Solana权益均衡 — Placeholder

本文分析了Solana当前验证者集合的中心化问题,探讨了Alpenglow共识机制对验证者经济的影响,并提出了通过调整通货膨胀率和VAT费用(Validator Admission Ticket)来改善验证者集合去中心化的方案。研究表明,结合改进的SIMD-228动态通货膨胀方案和较低的VAT费用,可以更有效地实现Solana验证者集合的去中心化和公平性。

区块链网络验证者集合的去中心化和可持续性,是公平的验证者经济和奖励机制的直接产物。Solana 目前的验证者权益分配具有高峰度,其中大部分权益由相对较小的节点集合控制。除非进行调整,否则由于 Solana 的高发行计划和不可持续的验证者补助计划所产生的正反馈循环,权益不平等将进一步扩大。

然而,在 Solana 的核心协议中,我们可以推动和拉动一系列现实的杠杆,从而提高 Solana 验证者集合的可持续性和去中心化:

  • Alpenglow 是 Solana 新近通过的高性能共识机制,它优先考虑快速最终确定和实时数据传播。此外,Alpenglow 通过部分消除投票成本来降低验证者的运营成本。这可能允许安全地降低 Solana 的通货膨胀奖励,从而降低验证者盈利能力的盈亏平衡点。

  • 尽管生态系统的大部分都认为 Solana 的静态通货膨胀计划并不理想,但替代它的机制选择仍然存在争议。动态通货膨胀计划,例如 SIMD-228Left-Curve 228 一直是基于未来 SIMD 的热门提案。

虽然这些杠杆独立地可能具有许多优势和下游影响,但可以协同优化它们,以实现我们均衡 Solana 权益分配的目标。鉴于 Alpenglow 及其对 Solana 奖励机制的拟议变更的广泛接受,我们希望找到一种最佳的通货膨胀计划,并分析这些核心协议变更对 Solana 验证者集合的去中心化和公平性的二阶效应。

Solana 当前的验证者集合

Solana 陷入与其他权益证明区块链相同的权益中心化效应。Solana 的大部分权益目前集中在不到 100 个验证者(约占所有验证者的 5%)中,每个验证者质押超过 100 万个 SOL。

这种中心化是权益加权奖励机制所产生的正反馈循环的直接结果:高权益验证者更有可能被概率性地选择为领导者,从而获得相关的区块奖励,并将他们的利润再投资以吸引更多的权益。与此同时,低权益验证者则陷入零利润竞争以保持竞争力。虽然在权益加权系统中避免这种“富者愈富”的效应仍然难以捉摸,但我们可以希望通过限制额外的收入来源(如通货膨胀奖励)并消除过多的运营成本来降低较小验证者的盈亏平衡点,从而提高验证者集合之间的公平性。

通货膨胀奖励对高权益验证者的益处远大于低权益验证者,这从 Solana 中收入最高和收入最低的验证者之间的收入来源分布中可以清楚地看出,如下所示:

限制高权益验证者的额外收入来源,尤其是基于通货膨胀的收入来源,是解决不公平验证者集合的一个唾手可得的方法。低权益验证者在提供质押服务方面面临着激烈的竞争,并且被迫将几乎所有价值都返还给委托人。因此,他们更加依赖于他们被选为 slot leader 时所赚取的交易费用和 MEV 收入。

Alpenglow 下的 Solana 验证者集合

虽然 Alpenglow 主要是一种性能更高的共识、投票和数据传播引擎(适用于 Solana),但它引入了许多可以积极影响验证者集合公平性的经济机制。

Alpenglow 的主要激励设计变更包括:

  • 在给定的 slot 集合中参与 Solana 网络的“活跃”验证者的硬性上限为 2000 个,由最高的权益权重决定。

  • 将昂贵的链上投票成本替换为链下投票和每个 epoch 的验证者准入票 (Validator Admission Ticket, VAT)。获得 VAT 意味着进入“活跃”集合,并且 VAT 的成本预计将严格低于当前的链上投票成本。

  • 引入微奖励,以奖励快速路径共识行动和链下投票活动的聚合。但是,这些奖励可能会被这些活动本身的成本部分抵消。

  • 开放研究的领域: 提议实施参与微奖励,以激励 Alpenglow 的区块传播和投票机制的非恶意行为。

在链上提交共识逻辑投票仍然是验证者运营成本中最为昂贵的部分。最初对 Alpenglow v1.0 的兴奋点在于完全消除这些链上投票成本,这些成本约为每天 1 SOL。这一原始功能承诺将显著降低任何验证者的运行成本,从而降低盈亏平衡点,或者,相反地,提高所有验证者的盈利能力。这对低权益验证者尤其有影响,因为他们对亏损运营或 Solana 补助计划的依赖将会减轻。它还有助于重新考虑降低通货膨胀奖励的想法,而不会受到来自验证者团队的同等程度的抵制,只要他们的整体盈利能力与现状相当或更高即可。

为了量化这些变化的影响,我们专注于验证者利润的基尼系数,该系数衡量分布中的不平等和集中度。基尼系数为 0 表示完全平等,而 1 表示一个运营商拥有所有利润。我们认为该指标可以很好地代表更广泛的去中心化。虽然权益规模的分布通常用于此目的,但我们的分析假设利润是验证者成功和生存能力的更好指标。因此,我们可以衡量利润的分配情况,以了解链在实践中有多去中心化。

首先,平均验证者利润的现状分布的基尼系数为 0.9314,如下所示。

毫不奇怪,完全消除投票成本会导致所有验证者都盈利,这对低权益验证者产生了巨大的影响。然后,基尼系数降低到更健康的 0.9124

然而,在链上参与共识和投票过程的成本非常低使得 Solana 容易受到女巫攻击,因此 Alpenglow v1.1 更新了验证者准入票。在活跃集合中,拥有足够大比例权益的验证者可以轻松地将其权益拆分为 n 个节点,以将活跃集合底部的 n-1 个验证者推出。为了解决这一威胁,Alpenglow v1.1 将 VAT 设置为原始每个 epoch 投票成本的 80%,或 1.6 SOL / epoch,而链上投票活动的成本约为 2 SOL / epoch。简而言之,此值远高于这些女巫游戏对验证者有利可图的阈值。在将投票成本从每天 1 SOL 调整为 0.8 SOL 后,基尼系数回到 0.9306,与现状相比没有显著差异。

拉动杠杆

由于 Alpenglow v1.1 以 VAT 的形式重新引入了投票费用,因此显著降低主要运营成本的希望落空,从而使通过基尼系数表示的去中心化基本保持不变。但是,还有其他杠杆可以拉动以改善去中心化。

正如我们在上面看到的,顶级验证者比长尾验证者更依赖于发行奖励。直观上,降低发行量应该会导致更公平的分配。我们可以通过将基尼系数的改进映射到不同的通货膨胀率来确认这一点,如下所示。

正如预期的那样,降低通货膨胀率会持续改善基尼系数。有趣的是,与其他曲线部分相比,当从 1.5% 的通货膨胀率变为 0.5% 的通货膨胀率时,改善速度略有加快。

显然,如此大幅度地降低通货膨胀率是不可行的。尽管如此,这证实了我们的假设,即假设 Alpenglow 及其各种奖励机制将被实施,通货膨胀是改善去中心化的最佳可用杠杆。下面,我们研究了调整通货膨胀的不同提案,并牢记这种关系。

SIMD-228:动态

虽然 SIMD-228 未获得实施所需的 66% 的选票,但选票仅以微弱优势落空,这表明略微调整后的版本可能会获得通过。SIMD-228 会将当前静态的 SOL 通货膨胀率更改为基于总体质押率(即当前与验证者质押的流通供应量的百分比)的通货膨胀率。这个想法很简单:当质押率相对于某个目标(例如 65%,大致为当前的质押率)过低或过高时,增加或减少通货膨胀率将通过相应地改变收益率来将系统拉向目标。

当我们在实施 SIMD-228 和 Alpenglow 之后重新计算奖励和利润时,我们会在不同的全球质押率下产生以下验证者利润方案:

在最高的 85% 的质押率情景中,我们产生了任何体系的最大均衡效果,将基尼系数降低到 0.9011。这里的注意事项是,这些条件很少会发生,具体取决于所选的控制器。我们如何调整此控制器以获得更好的去中心化?

更正式地说,所提出的控制器方程如下:

r 的值在这里很重要 - 系统会将通货膨胀引导至此目标,该目标设置为当前 Solana 的 4.32% 的通货膨胀率。改善基尼系数的一种方法是将 r 设置得更低,这应该会导致系统持续减少通货膨胀并实现所需的收益。

VAT 定价

重要的是要注意,更改通货膨胀的最大收益是边际收益。在极端的 SIMD-228 条件下,我们对基尼系数的最佳改善是从 0.9314 到 0.9011。这表明必须拉动多个杠杆才能触发验证者经济的有意义的变化。

显而易见的下一步是重新审视 VAT 定价。根据 Max Resnick 的分析,虽然降至 0.8 SOL/天提供了一些边际收益,但可以安全地将其降低至 0.135 SOL/天。

直观上,此更改应将更多的验证者拉入盈利区域。将 0.135 SOL/天的 VAT 定价与 SIMD-228 通货膨胀相结合时,我们得到:

值得注意的是,所有验证者组的平均利润均为正。我们还发现了最大的基尼系数改进:

  • 40% 质押率 0.9081

  • 60% 质押率 0.8884

  • 85% 质押率 0.8793

即使在最低的质押情景中,基尼系数也比我们之前最佳的低 0.007。在高质押情景中,我们从 0.9314 的现状跃升至 0.8793。这与我们直观的预期非常吻合:降低 VAT 会将较小的验证者拉入盈利区域,而动态通货膨胀则解决了利润分配中的不公平现象。

实施和结束语

更新 Solana 的过程对 Solana 的激励设计、验证者经济以及验证者集合的公平性产生瀑布效应。鉴于某些提案(如 Alpenglow)的性能、工程和用户体验优势,因此不可避免地需要对其进行升级。在假设这些提案及其经济副作用的前提下,我们可以拉动其他杠杆来优化 Solana 的验证者集合去中心化。

虽然我们避免讨论 Alpenglow 提案内部的经济学,但我们会考虑其他杠杆,例如 Solana 的通货膨胀计划和可以与 Alpenglow 有效结合以实现更加去中心化和公平的验证者集合的最佳 VAT。只有在 Alpenglow 过渡到链上投票成本之后,优化这些杠杆才有可能实现,链上投票成本是一种静态的、繁重的成本,会抑制大多数 Solana 验证者的盈利能力。

在实际约束范围内,我们发现修改后的 SIMD-228 版本和每天 0.135 SOL 的较低 VAT 费用目前是最佳选择,但有待对 Alpenglow 的奖励计划进行更正式的讨论。

在我们的 公共 GitHub 存储库 上查看我们的代码库和数据分析。

重要的是,我们的分析还依赖于来自 Helius 的静态数据。该模型对验证者成本和验证者收入的估计做出了几个简化的假设。我们对 SIMD-228 的分析并未考虑通货膨胀在不同情景下如何随时间变化。虽然我们认为这种分析可能不会发现去中心化的重大变化,但我们鼓励社区使用我们的工作来探索替代设计。

我们还认识到 Alpenglow 奖励计划的其他部分,即 Rotor 和 Votor 奖励,尚未得到彻底指定。虽然我们预计这些选择不会对我们的结果产生太大的改变,但设计范围很广,而且全新的机制可能需要更改当前的 VAT 提案。这是 Solana Labs 和 Anza 的一个积极的研究领域,我们预计在不久的将来会有 SIMD。

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