以太坊2.0信标链将迎来Altair升级 一文了解相关变化

注：对于即将到来的Altair升级对以太坊2.0信标链的影响，作者pintail撰文介绍了一些具体的变化。

其中包括：

1、Altair为轻客户端功能引入了同步委员会，并改进了验证者奖励/惩罚规则，这将对验证者的盈利能力产生影响；

2、总奖励的可变性会增加，尤其是会影响solo质押者；

3、Altair对延迟证明采取了更严厉的惩罚措施，这将导致奖励略有减少；

4、主网上导致认证延迟的事件，将对奖励产生（相比目前更大的）影响；

5、建议验证者关注证明延迟表现，在Altair升级之后，那些经常延迟证明的验证者的利润可能会低得多；

简介

在上一篇文章中，我们研究了以太坊信标链（现在通常称为“共识层”）上验证器的真实表现，自2020年12月推出以来，信标链的运行非常平稳（只发生过几次小问题），很多人便将注意力集中在伦敦硬分叉的部署（包括广泛谈论的EIP-1559）以及即将到来的ETH1.0+ETH2.0合并上，而后者执行后，以太坊的执行层将切换成信标链，这也标志着以太坊工作量证明（PoW）挖矿的结束。

与此同时，共识客户端开发人员将注意力集中在信标链的第一次升级上，即Altair升级。这次分叉将引入轻客户端功能，并将作为协调以太坊权益证明（PoS）共识机制分叉过程的第一次运行。Altair规范应用了自信标链启动以来的一些经验教训来改进其激励结构和表现，部分是通过对奖励和惩罚的分配方式进行一些更改，因此将在一定程度上影响验证者的奖励。

这一次，我们会关注即将到来的Altair升级所引发的经济变化，我们将尝试了解它对验证者可能产生的影响。最后，由于开发者们在Prater测试网上发现的一些问题，我们预计信标链主网的Altair升级将在10月中旬左右进行。

奖励计划更改

要了解的第一个变化是，在Altair升级完成后，基础奖励概念会发生一些变化。基础奖励是每epoch分配的基本奖励单位，以前，执行四个验证者职责（source投票、target投票、head投票、即时包含）时，验证者最多可获得一个完整的基本奖励。然而，在Altair升级下，我们重新定义了基本奖励，因此，它是一个完美验证者在履行其所有职责时所获得的每一个epoch的长期平均奖励。我们让最大发行量保持与以前相同，但验证者奖励不是获得基础奖励的倍数，而是会获得每项职责的基础奖励的一部分。

奖励权重

除了重新定义基本奖励的含义外，分配给各种职责的权重以及职责本身也发生了变化。下面的图表说明了“之前”和“之后”的分配，这里假设验证器表现是完美的。

提议者和延迟奖励

从上面的图表中，要注意的第一个变化是提议者（proposer）的奖励增加了四倍。

正如DannyRyan在信标链启动后不久指出的那样，将低比例的验证者奖励分配给区块提案从来都不是研究人员的意图，实际上这是规范中的一个错误。而这个错误在Altair规范中得到了纠正，区块提议者按原计划分配了1/8的总奖励，而不是像Altair规范之前的情况那样只分配到1/32的奖励。

同时，“延迟”（delay）奖励已完全取消。相反，其他证明奖励（head、source和target）被赋予了不同的包含截止日期：

正确的head投票，仅包含在接下来的slot时才会被奖励；

正确的source投票，仅包含在5个slot内时才会得到奖励（即integer_squareroot(EPOCH_LENGTH)）

正确的target投票，仅包含在32个slot内时才会得到奖励（即EPOCH_LENGTH）

这以合乎逻辑的方式巧妙地奖励了及时证明。尤其是head投票，只有在快速接收的情况下，才能帮助网络在区块链head上达成共识。target投票对网络有用，只要它在一个epoch（32个slot）内被包含，验证者就会因为正确的target投票而获得奖励。source投票本身实际上并不能帮助区块链达成共识（但只有具有正确source投票的证明才能被包含在内）。因此，如果证明在5个slot内被包含，则可以获得source投票的奖励。

最后，证明奖励的权重发生了改变，source和head奖励从16/64减少到14/64，target奖励则从16/64增加到26/64。这种重新平衡反映了一个现实，即正确的target投票是证明中最重要的部分。只要网络能够在每个epoch就目标达成共识，区块链仍然可以最终确定。

同步委员会

奖励计划的最后一个改变，是增加了参与同步委员会的新奖励，这实施了Altair升级中引入的关键新功能，这是一种轻客户端可以与网络同步的机制。所谓同步委员会，是一组512个验证器，它们对每个信标链头进行签名。为了确保轻客户端可以在不自行保留整个信标链状态的情况下知道同步委员会的参与者是谁，同步委员会的轮换频率相对较低（每256epoch周期或大约1天的时间）。

与区块提案一样，同步委员会的成员是随机选择的验证器，每个同步委员会周期为256epoch。

根据计算：

1、每年会选出321.0个同步委员会；

2、拥有200000个验证器的验证者集，平均每个验证器每年将被分配到一个同步委员会0.82次；

惩罚

如果证明未包含在最早可能的slot内，那么验证者将被视为未参与证明的部分或全部组成部分，从而导致对延迟的组成部分的处罚。

这会产生很大的区别。例如，考虑一个正确的证明，但其包含“延迟”了一个slot。在Altair升级之前，此证明将获得source、target以及head投票的最高奖励，以及“延迟”奖励的一半，总的来说，这将相当于约90%的最大可用奖励。然而，根据Altair的规则，验证者的head投票将被视为是不正确的，并将受到处罚。因此，迟到一个slot的证明充其量将获得最大可用奖励的48%。

如果认证太迟而无法收到source奖励（即延迟超过5个slot），则Altair升级下的总奖励最多为零（并且可能总体为负），而Altair之前的相同证明将收到最高奖励的77%。简而言之，在Altair升级下，对延迟认证的惩罚要严厉得多。在参与率较低的测试网上，即使是完全可靠的验证器也可能会在网络压力测试的情况下受到惩罚。

结论

从我们最初的模型中可以看出，区块提议者奖励的四倍增加，以及同步委员会的引入，将导致奖励的可变形比目前更大。与大型staking池子（其奖励将更接近平均水平）相比，这种可变性将对单独的验证器产生更大的影响。在考虑可能影响验证者奖励结构的任何未来变化（例如未来引入分片）时，应牢记这种影响。

此外，根据上述分析，当Altair升级上线时，验证者平均奖励可能会有所减少，即使引入的变化在最大可用奖励方面是中性的。那些倾向于延迟包含的验证者将最能感受到这种影响，这可能是由于网络延迟。因此，建议验证者密切关注其验证器在Altair上线前后的表现。

特别是，在参与度降低或未能生成区块的情况下（导致认证延迟），Altair升级后对验证者的奖励可能会大幅下降。截至目前，这种情况在信标链上只发生过一次，但我们应预计，随着未来的更新（特别是合并和分片）引入新的复杂性，未来这样的事件可能会再次发生。