第一层区块链经济的比较分析

由 Viktor Smirnov、Shahmeer Khan 和 David Kavazi 共同撰写

验证者是区块链的守护者，确保分散式账本上交易的安全性、准确性和共识性。他们的任务十分艰巨——通过区块创建、最终确定和共识机制的执行来保持区块链运行的脉搏。

然而，除了技术细节和它们发挥的关键作用之外，还有一套复杂的经济奖励和激励体系，旨在维持它们的运营，并进而维持区块链本身。

区块链生态系统多种多样，每个网络都采用自己的共识机制（例如工作量证明 (PoW)、权益证明 (PoS) 等），并采用独特的方法来激励验证者。这些激励措施至关重要，因为它们确保验证者为维护网络安全和运行而付出的努力、资源和承担的风险得到补偿。然而，随着区块链领域的发展，我们越来越明显地发现，并非所有激励结构都是平等的。有些比其他的更可持续、更公平，从而导致不同程度的去中心化、安全性和经济可行性。

我们讨论的重点是验证者激励的经济学——如何通过交易费、区块奖励和其他机制的组合来补贴验证者。我们深入研究了主要第 1 层网络中这些经济模型之间的差异，确定了它们面临的挑战，包括对货币通胀的依赖、奖励的分配以及这些模型的长期可持续性。

这次探索尤为及时，因为加密社区正在努力了解这些经济结构的影响，不仅仅是对验证者，而且对整个生态系统（投资者、开发者和最终用户）都有影响。让我们深入研究一下。

A. 验证者在区块链网络中的作用

区块链网络中的验证者是系统完整性和效率的支柱。尽管在不同类型的区块链中，验证者的角色各有不同，但他们有一个共同的目标：确保网络平稳、安全运行，不受中心化控制。让我们深入探讨这些守护者所承担的各种责任。

共识机制

验证者是实现网络共识的关键参与者，即所有参与者都同意区块链的当前状态。根据区块链的不同，验证者可能在不同的共识机制下运作，例如 PoW、PoS 等。每种机制都有其达成共识的方法，但都依赖验证者来执行商定的规则和协议，确保区块链保持去中心化和安全。

交易验证

验证者职责的核心是验证交易。验证者会仔细检查每笔交易的合法性，验证所有必要条件，然后才能将其添加到区块链中。这一过程对于防止欺诈和确保每笔交易的准确性至关重要，从而维护整个网络的可信度。

区块创建和最终确定

参与区块创建和最终确定是验证者的另一个重要角色。他们不仅验证交易，还将交易打包成新区块添加到区块链中。此过程涉及解决 PoW 机制中的复杂计算问题，或被选中根据 PoS 系统中的权益最终确定区块，以及不同共识模型中的其他方法。成功创建区块会获得奖励，从而激励验证者持续支持网络的增长和安全。

安全

通过验证交易并参与共识机制，验证者对区块链的安全性做出了巨大贡献。它们有助于防止双重支付或恶意交易排序等攻击，并确保网络能够抵御试图更改过去交易的行为。它们的作用对于维护区块链作为防篡改账本至关重要。

节点操作

验证者操作节点——保存区块链副本并严格遵守其协议的计算机。运行节点对于参与网络至关重要，因为它允许验证者验证交易、提议或投票决定新区块，并维护区块链在所有参与者中的完整性和同步性。

去中心化

区块链技术的一个关键属性是其去中心化特性，而验证者对于保持这一特性至关重要。通过将验证过程分散到众多参与者，网络可确保没有任何单个实体能够控制整个系统。这种去中心化对于减少漏洞和增强网络的安全性和可信度至关重要。

B. 验证者激励的必要性

区块链网络的活力不仅取决于其技术基础设施的稳健性，还取决于它们为维护和保护这些基础设施的人提供的激励。通过各种机制激励验证者不仅仅是一种奖励制度，也是维护网络完整性、安全性和长寿的一个基本方面。本节探讨了这些激励措施背后的原因，以及它们在网络安全、财务吸引力和可持续经济模式之间寻求的平衡。

为什么要激励验证者？

验证者投入时间、精力和财力来维持网络运行，面临直接成本和机会成本。

为了补偿这些投资和风险，区块链网络通过发行新代币、分配交易费或使用上述两种方式从预留代币供应中支付这些投资和风险。这些激励措施确保验证者有经济动机以网络的最佳利益行事，维持网络运行并保护网络免受攻击。如果没有这样的激励措施，网络可能难以吸引和留住足够的验证者以保持去中心化和安全，从而危及网络的功能和原生加密货币的价值。

平衡法案：安全、激励和经济

在确保网络安全、为验证者提供足够的激励以及维持网络的经济可持续性之间实现和谐的平衡是一项复杂的挑战。这种平衡对于任何区块链网络的长期生存都至关重要。

网络安全：补贴验证者的主要目的是保护网络免受各种形式的网络攻击，例如双重支付或 51%/33% 攻击。获得良好补偿的验证者池更有可能保持忠诚和勤奋，从而有助于提高网络的整体弹性。然而，过于慷慨的奖励可能会导致经济失衡，尤其是当进入流通供应的代币数量超过需求时。

财务吸引力：激励机制需要以某种方式构建，以使验证者的利益与网络利益保持一致。这意味着不仅要奖励验证者当前的贡献，还要激励他们对网络未来的持续投资——鼓励验证者升级硬件，例如在 PoW 系统中升级硬件，或在 PoS 系统中增加其股份。挑战在于将这些激励措施设定在具有吸引力且不可持续的水平。

可持续经济：区块链的经济模型必须考虑验证者补贴的长期影响。这包括考虑新代币进入流通供应的速度、交易费随着时间的推移取代区块奖励的可能性，以及这些因素对网络原生货币价值的影响。可持续的经济模型确保网络即使在初始补贴机制发展或减少的情况下也能继续运行和发展。

区块链网络不断试验和调整其模型，以找到能够适应这些经常相互竞争的优先事项的最佳平衡。这些模型的演变证明了区块链领域不断创新，力求兼顾对强大安全性的需求、对验证者的公平有效激励以及长期经济可持续性的总体目标。

C. 跨网络验证者激励结构的比较分析

区块链领域充斥着各种网络，每个网络都有其独特的共识和验证者补贴方法。这些模型已经发展到满足每个网络的不同需求和哲学基础，从比特币的开创性 PoW 到以太坊最近向 PoS 的过渡，以及 Solana、BSC、Avalanche、Cardano、Mina 和 Humanode 等新进入者引入的创新模型。本节对这些加密经济模型进行了比较分析，重点介绍了它们的优势和挑战。

1. 比特币：PoW 与通货紧缩模型

• 网络概述：比特币是第一个也是最著名的加密货币，采用工作量证明共识机制。

  
  

• 共识机制解释：在 PoW 中，验证者（矿工）解决复杂的数学难题来验证交易并创建新的区块。此过程需要大量计算能力。

  
  

• 采矿设备数量： 1,000,000+

• 验证者奖励：比特币采用一种称为“减半”的通货紧缩机制，即挖出一个区块的奖励大约每四年减少一半。这些区块奖励来自预留供应，当流通中的代币数量达到总供应量时，奖励就会停止。通常，区块奖励和交易费前者为90-99%，后者为1-10%。不过，由于需求旺盛，也曾出现过少数情况，费用比例超过20%。

  
  

• 验证者成本：主要成本包括电力和硬件摊销，因为挖矿需要大量的计算工作。

  
  

• 净激励：目前比特币通过区块奖励（）+交易费来奖励矿工，其中交易费占= $ 13.3亿/月2024 年 2 月。

2. 以太坊：PoS 共识、质押奖励和费用模型

• 网络概述：以太坊随着以太坊 2.0 升级，已经从 PoW 机制转变为 PoS 机制。

  
  

• 共识机制解释：在以太坊的 PoS 中，验证者将其 ETH 作为抵押品，以被选中来验证交易和创建新区块。它比 PoW 占用的资源更少。

  
  

• 活跃验证者节点总数： ~950000

  
  

• 验证者奖励：以太坊根据质押的 ETH 调整其发行率，当前通胀率为 0.54%，自合并以来下降了 0.19%。由于协议、dapp 和 L2 的需求旺盛，这一调整加上部分交易费的销毁，使以太坊能够降低货币通胀。然而，这种需求也推高了交易费。如果需求更高且保持稳定，以太坊的系统可能会通过销毁机制抵消货币通胀。

  
  

• 验证者成本：与 PoW 相比成本较低，包括运行节点（服务器成本、电力）和质押 ETH 的资本。

  
  

• 净激励：区块补贴 + 部分费用收入。2024 年 2 月，以太坊验证者收入占1.9952亿总计 1.5739 亿美元，包括已发行代币 1.5739 亿美元和交易费 4213 万美元。总供应量之上铸造的 ETH 很大一部分通过销毁机制抵消。

3. Solana（历史证明）

• 网络概述：索拉纳是一种支持去中心化应用和加密货币的高性能区块链，使用增强型 PoS 共识。

  
  

• 共识机制解释：Solana 的 PoS 通过历史证明得到增强，创建了证明事件在特定时间发生的历史记录。
  

• 验证者奖励：奖励基于质押金额和验证者处理交易的效率。

  
  

• 活跃验证者节点总数： 1877

  
  

• 验证者成本：与以太坊类似，包括运行节点的运营成本和质押 SOL 的资本。

  
  

• 验证者的净收入： Solana 会销毁每个周期产生的交易费的一半，并使用另一半支付给验证者。在总供应量之上发行的 SOL 区块奖励（2.1117 亿美元）+ 部分费用收入（661 万美元）= 2 月份支出 2.1778 亿美元2024年。

4. 币安智能链（权益证明）

• 网络概述：币安智能链是一个支持智能合约并与币安链一起运行的区块链，强调速度和低成本。

  
  

• 共识机制解释： BSC 使用权益权威证明 (PoSA)，结合权益和权威元素，实现快速、安全的交易。

  
  

• 验证者总数： 63 名注册验证者中，有 41 名活跃验证者

  
  

• 验证者奖励： BSC 上的验证者通过交易费获得收益，其中 90% 分配给验证者，10% 被销毁以减少 BNB 供应量。一旦 BNB 总代币供应量降至 1 亿，销毁将停止。

  
  

• 验证者成本：成本包括硬件、电力、节点操作和质押 BNB 代币的资本，根据验证者操作的规模和位置而有所不同。

  
  

• 验证者的净奖励： BSC 上的验证者将从链上活动产生的交易费的 90% 中获得奖励，并在 2024 年 2 月获得验证者的收入占1459万美元。

5. Avalanche（PoS）

• 网络概述：雪崩是一个高度可扩展的区块链平台，适用于分散式应用程序和自定义区块链网络，以低延迟和高吞吐量而著称。

  
  

• 共识机制解释：利用 PoS 共识机制和结合经典共识和中本聪共识的独特算法，允许快速实现交易完成，同时保持强大的安全性和去中心化。

  
  

• 验证节点总数： 1759

  
  

• 验证者奖励： Avalanche 采用通货紧缩供应模型，类似于比特币。但是，从用户那里收取的所有费用都会被销毁。当前质押 AVAX 的最高 APR 为 ~8%，具体取决于验证者质押代币的时间。验证者从 AVAX 分配中获利，因为最初为他们保留了总供应量的 50%。通货紧缩计划旨在将代币解锁率降低 ~0.5%，直到 2030 年，此后验证者补偿计划尚不明确。交易费的销毁可能会停止，费用将被重新用于奖励验证者。验证者也可以从运营子网中获利，尽管关于 2030 年后运营和子网收入的详细信息很少。

  
  

• 验证者成本：包括运行验证者节点的费用和质押 AVAX 的资本。

  
  

• 验证者的净奖励： AVAX 从总供应量中解锁并分配给验证者2024 年 2 月入账 2844 万美元。

6. 卡尔达诺（PoS）

• 网络概述：卡尔达诺将自己定位为环境可持续的区块链，使用 Ouroboros 算法和 PoS 共识机制。

  
  

• 共识机制解释：一种具有新颖算法 Ouroboros 的委托 PoS 机制，它将物理时间划分为时期和时隙，其中时隙是可以创建区块的特定时间段。

  
  

• 验证者节点总数： 2977

  
  

• 验证者奖励： Cardano 与 Avalanche 一样，将其初始代币供应量（30.9%）的一部分分配给质押奖励，略有不同，Cardano 将网络费用重新分配给质押池，而不是将其销毁。当前的货币扩张率为每周期 0.3%，导致年解锁率约为 2.0%。这种扩张会随着时间的推移而减少，早些年会释放更多的 ADA。随着时间的推移，预计交易费将构成奖励的大部分，这要归功于网络使用和采用。

  
  

• 验证者成本：包括运行质押池的成本和质押 ADA 的资本。

  
  

• 网验证者奖励：验证者奖励总额为1402万美元截至 2024 年 2 月。其中 39.3 万美元来自交易费，1,363 万美元来自解锁的总供应量。

7. Polkadot（NPoS）

• 网络概述：波尔卡圆点是一个支持区块链之间互操作性的多链框架，允许任何数据或资产类型的跨链转移，而不仅仅是代币。

  
  

• 共识机制解释： Polkadot 使用提名权益证明（NPoS），其中验证者保护网络，提名者选择值得信赖的验证者，从而增强网络的安全性和效率。

  
  

• 验证者奖励：验证者和提名者可根据其所持股份，从当前总供应量和交易费用的基础上发行的新代币中获得奖励。

  
  

• 验证者节点： 297 和 701 正在等待。

  
  

• 验证者成本：包括运行安全高性能硬件、网络连接和质押资本相关的成本。

  
  

• 验证者的净奖励：交易费（13.21 万美元）+ 当前总供应量基础上发行的代币（7071 万美元）= $ 2 月份 7071.3 万2024年。

8.Mina 协议（PoS）

• 网络概述： Mina 协议以其轻量级区块链设计而闻名，可实现高效的数据验证和高水平的隐私。与随着每笔交易而增长的传统区块链不同，Mina 通过 zk-SNARKs 保持恒定的大小，方便从任何设备快速轻松地访问，而不会损害安全性或去中心化。

  
  

• 共识机制说明： Mina 采用 Ouroboros Samasika，这是权益证明 (PoS) 共识机制的一种变体。这种方法强调长期安全、简洁的区块链大小和包容性参与。验证者（称为区块生产者）根据其权益来选择以创建新区块，而 snarkers 和 prover 则参与数据压缩和验证过程，确保区块链保持轻量级。

  
  

• 验证者奖励：在 Mina 协议中，奖励来自当前总供应量之上的额外发行，并分配给区块生产者（验证者）、snarker 和证明者，以表彰他们在维护网络完整性、压缩数据和验证交易方面所发挥的作用。奖励结构激励参与并支持网络独特的轻量级架构。

  
  

• 验证节点总数： 940 个，其中 388 个处于活跃状态。

  
  

• 验证者成本：与传统区块链相比，Mina 协议参与者的运营成本明显较低。由于区块链保持恒定的大小，因此对硬件和网络连接的要求很小，这使得个人作为区块生产者、snarker 或证明者做出贡献变得更容易、更经济高效。但是，由于网络使用 PoS 共识，质押所需的资本使得运行节点的成本略高。

  
  

• 验证者净奖励：新发行代币（1355 万美元）+ 100% 交易费（982 万美元）= 1,356万美元二月里

9. Humanode（唯一性和存在性的证明）

• 网络概述：人类节点是第 1 层区块链，专注于创建由生物特征验证的人类节点保护的网络，强调一个人=一个节点，以确保网络共识和治理的去中心化、民主和平等参与。

  
  

• 共识机制解释： Humanode 采用一种新颖的方法达成共识，其中涉及唯一性和存在性证明的元素，以确保一个人只能启动一个验证器节点，旨在防止 Sybil 攻击、最大化 Nakamoto 系数并确保网络中的每个参与者都对共识决策做出同等贡献，因此与权益证明区块链相比实现更高的去中心化。

  
  

• 总节点数： 712其中 575 人活跃

  
  

• 验证者奖励： Humanode 网络中参与者或验证者的奖励源自交易费和解锁总供应量的网络参与激励，旨在奖励积极且经过验证的人类参与。

  
  

• 验证者成本：与许多需要大量初始投资来设置基础设施或大量资金进行质押的区块链相比，Humanode 的运营费用明显较低。任何能够验证自己身份为唯一、活着的人并能建立服务器的人都可以在 Humanode 网络上启动节点，成本仅为 10 至 50 美元。但是，为了保持验证者身份，节点运行者必须每周进行一次私人面部扫描，以证明自己仍然是该节点背后唯一且真实的人。

  
  

• 验证者的净奖励： Humanode 国库（138 美元）+ 交易费（4928 美元）= 2024 年 2 月 $5066 。

验证者收益分析

验证者成本和净奖励分析

D.主要区块链的经济可持续性问题

随着区块链技术的成熟，支撑其的经济模型受到越来越多的关注。比特币和以太坊等主要的 Layer-1 区块链是该领域的先驱，它们为验证者如何通过交易费和区块奖励的组合获得报酬开创了先例。然而，这些机制，尤其是对预定义铸币计划的依赖，揭示了可持续性挑战，可能会影响这些网络的长期可行性和安全性。

预定义的铸币和奖励系统

比特币引入了通货紧缩供应的概念，其中区块奖励（对验证交易的矿工的补偿）减半大约每四年一次。该系统旨在模仿贵金属的稀缺性和保值性，确保新硬币以递减的速度引入系统，并且总供应量是有限的。

以太坊在过渡到合并后的 PoS，采用动态调整奖励制度，其中发行率由质押的 ETH 数量决定。虽然这些模型具有明显的优势，包括激励早期网络参与和确保安全，但它们本质上依赖于持续的网络增长和参与才能保持可持续性。

交易费不足以激励验证者

大多数区块链经济模型的一个关键假设是，交易费最终将取代区块奖励成为验证者的主要激励。这种转变对于网络的长期可持续性至关重要，尤其是在补贴减少的情况下。

然而，现实情况要复杂得多。对于比特币来说，交易费很少占到矿工奖励的很大一部分，大约占验证者收入的 10% ，这引发了人们对网络经济可行性的担忧，因为未发行供应的区块奖励持续减少，终有一天会停止。如果区块奖励减少这么多，挖矿就会变得无利可图。因此，哈希率也会下降，从而大幅降低对领先加密货币进行 51% 攻击的成本。

铸造新代币的问题

另一方面，以太坊和通过发行新代币奖励验证者的区块链不会面临这个问题，但它们会不断稀释持有者持有的代币的价值，从而降低其财务吸引力，尤其是当治理决策可以改变代币铸造量时。如果管理不善或供应增加与新需求不匹配，这可能会随着时间的推移使原生加密货币贬值。

验证者奖励结构比较

不合理的补贴

另一个令人担忧的问题是大多数网络中补贴的不均衡性。在奖励明显偏向拥有更多资源（例如，更多权益或更强计算能力）的验证者或矿工的系统中，存在集中化的风险。

这种中心化可能导致少数参与者对网络产生过度影响，从而可能损害网络的安全性和区块链技术的去中心化精神。这一挑战在严重依赖区块奖励的网络中尤其明显，因为最富有的参与者可以不断进行再投资以维持和扩大他们的影响力。

综上所述，奖励分配不均的风险在不同的网络中是不同的，传统的 PoW 系统（如比特币）表现出奖励集中于大型矿池的趋势较高。PoS 网络提供了缓解这种情况的机制，但对于那些拥有更多权益或更好基础设施的人来说，风险仍然存在，就像 Solana、Avalanche 和 Cardano 所见的那样。Mina 协议由于其设计和奖励机制而显示出较低的风险，而 Humanode 独特的“一人 = 一节点”共识则带来了非常低的奖励不均和集中化风险。BSC 有限的验证者集也带来了很高的集中风险，这凸显了网络设计在确保公平和分散的奖励分配方面的重要性。

对网络去中心化和安全性的影响

主要区块链面临的可持续性挑战不仅是经济方面的，也是网络去中心化和安全性的基础。过于中心化的区块链，无论是通过少数大型验证者积累权力，还是通过依赖日益减少的奖励来源，都有可能失去用户的信任。

此外，如果经济模型不能激励足够多的参与者来充分保护网络，网络就很容易受到攻击。

虽然主要 Layer 1 区块链的区块奖励已成功引导这些网络获得广泛采用和安全性，但它们也带来了需要解决的去中心化挑战。平衡验证者的经济激励与去中心化和长期可行性原则是复杂但必要的。

结论——缺乏自给自足是主要障碍

我们分析的大多数区块链的一个基本可持续性问题是缺乏自给自足。依赖持续补贴，而没有相应增加交易费，会造成一种环境，即网络永远依赖于新币发行或从有限的资金中支付验证者报酬。

比特币、Avalanche 和 Cardano 等网络高度依赖验证者/矿工奖励的补贴，这表明仅靠网络费用无法实现自给自足。

以太坊在其 PoS 迭代中致力于通过增强基于费用的激励来减少这种依赖，这主要取决于其生态系统的扩展。

这些模型提出了一个问题：当这些奖励减少或完全停止时会发生什么。单靠交易费就能维持网络安全和运营需求吗？目前的证据表明，大多数网络尚未达到交易费收入可以完全取代区块奖励的水平，从而导致潜在的长期可持续性问题。

Solana、Mina 和 Polkadot 等网络选择不断稀释代币持有者并增加代币总供应量，以便无限期地补贴验证者。

Humanode 的优势在于它只需要极少的资源就能支持去中心化且相对较大的验证者集，而且即使链上活动相对较少，其区块链经济也几乎可以自给自足。这得益于其共识机制和基于成本的收费系统。然而，Humanode 依赖于一种新颖的共识机制，需要更多时间来证明其长期安全性和可靠性。

只有币安智能链仅从网络产生的费用中向验证者支付费用，但同时，活跃验证者数量少引发了人们对该链去中心化的质疑。

免责声明 - 以上提供的数据是根据相应位置提到的各种来源收集的数据计算得出的估计数据。实际价值可能会根据每种代币的价格波动而略有不同。本文的作者目前正在 Humanode 工作，并且是少量 ETH、AVAX 和 BNB 的用户和持有者。