ETH:科普 | 以太坊2.0 的验证者有效余额是什么_以太坊

作者:?JimMcDonald

翻译&校对:?闵敏?&阿剑

来源：以太坊爱好者

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。

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。

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]

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

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：

欧科云链集团正式启动区块链科普行动“星途计划”:欧科云链集团于4月26日，正式宣布启动了区块链科普行动——“星途计划”，行动包括将在全国范围展开系列沙龙，加大力度推进区块链科普进机关、进国企、进校园等，联合政府部门、行业协会等共同构建起更加完善和有效的区块链科普教育生态，与此同时，直击区块链科普现存痛点，推出简单易懂的“秒懂区块链”公益短视频课。

该计划旨在全维度推动社会建立对产业更清晰的认知，与“鲲鹏计划”一道助力数字经济及区块链产业本身健康发展夯实“人才”和“产业认知”两大基础。[2021/4/26 20:59:37]

-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：

动态 | 报告：区块链等热点词促使童书科普百科类成交额同比增速最高:近日，京东图书与艾瑞咨询联合发布了《2019中国图书市场报告》。报告指出，AI、5G、区块链、机器人、VR、智能家居、AR这些热点词，不断点燃科技热潮，科技在改变大众生活的同时，也吸引了越来越多家长的关注，从小培养孩子对科技的兴趣和热爱。因此童书中科普百科类成交额同比增速最高，占比将近40%。[2020/1/8]

-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：

动态 | 人民日报官方微博科普区块链 强调区块链不等于比特币:人民日报官方微博今早发表9图科普区块链。其中涉及区块链的特点有：1、安全；2、不可篡改；3、可访问；4、无第三方。区块链对未来的影响：1、不需繁琐个人证明；2、看病避免反复检查；3、旅行消费更加便捷；4、交易无需第三方。同时强调，区块链不等于比特币。比特币只是区块链技术的一种应用，区块链还有医疗卫生、食品安全、版权保护等诸多应用领域。[2019/10/28]

-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：

动态 | 币安科普MimbleWimble算法:币安官方推特今日发布隐私算法Mimblewimble的科普贴，在下方留言区大量网友留言猜测是否是基于 Mimblewimble算法的隐私币Grin或者Beam即将登陆币安交易所，其中猜测Grin的呼声更高。[2019/9/2]

-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：

-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。

1、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。

2、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。

3、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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