Analisi della Beacon Chain di Ethereum: tutto quello che devi sapere sulla nuova blockchain che implementa il meccanismo Proof-of-Stake.
Esploriamo la parte più interessante Ethereum prima del Merge. In questo articolo utilizziamo nuove metriche per valutare il sistema PoS di Ethereum e le prestazioni della Beacon Chain sin dalla genesi. Leggi di più.
Il Merge – o fusione – di Ethereum è una delle prodezze ingegneristiche più incredibili che hanno luogo nel settore delle criptovalute. Mancano poche ore all’evento più atteso dai cripto investitori, che segna la fine di molti anni di ricerca, ingegneria e sviluppo. Trasformerà il meccanismo di consenso della blockchain di Ethereum da Proof-of-Work a Proof-of-Stake.
Per molti versi, questo evento potrebbe essere considerato l’equivalente della sostituzione del motore di un jet da 191 miliardi di dollari. Sta anche trasportando infrastrutture finanziarie per un valore di centinaia di miliardi di dollari, pur viaggiando a tutta velocità.
Il Merge è stato formalmente programmato per aver luogo a una difficoltà terminale totale di 58,75e21, stimata per il 15 settembre 2022. Nel momento in cui scrivo mancano esattamente 24 ore. Questo rapporto introdurrà una suite di nuove metriche per aiutare a comprendere il sistema Proof-of-Stake di Ethereum. Inoltre delineerà le prestazioni della Beacon Chain dal blocco di genesi del 1 dicembre 2020. Immergiamoci.
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Beacon Chain: produzione dei blocchi e partecipazione
Il processo di produzione dei blocchi sulla Beacon chain ha alcuni passaggi aggiuntivi rispetto a una blockchain Proof-of-Work equivalente. In un sistema PoW, i miner sono responsabili della costruzione del blocco, quindi trasmettono il blocco vincente a una rete di nodi, che quindi convalidano che le transazioni incluse e il modello di blocco soddisfino le regole di consenso.
Nel sistema Ethereum PoS, la produzione e la convalida dei blocchi passa attraverso i seguenti passaggi:
- La blockchain PoS è costituita da una serie di slot, che si verificano a un intervallo medio di 12 secondi.
- Ogni slot rappresenta un’opportunità per un validatore di costruire e proporre un blocco.
- Ciascun set sequenziale di 32 slot (6,4 minuti) è raggruppato in un’Epoca.
- Un set di 128 validatori viene selezionato dal protocollo per formare un comitato per ogni Epoca.
- Un validatore di questo comitato viene scelto algoritmicamente per proporre un blocco nello slot successivo.
- I restanti validatori nel comitato forniscono Attestazioni che il blocco proposto e le transazioni incluse seguono le regole del consenso.
- Le epoche vengono quindi sistematicamente finalizzate da due terzi della rete di validatori.
Il blocco di genesi della Beacon Chain è datato 1 dicembre 2020. La nuova rete è operativa da 639 giorni (1,77 anni) al momento della stesura dell’articolo. La blockchain in questo momento ha superato il blocco 4.557.056 e l’epoca 142.408.
Ogni slot può essere pensato come un’opportunità per la produzione di un blocco. Nel caso in cui il validatore selezionato per la produzione del blocco sia offline, o non riesca a proporre con successo un blocco, lo slot è considerato Mancato. Finora sono stati persi un totale di 41.389 slot, che rappresentano solo lo 0,908% degli slot totali fino ad oggi.
Blockchain affidabile
Ci sono altri casi in cui un blocco viene rifiutato dai validatori attestanti o risulta in un fork naturale. Questi blocchi sono chiamati orfani, e rappresentano una versione alternativa della cronologia dei blocchi che non è stata seguita dalla maggior parte della rete. Finora sulla Beacon Chain sono stati prodotti solo 5.017 blocchi orfani, pari solo allo 0,110% degli slot.
È auspicabile che la blockchain mantenga un elevato grado di affidabilità. Questo è il risultato di un’elevata disponibilità del nodo del validatore, che porta a pochissimi blocchi mancati. Possiamo misurare le prestazioni aggregate della rete utilizzando la metrica del tasso di partecipazione, che è il rapporto tra il numero di blocchi prodotti con successo (cioè non persi) e il totale degli slot disponibili.
Il tasso di partecipazione misurato per ciascuna epoca generalmente è superiore al 96%. La media giornaliera ha costantemente raggiunto il 99% di partecipazione in più, in particolare dal massimo storico nel novembre 2021. Ciò dimostra che finora i validatori sulla Beacon Chain sono rimasti costantemente online, e producono blocchi quando viene assegnato uno slot.
Possiamo anche misurare il numero totale di voti di attestazione espressi dal comitato dei validatori che firmano i blocchi prodotti. Ogni attestato è effettivamente un voto “sì” per includere l’ultimo blocco proposto nella blockchain.
Con un intervallo di slot medio di 12 secondi e 127 validatori di attestazione, dovremmo aspettarci un conteggio giornaliero stabile di attestazioni compreso tra 783.000 e 914.000 attestazioni al giorno. In effetti, da agosto 2021, il totale delle attestazioni giornaliere si è stabilizzato all’interno di questo intervallo, con circa 800.000 voti di attestazione al giorno.
Nella beacon chain i validatori sostituiscono i minatori
Nel sistema di consenso Ethereum PoS, i validatori sostituiscono i minatori (o miners). Per farlo devono depositare una quota di 32 ETH, quindi partecipare al consenso del protocollo. Il contratto di deposito Ethereum Beacon Chain è stato lanciato all’inizio di novembre 2020, consentendo ai primi utenti di depositare ETH e aiutare a far ripartire la Beacon Chain.
La prima fase della roadmap di Beacon Chain è stata la Fase 0. In questa fase era richiesta una soglia minima di 524.288 ETH nel contratto di deposito prima che la blockchain potesse produrre il blocco Genesis. È importante notare che i depositi erano (e sono tuttora) a senso unico. Gli utenti non potranno ritirare i propri ETH dal contratto di deposito fino all’aggiornamento Shanghai, che dovrebbe essere pronto tra 6 / 18 mesi.
Sebbene i depositi siano partiti in modo piuttosto lento, la soglia di fase 0 è stata raggiunta in modo convincente il 24 novembre 2020. Ha contribuito a questo risultato il rapido aumento della fiducia della community una settimana prima della data di genesi pianificata.
Negli ultimi 639 giorni, gli utenti hanno continuato a depositare ETH nel contratto Beacon Chain. E così man mano che lo sviluppo progrediva e le infrastrutture di staking aumentavano, la fiducia della community è cresciuta. Dal blocco della genesi è stata osservata una linea di base stabile di circa 200-250 depositi al giorno.
Ci sono stati quattro periodi notevoli di afflussi di depositi superiori alla media. Tre durante il mercato rialzista 2020-21 e il più recente nel febbraio-maggio 2022. I depositi hanno rallentato a seguito del crollo del progetto LUNA-UST, che ha avuto un impatto negativo a livello di mercato sui prezzi dei token e sulla fiducia.
ETH in staking
In totale, gli investitori hanno completato oltre 418.527 depositi della quota di 32 ETH necessari per eseguire un nodo validatore. Sebbene ciò rifletta il numero di validatori a livello di consenso univoci, è importante notare che gli operatori di questi nodi di validazione possono custodire, ospitare e mantenere più validatori contemporaneamente, quindi questa metrica non misura il numero di entità di convalida univoche.
Gli operatori di derivati di staking liquidi come Lido e Rocketpool, exchange centralizzati come Coinbase, Binance e Kraken e persino singoli staker singoli sono in grado di utilizzare più validatori contemporaneamente.
Il volume totale di ETH in staking sulla Beacon Chain ha superato i 13,409 milioni di ETH, che equivalgono all’11,22% della fornitura circolante. Il contratto di deposito sulla Beacon Chain è oggi una delle maggiori concentrazioni di fornitura sulla rete Ethereum. La quota totale di Beacon Chain può essere paragonata a tutti i contratti intelligenti che detengono il 27,0% della fornitura e gli exchange centralizzati che detengono il 16,8% della fornitura.
Questo volume di ETH depositato nella Beacon Chain è un segnale di fiducia nel successo del Merge da parte della community e degli investitori di Ethereum.
Principali staking pool
Possiamo suddividere i vari pool di capitali in staking, per classificare meglio il saldo detenuto dai vari staking pool, exchange e altri staker sconosciuti o piccoli investitori.
- Lido è l’entità più grande della rete di staking, operando nodi validatori che rappresentano oltre 4.164 milioni di ETH, e rappresentano il 31,1% del pool di validatori.
- I primi 3 exchange includono Coinbase, Kraken e Binance, che hanno una partecipazione combinata di 3,565 milioni di ETH e rappresentano il 26,6% del pool di validatori.
- Tutti gli altri fornitori di staking rappresentano un ulteriore 1.269M ETH, ovvero il 9,5% del pool di validatori. Se combiniamo tutti questi operatori di pool di staking summenzionati, rappresentano una quota di 8,998 milioni di ETH e gestiscono il 67,1% del pool di validatori.
- Solo-Stakers e piccoli investitori ospitano i restanti 4.411M ETH, rappresentando poco meno di un terzo del pool di validatori (32,9%).
I fornitori di staking sono diventati rapidamente abbastanza dominanti nel pool di validatori, con Lido che ha visto la crescita più notevole. Questo è probabilmente il risultato di una combinazione di fattori, inclusi ma non limitati a:
- Spese tecniche necessarie per far funzionare un validatore con staking singolo.
- Convenienza e delega del rischio a servizi di staking professionale.
- Investitori con meno dei 32 ETH richiesti che mettono in comune la loro partecipazione.
- Possibilità di tokenizzare e quindi scambiare, o utilizzare come garanzia in DeFi con derivati di staking come Lido, Rocketpool e più recentemente Coinbase con il prodotto cbETH.
Numeri interessanti
È interessante notare che il gruppo dei piccoli investitori ha leggermente aumentato il proprio dominio, apparentemente in seguito al crollo di LUNA-UST. Il predominio dei fornitori di staking ha raggiunto il picco del 69,5% e da allora è sceso al 67,2%.
Sebbene al momento il contratto di deposito della Beacon Chain sia a senso unico, le convalide possono ancora essere rimosse dallo staking pool tramite due meccanismi:
- Uscita volontaria, in cui un validatore sceglie di cessare la partecipazione al consenso ed entra nella coda di uscita. Questi validatori non propongono né attestano più i blocchi, ma la puntata ETH non può ancora essere ritirata.
- Slashing in caso di comportamento dannoso. In questo caso il protocollo espelle con la forza un validatore dal pool per comportamenti scorretti come proporre o attestare blocchi non validi o chainsplit non consensuali.
Ad oggi, solo 67 validatori hanno lasciato volontariamente il pool, e si sono verificati 167 eventi di slashing. Sono necessarie ulteriori indagini per valutare se si trattava di casi di test ingegneristici durante il processo di sviluppo o di veri e propri eventi dannosi.
Prestazioni e ricavi del validatore
I validatori devono inizialmente depositare una puntata di 32 ETH per avviare un validatore. Verranno espulsi dal protocollo se il loro saldo scende al di sotto di 16 ETH (in caso di perdita di inattività o slashing). Una volta che un validatore è entrato nel protocollo, il suo saldo ETH totale inizierà a cambiare a causa di una serie di fattori:
- Entrate derivanti dall’emissione e dalle commissioni – aumento del saldo;
- Inattività o inefficienza dei validatori per quanto riguarda blocchi o attestazioni – il saldo diminuisce;
- Slash in caso di comportamento dannoso – il saldo diminuisce.
C’è anche un concetto chiamato Balance effettivo, che è una specie di arrotondamento (con un buffer minimo di 0,25 ETH). Per esempio:
- Se uno staker ha 32 ETH e guadagna 0,5 ETH in premi, il suo saldo totale è 32,5 ETH, ma il suo saldo effettivo è ancora 32 ETH.
- Se uno staker ha 32 ETH ma perde 0,5 ETH in penalità di inattività, il suo saldo totale è ora 31,5 ETH, ma il suo saldo effettivo viene arrotondato per difetto a 31 ETH.
- Un saldo totale di 31.250 ETH avrà un saldo effettivo di 31 ETH
- Un saldo totale di 31.249 ETH avrà un saldo effettivo di 30 ETH
Le metriche più interessanti
Definiamo saldo effettivo aggregato quello che partecipa attivamente al consenso PoS. Il saldo totale residuo invece calcola essenzialmente gli ETH in eccesso, e può essere considerato un buffer di partecipazione inattiva. Al momento, il saldo effettivo totale è 13.357M ETH e circa 745k ETH sono inattivi (5,29% del totale).
Possiamo quindi calcolare una nuova metrica chiamata Stake Effectiveness che cattura questo equilibrio in un rapporto tra ETH effettivo e totale in stake. Con il 5,29% di ETH in staking attualmente inattivo, l’efficacia dello Stake è scesa dal 100% alla genesi, al 94,7% al momento. Ciò sarà in gran parte dovuto alle ricompense guadagnate dai validatori che spingono il saldo totale medio dei validatori al di sopra di 32 ETH.
Possiamo anche esaminare le ricompense guadagnate finora dal pool di validatori aggregato. Nel consenso di Ethereum PoS, il tasso di emissione dipende in parte dalla quantità di ETH in stake. Questo in modo tale che, poiché più persone stanno bloccando i propri fondi, la ricompensa per ogni validatore è minore.
Questo è quello che si è verificato finora, con le entrate medie annualizzate di ETH in calo da 3,65 ETH/anno al momento della genesi, a 1,42 ETH/anno oggi. Considerando che il contratto di deposito è essenzialmente a senso unico (e pochissimi validatori hanno lasciato il pool), questa diluizione della ricompensa è quasi interamente il risultato del volume crescente di ETH in staking negli ultimi 18 mesi.
Il rendimento annualizzato denominato in ETH su un deposito di 32 ETH è diminuito di conseguenza, passando da oltre il 15% al momento della genesi, ad appena il 4,44% di oggi. Dopo il Merge, è probabile che gli investitori troveranno conforto nel successo dell’upgrade. I depositi aggiuntivi faranno scendere ulteriormente questo rendimento.
PoW vs PoS
Con entrambe le blockchain PoS e PoW operative, l’emissione totale di ETH ha attualmente due fonti. Dal blocco di genesi della Beacon chain, sono stati emessi un totale di 747k ETH sulla blockchain PoS e 8,54 milioni di ETH sulla blockchain PoW. Ciò equivale a una suddivisione delle emissioni di circa l’8% del PoS rispetto al 92% del PoW.
Ciò dimostra anche come la blockchain PoS stia attualmente operando con emissioni significativamente inferiori rispetto alla blockchain PoW.
Possiamo anche eseguire una valutazione del prezzo realizzato dei depositi della Beacon Chain e dell’impatto che i premi di staking hanno avuto sull’abbassamento della base del costo medio. Il prezzo realizzato viene calcolato moltiplicando l’ETH depositato per il prezzo spot in quel momento, quindi calcolando una media sull’ETH totale puntato. Ciò fornisce una stima del “prezzo medio di deposito” per il pool di validatori.
- Il prezzo realizzato di Ethereum per l’intero mercato è di $1.650, che riflette il prezzo medio al quale la fornitura di ETH circolante è stata negoziata l’ultima volta.
- Il prezzo realizzato per tutti i depositi della Beacon Chain è di $2.470, che è il 50% in più rispetto alla media del mercato. Ciò significa che le criptovalute con staking stanno trattenendo una perdita non realizzata che è il 33% più grande dell’investitore medio di ETH.
- Il prezzo realizzato per la Beacon Chain, inclusi i premi per lo staking è di $2.390, che rappresenta un vantaggio medio del 3,2% sulla base dei costi degli staker, ma rimane ben al di sopra del partecipante medio al mercato.
Ciò dimostra che, nonostante gli staker abbiano guadagnato in media un ulteriore 3,2% di rendimento denominato in ETH, il mercato ribassista del 2022 ha portato il deposito medio a essere significativamente più basso rispetto al loro prezzo di deposito. Ciò evidenzia anche il motivo per cui i derivati di staking liquidi come Lido hanno guadagnato una quota così significativa del mercato dello staking.
Emissione
Mentre l’emissione sulla blockchain PoW è rimasta relativamente stabile a circa 2 ETH per blocco (più una media da 0,05 a 0,10 ETH in premi zio), l’emissione sulla blockchain PoS è aumentata costantemente man mano che più validatori sono entrati nel pool. L’emissione giornaliera totale di PoS è aumentata da circa 340 ETH/giorno agli attuali 1.623 ETH/giorno.
Se prendiamo un rapporto tra l’emissione giornaliera di ETH tramite PoS e PoW, possiamo vedere che la proporzione di emissione di ETH attribuita alla Beacon Chain è aumentata costantemente. La blockchain PoS ha effettivamente aumentato l’emissione netta di ETH del 2,8% al momento della genesi, a oltre il 12,4% oggi.
Infine, cercheremo di affrontare una delle più grandi domande post-Merge. Quale sarà l’impatto stimato sull’offerta netta di ETH dopo che la blockchain ha implementato il meccanismo di burning EIP1559 e la riduzione dell’emissione dovuta all’algoritmo PoS? Possiamo dividere l’emissione giornaliera di ETH da quando è stato attivato EIP1559 nell’agosto 2021 in due tronconi:
- Condizione attuale, con emissione di ETH che si verifica sia sulla blockchain PoW che PoS, con il burn di EIP1559 attivo sul lato PoW. A parte pochissimi giorni, l’offerta di ETH è stata inflazionistica, oscillando tra circa 11,8k e 14,3k ETH emessi al giorno da luglio.
- Condizione simulata, con solo la PoS Beacon Chain attiva e con EIP1559 live sulla blockchain PoS. Questo parametro simula come sarebbe stato il mercato se il Merge fosse stato rilasciato insieme a EIP1559 e mostra un chiaro sistema deflazionistico fino alla fine di luglio 2022, dove l’emissione si stabilizza tra +500 e +1.000 ETH/giorno.
I prezzi del gas sono attualmente molto bassi. Questo evidenzia che – con qualsiasi aumento significativo della pressione sulle gas fees – si può ragionevolmente prevedere che ETH diventi un asset con offerta deflazionistica.
Considerazioni finali
Il Merge di Ethereum è qui, ed è il culmine di molti anni di duro lavoro e notevoli sforzi di ingegneria e ricerca. La fusione della rete principale è stata formalmente programmata ed è stimata per il 15 settembre 2022, data che nel momento in cui scrivo posso definire “domani”. Sono estremamente curioso di scoprire cosa succederà.
In questo report – che spero vi sia piaciuto – abbiamo esplorato il nuovo meccanismo di consenso Proof-of-Stake di Ethereum e le prestazioni di rete della Beacon Chain. Abbiamo valutato le prestazioni della Beacon Chain fino ad oggi e abbiamo profilato i vari validatori, i flussi di entrate e le possibili implicazioni sulle dinamiche di fornitura netta di ETH.
Oltre l’11,2% della fornitura in circolazione di ETH oggi partecipa al consenso PoS, che rappresenta un significativo voto di fiducia da parte della community di Ethereum.
