering till professionella insatstjänster.
• Investerare med mindre än de nödvändiga 32-ETH som slår samman sin andel.
• Möjlighet att tokenisera och sedan handla, eller använda som säkerhet i DeFi med insatsderivat som Lido, Rocketpool och mer nyligen Coinbase med cbETH-produkten.

Intressant nog har 'Solo Staker och Unknown'-kohorten (grön) ökat sin dominans något, till synes efter kollapsen av LUNA-UST. Insatsleverantörsdominansen nådde en topp på 69.5 % och har sedan dess minskat till 67.2 %.

Även om insättningskontraktet för Beacon Chain är en enkelriktad gata för tillfället, kan valideringar fortfarande tas bort från insatspoolen via två mekanismer:

1. Frivillig utgång (blå) där en validator väljer att sluta delta i konsensus och går in i utgångskön. Dessa validerare föreslår eller intygar inte längre blockeringar, men ETH-insatsen kan ännu inte dras tillbaka.
2. Skärning vid illvilligt beteende där protokollet tvingar ut en validerare från poolen för felaktigt beteende som att föreslå eller intyga ogiltiga blockeringar, eller icke-konsensus kedjedelning.

Hittills har endast 67 validerare frivilligt lämnat poolen, och 167 slashing-händelser har ägt rum. Ytterligare utredning krävs för att bedöma om det rörde sig om fall av tekniska tester under utvecklingsprocessen, eller äkta skadliga händelser.

Validatorprestanda och intäkter

Validatorer måste initialt sätta in en insats på 32 ETH för att starta en validerare, och kommer att kastas ut från protokollet om deras saldo faller under 16 ETH (vid inaktivitetsläckage eller slashing). När en validator har angett protokollet kommer deras totala ETH-saldo att börja ändras på grund av ett antal faktorer:

• Omsättning tjänat från emission och avgifter (saldoökning)
• Inaktivitetsläcka om validatorer ofta missar block eller attester (saldo minskar).
• slashing vid illvilligt beteende (balansen minskar).

Det finns också ett begrepp som heter Effektiv balans, som är begränsad till 32 ETH på uppsidan, och minskar till närmaste 1 ETH-steg under detta (med en minsta buffert på 0.25 ETH). Till exempel:

• Om en staker har 32 ETH och tjänar 0.5 ETH i belöningar, är deras totala saldo (röd) 32.5 ETH, men deras effektiva saldo (grön) är fortfarande 32 ETH.
• Om en staker har 32 ETH men läcker 0.5 ETH i inaktivitetsstraff, är deras totala saldo (röd) nu 31.5 ETH, men deras effektiva saldo (grön) avrundas nedåt till 31 ETH.
• Ett totalt saldo på 31.250 31 ETH kommer att ha ett effektivt saldo på XNUMX ETH
• Ett totalt saldo på 31.249 30 ETH kommer att ha ett effektivt saldo på XNUMX ETH

Diagrammet nedan visar aggregatet Effektiv balans (grön) som aktivt deltar i PoS konsensus. De återstående Totalt saldo (röd) är i huvudsak överskott av ETH som kan betraktas som en buffert av inaktiv insats. För tillfället är det totala effektiva saldot 13.357 M ETH, och runt 745 5.29 ETH är inaktivt (XNUMX % av totalen).

Vi kan sedan beräkna ett nytt mått som kallas Insatseffektivitet som fångar denna balans i förhållandet mellan effektiv och total insats ETH. Med 5.29 % av insatsen ETH för närvarande inaktiv, har insatsens effektivitet minskat från 100 % vid tillkomsten till 94.7 % för tillfället. Detta kommer till stor del att bero på intäkter från validatorer som pressar det genomsnittliga totala saldot för validatorer över 32 ETH.

Vi kan också undersöka intäkterna från den samlade valideringspoolen hittills. I Ethereum PoS-konsensus är emissionshastigheten delvis beroende av mängden ETH som satsas så att ju fler som satsar, desto lägre blir belöningen per validator.

Detta har utspelat sig hittills, med den årliga genomsnittliga ETH-intäkten som har minskat från 3.65 ETH/år vid tillkomsten till 1.42 ETH/år idag. Med tanke på att insättningskontraktet i huvudsak är ett sätt (och väldigt få validerare har lämnat poolen), är denna belöningsutspädning nästan helt ett resultat av den ökande volymen insatt ETH under de senaste 18 månaderna.

Den årliga ETH-denominerade avkastningen på en insättning på 32 ETH har minskat i enlighet med detta och sjunkit från över 15 % vid tillkomsten till bara 4.44 % idag. Efter sammanslagningen är det troligt att investerare kommer att finna tröst i den framgångsrika uppgraderingen, och ytterligare insättningar kommer att driva denna avkastning ännu lägre.

Med både PoS Beacon Chain och de befintliga PoW Etheruem-kedjorna i drift har den totala emissionen av ETH för närvarande två källor. Sedan Beacon Chain genesis-blocket har totalt 747k ETH utfärdats på PoS-kedjan och 8.54M ETH på PoW-kedjan. Detta motsvarar en emissionsdelning på cirka 8 % PoS mot 92 % PoW.

Detta visar också hur PoS-kedjan för närvarande fungerar med betydligt lägre emissioner jämfört med PoW-kedjan.

Vi kan också utföra en bedömning av det realiserade priset på Beacon Chain-insättningar, och vilken effekt insatsbelöningar har haft på att sänka den genomsnittliga kostnadsbasen. Det realiserade priset beräknas genom att multiplicera den deponerade ETH:n med spotpriset vid den tidpunkten, och sedan ta ett genomsnitt över den totala insatsade ETH:n. Detta ger en uppskattning av det "genomsnittliga insättningspriset" för valideringspoolen.

• Ethereums realiserade pris för hela marknaden (lila) är $1,650 XNUMX, vilket återspeglar det genomsnittliga priset till vilket den cirkulerande ETH-leveransen senast genomfördes.
• Realiserat pris för alla Beacon Chain-insättningar (röd) är $2,470 XNUMX, vilket är 50 % högre än genomsnittet för marknaden. Detta innebär att insatta mynt har en orealiserad förlust som är 33 % större än den genomsnittliga ETH-investeraren.
• Realiserat pris för Beacon Chain inklusive insatsbelöningar (blått streck) är $2,390 XNUMX, vilket representerar en genomsnittlig fördel på 3.2 % av kostnadsbasen för aktörer, men som fortfarande ligger långt över den genomsnittliga marknadsaktören.

Detta visar att trots att aktörer tjänar ytterligare 3.2 % i ETH-denominerad avkastning i genomsnitt, har björnmarknaden 2022 resulterat i att den genomsnittliga fyndigheten är betydligt under vattnet i förhållande till deras insättningspris. Detta belyser också varför likvida insatsderivat som Lido fick en så betydande andel av insatsmarknaden.

Medan emissionen på PoW-kedjan har legat relativt stabil på omkring 2 ETH per block (plus ~0.05 till 0.10 ETH i farbrorbelöningar), har emissionen på PoS-kedjan ökat stadigt när fler validerare gick in i poolen. Den totala dagliga PoS-emissionen har ökat från cirka 340 ETH/dag till 1,623 XNUMX ETH/dag för närvarande.

Om vi ​​tar ett förhållande mellan den dagliga ETH-emissionen via PoS och PoW kan vi se att andelen ETH-emissioner som tillskrivs Beacon Chain stadigt har ökat. PoS-kedjan har effektivt ökat nettoutgivningen av ETH med 2.8 % vid genesis, till över 12.4 % idag.

Slutligen kommer vi att försöka ta itu med en av de största frågorna efter sammanslagningen; vad kommer den uppskattade effekten på nettoförsörjningen av ETH att bli med den kombinerade minskningen av PoS-utgivningen och EIP1559-förbränningsmekanismen? Diagrammet nedan visar två kurvor för daglig ETH-emission sedan EIP1559 gick live i augusti 2021:

• Nuvarande skick (orange), med ETH-utgivning som sker på både PoW- och PoS-kedjorna, med EIP1559-brännan aktiv på PoW-sidan. Bortsett från en handfull dagar har ETH-utbudet varit nettoinflatoriskt, och pendlat mellan cirka 11.8k och 14.3k ETH utfärdat per dag sedan juli.
• Simulerat skick (blått), med endast PoS Beacon Chain aktiv, och med EIP1559 live på PoS-kedjan. Detta simulerar hur marknaden kan ha sett ut om sammanslagningen skickades med EIP1559, och den visar ett tydligt nettodeflationssystem fram till slutet av juli 2022 där emissionen stabiliseras runt +500 till +1,000 XNUMX ETH/dag.

Med tanke på efterfrågan på kedjan, och därmed gaspriserna är mycket låga för närvarande, belyser detta att med någon meningsfull ökning av gasavgiftstrycket, kan ETH rimligen förväntas bli en deflationär nettotillgång.

Sammanfattning och slutsatser

Ethereum-fusionen närmar sig med stormsteg och är kulmen på många års hårt arbete och anmärkningsvärda ingenjörs- och forskningsinsatser. Med alla Ethereum-testnät som nu framgångsrikt har slutfört sammanslagningen under de senaste månaderna, har huvudnätssammanslagningen formellt planerats och beräknas till den 15 september 2022.

I den här rapporten utforskade vi den grundläggande mekaniken i Ethereums nya Proof-of-Stake-konsensusmekanism, och hur vi kan studera nätverksprestanda för Beacon Chain. Vi utvärderade prestandan för Beacon Chain hittills och profilerade valideringsinsättningar, intäktsströmmar och möjliga implikationer på ETH-leveransdynamiken.

Med över 11.2 % av ETH:s cirkulerande utbud som nu deltar i PoS-konsensus, representerar det en betydande förtroendevotum från Ethereum-gemenskapen. Vi kan se fram emot en framgångsrik sammanslagning av huvudnätet och att analysera den nya och fascinerande konsensusmekanismen Proof-of-Stake in i framtiden.

---