前言:在 2019 年有越来越多的 PoS 链上线,而在 2020 年会有更多的 PoS 链上线。一些 PoS 链,如 Tezos 和 Cosmos 的质押率都比较高,其中当前 Tezos 的质押率超过 70%,那么,从链的安全角度,从链的生态发展角度,这种高质押率是最佳选择吗?同时,如何来思考链上的应用或协议(如 DeFi)对代币资产的流动所产生的影响,它对链的安全会产生什么影响?什么样的 PoS 货币政策最合适?在蓝狐笔记看来,PoS 的代币经济模型不仅与安全相关,也与整个网络生态的可持续发展相关,资产不仅关乎质押和交易,也涉及到链上的应用需求,且不仅在链内流通,也会跨链流通。这意味着 PoS 链代币经济模型要有全面的考虑,需要合适的动态货币政策才能保证足够的安全和生态的发展。本文作者是 Harmony 的联合创始人“兰荣坚”。

公链的代币经济模型和链本身一样很重要。好的代币经济模型既支持网络的安全性,也能实现可持续性。它可以让该公链网络的所有参与者,包括验证者、持币者以及用户等,都能获益,同时推动网络自身的发展壮大。

下面是关于 Harmony 的代币经济模型,包括增发率、费用市场、验证者收益率和目标质押比例。

Harmony 的代币经济模型的焦点是瞄准一定的质押率来进行动态增发,从而为验证者提供可持续的长期收益,与此同时降低保护网络而付出的成本。(蓝狐笔记:只有动态增发才能适应市场的需求,防止质押者逃离,保证网络的安全)

本文将详细介绍支撑 Harmony 代币经济模型的参数选择。

确定目标质押率

  • Harmony 的目标质押率

Harmony 认为,目标质押率的最佳选择是在 35% 以内。原因如下:

为了实现攻击,攻击者将不得不购买代币,并在抵押代币池中获得主导性的份额。不过,这种购买行为反过来会推高代币价格,并提高攻击成本。

高的攻击成本足以阻止任何尝试,尤其是攻击者还面临较为严厉的罚没制度,即恶意行为一旦发生,质押的代币会被没收。

相对较低的质押率,意味着较少的 One 代币处于抵押状态,能让剩余的更多 One 代币成为抵押品用于 DeFi 和 Web3 应用程序,或这些项目中的其他用途。

最重要的是,Harmony 不用为安全付出超额成本,因为较高目标质押比例需要较高的代币增发率,才能为验证者维持合理回报。

从量化角度看,这一目标超出了实际价值。毕竟不可能确切地知道整个市场到底产生多少利益,整体来说,我们需要补偿验证者所面临的金融和技术风险。

货币政策机制目标是当质押率低时提高增发率,在质押率高时降低增发率。Harmony 的公开电子表格提供了粒度分析:harmony.one/charts

对于从 2022 年开始的代币循环供应,Harmony 制作了可视化图表,因为到这一时间点,总供应量的大部分会被解锁。具体可以在 harmony.one/unlock 上查看每月的代币解锁时间表。

  • 跟其他项目的目标质押率的比较

Harmony 认为,为了确保安全性,高质押率增加的价值并不能够调整增发所增加的成本。Cosmos 和 Polkadot 分别选择了 66% 和 50% 的目标质押率。

Cosmos 并未明确解释其选择 66% 目标质押率的原因,但这可能与 BFT 系统需要 66% 才能达成共识这一实例有关。Cosmos 的初始发行率会是 7%,但会根据达到 66% 目标质押率所需时间长短来进行调整。如果质押率保持在 66% 以下,其增发率将逐渐增加至 20%,反之其增发率将逐渐降到 7%。质押率每年最多调整幅度为 13%。

Polkadot 则选择了 50% 的目标质押率。它在质押、平行链和流动性方面按照 3:2:1 的比率进行分布。

Dash,Decred,EOS 和 Tezos 等网络的质押参与率分别约为 38%、51%、57% 和 72%。这些质押参与率相差较大,这通常是由于其增发率不同所导致的。

网络增发和通胀趋势

从 Harmony 代币经济模型看 PoS 链经济模型设计

不同质押率的发行预测

  • Harmony 的增发率

上面提到,Harmony 的代币目标质押率是 35%,这将导致网络增发率在 2022 年达到 3.3%,到 2050 年将下降至 1.7%。假设 Harmony 网络满足这一目标质押率,那么,同一时期验证者的收益率将处在 10.5%到 4.1%之间。

Harmony 认为这一质押率虽然较低,但足以确保网络的安全性,并且其发行量也不会过高。Harmony 还认为,鉴于此增发时间表和目标质押率,验证者的收益率将会很有吸引力。具体会在下文中的“验证者总收益和净收益”部分详述。

下面介绍 Harmony 的增发率是如何根据质押率变化而进行调整的,以及它们是如何随着时间推移而自然降低的。

这一结构旨在逐步实现零增发,因为随着网络壮大和越来越多应用构建于网络上,交易费会增加,无须持续增发。在 35%的质押率下,2022 年的初始收益率为 10.6%。

这是基于每一个分片区块的 18 个 ONE 代币激励、每增加或减少 1% 的质押,区块奖励也会随之减少或增加 0.4 个 ONE 代币。尽管发行率呈线性变化,但发行率与质押率成反比的事实将使收益率呈指数方式变化。由于质押率在较低水平的情况下变得非常有吸引力,这反过来将使得质押率不太可能处于太低的水平。

  • 跟其他 PoS 公链增发率的比较

我们保持 1% 到 3% 的增发率,在这个质押率之下,Harmony 长期可持续发展。相对于许多其他已知网络,这将使协议在确保安全的同时,拥有较低的增发率。我们的模型低于比特币当前的 3.71% 发行率,低于以太坊当前的 4.5% 发行率,并且远低于类似 zCash 这样的协议,其 42% 的发行率可能会破坏其代币的价值。

如上表所示,Polkadot 和 Cosmos 的发行率都将更高。

以太坊 2.0 的增发率将低于 Harmony,但我们认为它们的增发率仍低于理想水平,这可以从验证者在早期遇到的收益率问题来证明(或者他们将只占质押中微不足道的一部分)。

收益率的动态调整

从 Harmony 代币经济模型看 PoS 链经济模型设计基于质押比例的增发率线性调整

  • Harmony 基于质押比率的收益率调整

如上所述,Harmony 的目标质押率是 35%,偏离目标(35%)每 1% 的质押参与率,区块奖励将会每个分片调整 0.4 枚 ONE 代币。表现较差时,即低于 35% 的目标质押率时,即使质押率进一步小幅下跌,也将激励验证者采取行动,捕获这些回报。较低目标质押率的好处是,收益率的增长并不以大量发行为代价。

表现较好时,即质押率上升,一旦 80% 的代币被质押,这一爬坡可以使得协议逐渐接近 0% 增发率。一个好的协议会带来一个繁荣市场,这一理想的状况就会发生。反过来,这又鼓励了更多的代币被质押,从而提高安全性。

  • 与其他公链的收益率比较
  1. 以太坊 2.0 的代币发行机制

以太坊 2.0 的发行率完全基于其所质押的 ETH 数量,而不是供应量的百分比。增发率随着质押率的增长而增长,但其增速较慢,导致收益率会相应下滑。

从 Harmony 代币经济模型看 PoS 链经济模型设计以太坊 2.0 的发行率

2.Polkadot 的代币发行机制

Polkadot 的货币政策是在满足目标质押率为 50% 的情况下最大化增发,然后当质押率出现偏差时,增发率就会下降。

Harmony 认为,当质押率下降时,不增发带来的好处十分有限,反而会带来更多的麻烦。首先,当质押率变化时,收益率的变化却不一致。此外,一旦质押率超过目标比例,收益率就会急剧下降,造成不必要的收益不稳定。

3.Cosmos 的代币发行机制

Cosmos 的代币发行机制并不是基于 66% 的变化,而是基于达到 66% 的时间长短。这一年度变化限制在 13% 浮动范围,上限为 20%,下限为 7%。

尽管这种结构在方向上与 harmony 的模型相似 (质押越多,发行率越少,质押越少,发行率反而越高),但调整机制却有很大不同。由于增发率的调整完全是基于总质押是高于 66% 还是低于 66%,所以即使质押在一段较长的时间内保持 65% 不变,增发率也会有很大的变化。合并这种不稳定性似乎不合适。

费用市场

Harmony 的 gas 费市场类似于以太坊的标准首价拍卖。不过,Harmony 也在仔细考虑实施 EIP 1559 中所述收费模式的好处。这种收费模式可以让用户对面临的费用更为确定,并防止超额支付,同时还提供了一种销毁代币的机制来抵消超发。

未来,Harmony 计划实行仓储费模式。该模式的细节将在未来准备好之后公布。

首价拍卖是当前最成功的协议(包括比特币和以太坊)的标准费用市场模式。这种方法的优点是记录简单且可靠。

双重签名的线性罚没

  • harmony 的线性罚没机制

当启用双重签名时,最低罚没率可达 2%。这与同一区块的双签名者的数量成线性关系 (例如,如果 2/3 验证者是双签名,则罚没 66%)。被罚没的代币,一半被销毁,一半奖励给上报者。后者用来激励用户监督网络上的恶意行为。

  • 其他公链的罚没机制

拥有双重签名行为的罚没机制对于减少网络上的恶意行为很重要。像 Cosmos、以太坊 2.0 以及 Tezos 也有罚没机制。

在 Cosmos 上,它有 5% 的惩罚,去除绑定的验证者 21 天内不能重新绑定,并且验证者将被永远监禁。

在以太坊上,验证者的一部分保证金等于是验证者被罚款金额的三倍。

在 Tezos 上,用于烘焙的 512 XTZ(每区块) 或用于背书的 64 XTZ 的保证金会被没收。

离线导致投票权泄露

  • Harmony 中验证者离线惩罚机制

Harmony 会对离线验证者进行惩罚,因为这样会影响网络的安全性。如果连续不在线三个小时,¼验证者投票权就会泄露,12 小时后所有的投票权会完全泄露。

因此,如验证者处于脱机状态,那么随时间推移,它将失去投票权。当验证者在离线 12 小时后失去所有投票权时,他们至少将失去在这 12 小时内所能获得的奖励。

  • 跟其他公链的离线惩罚的对比

其他协议也有类似的处罚。例如 EOS,如果 24 小时内没有生成区块,则该区块生成者会从共识中删除。在 Tezos 中,如果一位烘焙师错过最后 5 个周期 (15 天),则该烘焙师将被监禁 1 个周期。

在 Cosmos 中,如果验证者离线,在最后的 10k 区块 (16 个小时) 中错过了 95% 的区块,就会有 0.01% 的罚款,验证者会被判监禁 10 分钟。

以太坊 2.0 也开发了部分罚没功能,如果其他验证者使用的集中式服务商出现问题,比如 AWS,每个人都会受到轻微的惩罚。

以太坊 2.0 的罚没机制还包括:如果一个验证者离线 18 天,但最后还是完成出块,那么只是区块奖励被没收,但如果不完成出块,60.8% 的质押金额会被没收。

代币质押解锁期

  • Harmony 的代币质押解锁机制

Harmony 代币的质押解锁时间为 7 天。在发送代币提取请求后,验证者和委托者需要等待 7 天,之后其质押的代币才会进入流通。

Harmony 相信这是一个很好的时间机制,如果提取行为是恶意的,那么,它能为代币持有者提供足够的时间去识别恶意行为,并且采取行动,防止自己质押的代币被取走。与此同时,又不会对想提取资金的正常参与者造成阻碍。解锁时间主要用于对抗不必要的攻击。

  • 不同公链的质押解锁期对比

EOS、Tezos、Cosmos 以及 Polkadot 的质押退出周期,目前分别是 3 天、15 天、21 天和 12 周。据我们所知,以太坊 2.0 并没有一个固定的退出周期,但很可能会有一个。

验证者的总收益和净收益

  • Harmony 验证者的总收益率

Harmony 验证者的总收益率会根据质押量的变化而发生变化。由于增发率是根据 One 代币固定的发行量而调整的 (根据质押百分比),而不是保持一个固定的比率,因此增发率会逐渐下降。

从 Harmony 代币经济模型看 PoS 链经济模型设计Harmony 验证者年度回报率预测

我们预计 Harmony 上的大多数验证者将使用云,因为它的入门门槛最低,且比自己提供的硬件速度更快。以 AWS 为例,考虑到它是最普遍的云服务商,在计算、存储和网络成本上,使用 AWS 的 t3 small instance 和 Harmony 自己对网络使用情况的估计,运行每个节点的平均月成本为 50 美元。考虑到这个成本、当前的价格和我们的模型,我们提供了如下范围的净收益。

从 Harmony 代币经济模型看 PoS 链经济模型设计这些收益基于 35% 的质押率,在 2022 年初,这意味着中位数水平的验证者平均持有 270 万个代币。可以看到随着时间的推移,这些收益率是如何逐渐下降的。举个具体例子,2032 年 35% 的质押率意味着每个验证者会有 400 万个代币。从 Harmony 代币经济模型看 PoS 链经济模型设计随着 ONE 代币价格的上涨,净收益将增加,并逐渐接近总收益。然而,盈利能力并不是过分依赖于 ONE 代币的高价。下面我们提供了一个表,显示了基于云的质押者在各种代币价格下的净收益率,假设有 300 万个代币被质押。

从 Harmony 代币经济模型看 PoS 链经济模型设计

  • 跟以太坊、Cosmos 以及 Polkadot 收益率的比较

跟以太坊 2.0 进行对比,Harmony 为验证者提供基于他们新提议的预期毛收益率。质押率是基于预计 2022 年初的 ONE 总供给量为 11.5 亿。ETH 验证者的收益率要低得多,而且更依赖于网络 gas 费用。

Cosmos 的收益将根据总质押代币超过或低于 66% 的目标时间而有所不同。Cosmos 的收益率将略高于 Harmony,但它的代价是发行量大幅增加。Polkadot 的验证者收益率也将高于 Harmony,这也是以增发为代价的。

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