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合併如何影響 ETH 供應量

合併代表了 以太坊 網路在 2022 年 9 月從工作量證明 (PoW) 過渡到權益證明 (PoS)。ETH 的發行方式在過渡期間發生了變化。以前，新的 ETH 從兩個來源發行：執行層（即主網）和共識層（即信標鏈）。自合併以來，執行層上的發行量現在為零。讓我們來詳細分析一下。

ETH 發行的組成部分

我們可以將 ETH 的供應分為兩股主要力量：發行與銷毀。

ETH 的發行是創造以前不存在的 ETH 的過程。ETH 的銷毀是指現有的 ETH 被摧毀，將其從流通中移除。發行和銷毀的速率是根據幾個參數計算的，它們之間的平衡決定了以太幣最終的通貨膨脹/通貨緊縮率。

ETH issuance tldr

  • 在過渡到權益證明之前，礦工每天大約被發行 13,000 ETH
  • 根據總共約 1,400 萬 ETH 的質押量，質押者每天大約被發行 1,700 ETH
  • 確切的質押發行量會根據質押的 ETH 總量而波動
  • 自合併以來，只剩下每天約 1,700 ETH 的發行量，使新的 ETH 總發行量下降了約 88%
  • 銷毀：這會根據網路需求而波動。_如果_在特定的一天觀察到平均 Gas 價格至少為 16 Gwei，這將有效抵消發行給驗證者的約 1,700 ETH，並使當天的淨 ETH 通貨膨脹率降至零或更低。

合併前（歷史）

執行層發行

在工作量證明機制下，礦工只與執行層互動，如果他們是第一個解出下一個區塊的礦工，就會獲得區塊獎勵。自 2019 年的 君士坦丁堡升級 以來，這個獎勵為每個區塊 2 ETH。礦工發布 也會獲得獎勵，這些是有效但最終沒有進入最長/規範鏈的區塊。這些獎勵最高為每個叔塊 1.75 ETH，並且是_附加於_規範區塊發行的獎勵之外。挖礦過程是一項經濟密集型活動，在歷史上需要高水準的 ETH 發行量來維持。

共識層發行

信標鏈 於 2020 年上線。它由使用權益證明的驗證者（而非礦工）來保護。這條鏈是由以太坊使用者將 ETH 單向存入主網（執行層）上的智能合約來啟動的，信標鏈會監聽該合約，並在新鏈上將等量的 ETH 記入使用者的帳戶。在合併發生之前，信標鏈的驗證者並不處理交易，基本上只是對驗證者池本身的狀態達成共識。

信標鏈上的驗證者因證明鏈的狀態和提議區塊而獲得 ETH 獎勵。獎勵（或罰沒）會在每個紀元（每 6.4 分鐘）根據驗證者的表現進行計算和分配。驗證者獎勵顯著低於以前在工作量證明下發行的挖礦獎勵（每約 13.5 秒 2 ETH），因為營運驗證節點的經濟強度不高，因此不需要也不保證如此高的獎勵。

合併前發行量明細

ETH 總供應量：約 120,520,000 ETH（在 2022 年 9 月合併時）

執行層發行：

  • 估計為每 13.3 秒 2.08 ETH*：一年發行約 4,930,000 ETH
  • 導致通貨膨脹率約為 4.09%（每年 493 萬 / 總計 1.205 億）
  • *這包括每個規範區塊的 2 ETH，加上隨著時間推移來自叔塊的平均 0.08 ETH。還使用了 13.3 秒，這是在沒有任何影響下的基準區塊時間目標。（查看來源 (opens in a new tab)）

共識層發行：

  • 以總共 1,400 萬 ETH 的質押量計算，ETH 發行率約為每天 1,700 ETH（查看來源 (opens in a new tab)）
  • 導致一年發行約 620,500 ETH
  • 導致通貨膨脹率約為 0.52%（每年 62.05 萬 / 總計 1.193 億）

總年化發行率（合併前）：約 4.61% (4.09% + 0.52%)

約 88.7% 的發行量流向了執行層上的礦工 (4.09 / 4.61 * 100)

約 11.3% 發行給了共識層上的質押者 (0.52 / 4.61 * 100)

合併後（現今）

執行層發行

自合併以來，執行層的發行量為零。在升級後的共識規則下，工作量證明不再是有效的區塊生產方式。所有執行層活動都被打包成「信標區塊」，由權益證明驗證者發布和證明。證明和發布信標區塊的獎勵在共識層上單獨計算。

共識層發行

共識層的發行在今天仍像合併前一樣繼續，為證明和提議區塊的驗證者提供少量獎勵。驗證者獎勵繼續累積到在共識層內管理的_驗證者餘額_中。與可以在主網上進行交易的當前帳戶（「執行」帳戶）不同，這些是獨立的以太坊帳戶，不能與其他以太坊帳戶自由交易。這些帳戶中的資金只能提取到單一指定的執行地址。

自 2023 年 4 月進行的上海/Capella 升級以來，質押者已經可以進行這些提款。質押者被鼓勵移除他們的_收益/獎勵（超過 32 ETH 的餘額）_，因為這些資金否則不會對他們的質押權重（最高為 32）做出貢獻。

質押者也可以選擇退出並提取其全部驗證者餘額。為了確保以太坊的穩定，同時離開的驗證者數量是有上限的。

在特定的一天內，大約有總驗證者數量的 0.33% 可以退出。預設情況下，每個紀元（每 6.4 分鐘，或每天 900 個）可以有四 (4) 個驗證者退出。當驗證者總數超過 262,144 (218) 時，每增加 65,536 (216) 個驗證者，允許額外一 (1) 個驗證者退出。例如，當驗證者超過 327,680 個時，每個紀元可以有五 (5) 個離開（每天 1,125 個）。當活躍驗證者總數超過 393,216 時，將允許六 (6) 個退出，依此類推。

隨著越來越多的驗證者提款，退出的驗證者最大數量將逐漸減少到最少四個，以刻意防止大量破壞穩定的質押 ETH 被同時提取。

合併後通貨膨脹明細

  • ETH 總供應量：約 120,520,000 ETH（在 2022 年 9 月合併時）
  • 執行層發行：0
  • 共識層發行：同上，約 0.52% 的年化發行率（總共 1,400 萬 ETH 質押）

總年化發行率：約 0.52%

年度 ETH 發行量淨減少：約 88.7% ((4.61% - 0.52%) / 4.61% * 100)

 銷毀

與 ETH 發行相反的力量是 ETH 被銷毀的速率。為了在以太坊上執行交易，必須支付最低費用（稱為「基礎費用」），該費用會根據網路活動持續波動（每個區塊不同）。該費用以 ETH 支付，並且是交易被視為有效所_要求_的。這筆費用在交易過程中被_銷毀_，將其從流通中移除。

費用銷毀隨著 2021 年 8 月的 倫敦升級 上線，並且自合併以來保持不變。

除了倫敦升級實施的費用銷毀之外，驗證者也可能因離線而受到懲罰，或者更糟的是，他們可能因違反威脅網路安全的特定規則而被罰沒。這些懲罰會導致該驗證者餘額中的 ETH 減少，這不會直接獎勵給任何其他帳戶，從而有效地將其銷毀/從流通中移除。

計算通貨緊縮的平均 Gas 價格

如上所述，特定一天發行的 ETH 數量取決於質押的 ETH 總量。在撰寫本文時，這大約是每天 1,700 ETH。

為了確定在給定的 24 小時內完全抵消此發行量所需的平均 Gas 價格，我們將從計算一天中的區塊總數開始，假設區塊時間為 12 秒：

  • (1 block / 12 seconds) * (60 seconds/minute) = 5 blocks/minute
  • (5 blocks/minute) * (60 minutes/hour) = 300 blocks/hour
  • (300 blocks/hour) * (24 hours/day) = 7200 blocks/day

每個區塊的目標是 15x10^6 gas/block（了解更多關於燃料的資訊）。利用這一點，在每日 ETH 總發行量為 1,700 ETH 的情況下，我們可以計算出抵消發行量所需的平均 Gas 價格（單位為 Gwei/gas）：

  • 7200 blocks/day * 15x10^6 gas/block * Y gwei/gas * 1 ETH/ 10^9 gwei = 1700 ETH/day

求解 Y：

  • Y = (1700(10^9))/(7200 * 15(10^6)) = (17x10^3)/(72 * 15) = 16 gwei（四捨五入至兩位有效數字）

重新排列最後一步的另一種方法是將 1700 替換為代表每日 ETH 發行量的變數 X，並將其餘部分簡化為：

  • Y = (X(10^3)/(7200 * 15)) = X/108

我們可以將其簡化並寫成 X 的函數：

  • f(X) = X/108 其中 X 是每日 ETH 發行量，而 f(X) 代表抵消所有新發行 ETH 所需的 Gwei/gas 價格。

因此，舉例來說，如果 X（每日 ETH 發行量）根據質押的 ETH 總量上升到 1800，那麼 f(X)（抵消所有發行量所需的 Gwei）將會是 17 gwei（使用 2 位有效數字）

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