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合并如何影响 ETH 供应

合并代表了以太坊网络在 2022 年 9 月从工作量证明 (PoW) 向权益证明 (PoS) 的过渡。在过渡期间，ETH 的发行方式发生了变化。以前，新的 ETH 从两个来源发行：执行层（即主网）和共识层（即信标链）。自合并以来，执行层上的发行量现在为零。让我们来详细分析一下。

ETH 发行的组成部分

我们可以将 ETH 的供应分为两股主要力量：发行和销毁。

ETH 的发行是创建以前不存在的 ETH 的过程。ETH 的销毁是指现有的 ETH 被破坏，将其从流通中移除。发行和销毁的速率是根据几个参数计算的，它们之间的平衡决定了以太币最终的通货膨胀/通货紧缩率。

ETH issuance tldr

  • 在过渡到权益证明 (PoS) 之前，矿工每天大约获得 13,000 ETH 的发行量
  • 基于总计约 1400 万 ETH 的质押量，质押者每天大约获得 1,700 ETH 的发行量
  • 确切的质押发行量会根据质押的 ETH 总量而波动
  • 自合并以来，每天仅保留约 1,700 ETH 的发行量，使新的 ETH 总发行量下降了约 88%
  • 销毁：这会根据网络需求而波动。_如果_在给定的一天内观察到平均 Gas 价格至少为 16 Gwei，这将有效抵消发行给验证者的约 1,700 ETH，并使当天的 ETH 净通胀率降至零或更低。

合并前（历史）

执行层发行

在工作量证明 (PoW) 机制下，矿工仅与执行层交互，如果他们是第一个解出下一个区块的矿工，就会获得区块奖励。自 2019 年君士坦丁堡升级以来，此奖励为每个区块 2 ETH。矿工发布 也会获得奖励，叔块是有效区块，但最终没有进入最长/规范链。这些奖励最高为每个叔块 1.75 ETH，并且是规范区块发行的奖励_之外_的额外奖励。挖矿过程是一项经济密集型活动，历史上需要高水平的 ETH 发行量来维持。

共识层发行

信标链于 2020 年上线。它由使用权益证明 (PoS) 的验证者（而不是矿工）来保护。这条链是由以太坊用户将 ETH 单向存入主网（执行层）上的智能合约来启动的，信标链会监听该合约，并在新链上为用户记入等量的 ETH。在合并发生之前，信标链的验证者并不处理交易，本质上只是对验证者池本身的状态达成共识。

信标链上的验证者因证明链的状态和提议区块而获得 ETH 奖励。奖励（或罚没）在每个时段（每 6.4 分钟）根据验证者的表现进行计算和分配。验证者奖励大大低于以前在工作量证明下发行的挖矿奖励（每约 13.5 秒 2 ETH），因为运行验证节点在经济上并不那么密集，因此不需要也不保证如此高的奖励。

合并前发行量明细

ETH 总供应量：约 120,520,000 ETH（在 2022 年 9 月合并时）

执行层发行：

  • 估计为每 13.3 秒 2.08 ETH*：一年发行约 4,930,000 ETH
  • 导致通胀率约为 4.09%（每年 493 万 / 总计 1.205 亿）
  • *这包括每个规范区块的 2 ETH，加上随着时间推移来自叔块的平均 0.08 ETH。还使用了 13.3 秒，这是没有任何影响的基准出块时间目标。（查看来源 (opens in a new tab)）

共识层发行：

  • 以 14,000,000 ETH 的总质押量计算，ETH 发行率约为每天 1700 ETH（查看来源 (opens in a new tab)）
  • 导致一年发行约 620,500 ETH
  • 导致通胀率约为 0.52%（每年 62.05 万 / 总计 1.193 亿）

总年化发行率（合并前）：约 4.61% (4.09% + 0.52%)

约 88.7% 的发行量流向了执行层上的矿工 (4.09 / 4.61 * 100)

约 11.3% 发行给了共识层上的质押者 (0.52 / 4.61 * 100)

合并后（现今）

执行层发行

自合并以来，执行层发行为零。在升级后的共识规则下，工作量证明 (PoW) 不再是有效的区块生产方式。所有执行层活动都被打包到“信标区块”中，由权益证明 (PoS) 验证者发布和证明。证明和发布信标区块的奖励在共识层上单独核算。

共识层发行

如今，共识层发行与合并前一样继续进行，为证明和提议区块的验证者提供少量奖励。验证者奖励继续累积到在共识层内管理的_验证者余额_中。与可以在主网上进行交易的当前账户（“执行”账户）不同，这些是独立的以太坊账户，不能与其他以太坊账户自由交易。这些账户中的资金只能提取到一个指定的执行地址。

自 2023 年 4 月进行上海/Capella 升级以来，质押者已可以进行这些提款。质押者被激励移除他们的_收益/奖励（超过 32 ETH 的余额）_，因为这些资金如果不提取，也不会增加他们的质押权重（最高为 32）。

质押者也可以选择退出并提取其全部验证者余额。为了确保以太坊的稳定，同时离开的验证者数量是有上限的。

在给定的一天内，大约有总验证者数量的 0.33% 可以退出。默认情况下，每个时段（每 6.4 分钟，或每天 900 个）可以有四 (4) 个验证者退出。验证者总数超过 262,144 (218) 后，每增加 65,536 (216) 个验证者，允许额外一 (1) 个验证者退出。例如，当验证者超过 327,680 个时，每个时段可以有五 (5) 个离开（每天 1,125 个）。当活跃验证者总数超过 393,216 时，将允许六 (6) 个退出，依此类推。

随着更多验证者提款，退出的验证者最大数量将逐渐减少到最少四个，以有意防止大量破坏稳定性的质押 ETH 被同时提取。

合并后通胀明细

  • ETH 总供应量：约 120,520,000 ETH（在 2022 年 9 月合并时）
  • 执行层发行：0
  • 共识层发行：同上，约 0.52% 的年化发行率（总计 1400 万 ETH 质押）

总年化发行率：约 0.52%

ETH 年发行量净减少：约 88.7% ((4.61% - 0.52%) / 4.61% * 100)

 销毁

与 ETH 发行相反的力量是 ETH 被销毁的速率。为了在以太坊上执行交易，必须支付最低费用（称为“基础费用”），该费用根据网络活动不断波动（逐个区块）。该费用以 ETH 支付，并且是交易被视为有效所_要求_的。这笔费用在交易过程中被_销毁_，将其从流通中移除。

费用销毁随 2021 年 8 月的伦敦升级上线，并且自合并以来保持不变。

除了伦敦升级实施的费用销毁之外，验证者还可能因离线而受到惩罚，或者更糟的是，他们可能因违反威胁网络安全的特定规则而被罚没。这些惩罚会导致该验证者余额中的 ETH 减少，这不会直接奖励给任何其他账户，从而有效地将其销毁/从流通中移除。

计算通货紧缩的平均 Gas 价格

如上所述，给定一天内发行的 ETH 数量取决于质押的 ETH 总量。在撰写本文时，这大约是每天 1700 ETH。

要确定在给定的 24 小时内完全抵消此发行量所需的平均 Gas 价格，我们将首先计算一天中的区块总数，假设出块时间为 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

每个区块的目标是 15x10^6 gas/block（了解有关 Gas 的更多信息）。利用这一点，我们可以计算出在每日 ETH 总发行量为 1700 ETH 的情况下，抵消发行量所需的平均 Gas 价格（单位为 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（仅保留两位有效数字）

重新排列最后一步的另一种方法是将 1700 替换为代表每日 ETH 发行量的变量 X，并将其余部分简化为：

  • Y = (X(10^3)/(7200 * 15)) = X/108

我们可以将其简化并写成 X 的函数：

  • f(X) = X/108，其中 X 是每日 ETH 发行量，f(X) 代表抵消所有新发行的 ETH 所需的 Gwei/Gas 价格。

因此，举例来说，如果 X（每日 ETH 发行量）根据质押的 ETH 总量升至 1800，那么 f(X)（抵消所有发行量所需的 Gwei）将为 17 gwei（保留 2 位有效数字）

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