OKEx Research | 区块链报告：Staking概念对未来共识机制的意义

　　【OKEx Research | 区块链报告：Staking概念对未来共识机制的意义】

　　Staking是近期区块链世界的一个热门概念。作为PoS共识机制下的一种权益，它主要是指用户通过质押Token给节点获取系统奖励的过程。目前Staking的高收益已经引得诸多玩家入场。

　　其实Staking并不是一个新的概念，随着PoS算法被发明以后，就一直存在着。为让大家对Staking economy有更清晰的认识，本篇报告我们将从发展历程、生态角色、收益模式、结算方式以及利弊等角度解析，力图展示给大家全面且深度的Staking economy行业研究。

　　

　　一、Staking市场概况

　　1.1概念定义

　　Stake可被翻译为质押，在PoS共识中，持币者通过质押、投票、授权委托和锁定等行为参与到出块和生态治理，以获取出块奖励、治理投票奖励以及交易手续费等收益。用户通过Stake给节点Token获取收益的方式，被称为Staking economy。

　　在Staking模式中，节点须将他们的 Token 锁定为抵押品，争取成为验证节点，系统使用算法从中选举每个区块的出块人，该验证节点将有机会获得固定的出块奖励。如果验证人作恶，作为惩罚他们将无法获得Staking 奖励，甚至会失去抵押，即PoS中独有的惩罚机制Slash。

　　1.2市场规模

　　据Stakingrewards数据显示，截至2019年8月1日20：30，参与Staking的项目有47个，全球加密资产总市值为2742.6亿美元， 参与Staking的总市值为162.4亿美元，约占加密资产总值的的5.9%。而Staking中被锁定状态的Token总市值为61.7亿美元，它们平均Staking比率为38%。网站显示，当前平均Staking收益率为 12.92%。从上面的数据，可以看到 Staking 是一个巨大的市场，在经济因素的刺激下，这一市场会随着项目的增加以及抵押资产数量的增加而不断增长。

　　根据图表1可以看出Staking锁定的价值维持在18亿美元附近，进入2018年11月开始减少，之后便跌到6亿美元，2019年1月中旬又涨到12亿美元附近，此后变动不大，直到3月中旬开始呈逐步上涨态势。目前Staking约占加密资产总市值的的5.9%。

　　根据图表2、3则可以看出目前参与Staking的项目的锁币价值，前五位分别为EOS、Algorand、Tezos、Cosmos、Dash。

　　

　　Staking的锁定价值走势Staking的锁定价值走势

　　

　　主要币种在Staking中的锁定价值主要币种在Staking中的锁定价值

　　

　　当前各币种Staking的锁定价值当前各币种Staking的锁定价值

　　1.3发展历程

　　在了解Staking economy之前，我们需要先来了解一下PoS(Proof ofStake)的PoS的发展之路。

　　目前被基础公链广泛使用的共识机制主要有工作证明(PoW)、拜占庭容错(BFT)和权益证明(PoS)及他们各自的衍生共识，如委托权益证明(DPoS)等。

　　得益于PoW 的创新机制模型设计，BTC 网络已经成功运营了十年，挖矿从单纯的逐利行为变成了维护整个商业网络稳定发展的有效驱动力。然而随着专业矿机的出现，它暴露出交易处理速度慢，能源使用效率低等弱点。另外，算力集中依然是悬在公链安全头顶的达摩克利斯之剑。

　　于是，PoS 共识越来越多地出现在区块链项目的设计中。2011年，一位名为Quantum Mechanic的网友在著名比特币社区Bitcointalk论坛首次提出Proof of Stake，文章预见性的提出了很多现在仍在使用的方案，诸如由持币量代替算力权重、委托权益、奖励分配等。2012年首个基于PoS共识的项目点点币(PPcoin)诞生，期间又经历了混合共识、纯PoS、BFT+PoS等发展阶段，并衍生出DPoS、LPoS等多个变种。

　　PoS(Proof of Stake)即权益证明，对比PoW共识中矿工们通过竞争计算来试出哈希函数目标结果才能拥有出块权，PoS 链的新区块是由系统中特定算法选择的节点来创建。持币人将币Stake以获得出块权利，在指定时间打包交易，并广播出去，得到验证后，新区块生成。对比PoW,PoS共识提高了系统的能源使用效率,也提升了交易处理速度。

　　历经几年发展，PoS产生了诸多变种，Cardano提出的乌罗波罗斯算法通过直接产生随机数的方法，通过系统随机选择出块节点;EOS的DPoS机制则通过让持币人为超级节点而不是每个区块投票的办法，减少了持币人投票验证的难度，也提高了投票的参与率;Tezos使用的LPoS、Cosmos使用的Tendermint也都是对既有PoS机制的革新，发展出增发奖励机制、抵押金机制、slash机制等，以应对PoS刚提出时被发现的“Nothing at Stake”、长程攻击等问题。

　　目前PoS共识及其衍生类型在吞吐量、延迟、速度、能耗等方面的不断探索，性能表现愈发优秀，以太坊从PoW逐渐向PoS迁移转变，以及很多公链项目也都在采用PoS机制，应用PoS的公链在数量与质量上呈赶超PoW之势。

　　二、Staking生态角色

　　在Staking economy中最重要的角色有两个：验证节点与持币者。

　　一般情况下，PoS共识下创造区块有6个基本步骤：运行节点-成为验证节点(矿工)-选举出块节点-打包交易-广播交易-验证节点确认。PoS中，矿工除了负责出块外，还要充当验证节点的角色。成为出块节点之前，持币人需要运行节点客户端，成为一个区块链分布式网络中的接入点，也叫节点。符合系统要求的节点可以成为验证节点(即矿工)，系统将使用特定算法从验证节点中选举每个区块的出块节点。Stake便属于达成验证节点要求的一种手段。

　　

　　验证节点除了要创造新的区块外，还要参与到链上治理中来。创造新区块是来保护区块链的延续性，而链上治理决定的是整个区块链系统的参数设置，这些参数决定着整个网络的运行方向，验证节点可谓肩负重任。

　　想要成为验证节点需要符合系统的要求，不仅需要一定的硬件配置，对维持最低抵押Token的数量也有要求，还要及时升级并保证24h在线全连接避免被罚没抵押Token。对于大多数持币者而言，他们没有时间精力与专业知识去运行节点，也没有达到要求的Token数量，需要交给第三方节点运营商委托服务才能赚取收益。

　　

　　2.1节点门槛

　　2.1.1硬件门槛：

　　一般系统对矿工的配置都不会很高，除非是运用拜占庭容错混合算法的项目或是趋向于联盟的项目。对于一个开放性的区块链项目，硬件门槛会根据项目具体的共识机制和关键技术要求有所区别，一般需要的配置如下：

　　

　　一般情况下，会对带宽要求稍高一点，因为一些区块链项目要求节点要长期在线，带宽高可以让各个节点之间的通信保持正常。硬盘需要动态扩充，随着区块数据的增多，出块节点需要保存完整的区块数据，所以硬盘容量不足时，需要及时扩充硬盘。此外，如果运行的节点对外暴露了RPC服务，对应的参数配置需要依据RPC服务的调用情况来决定。当然，项目初期和已经发展较为强大的项目需要的配置还不一样，后者的配置需要会更高。

　　以以太坊硬件配置为例：

　　

　　此外，有些项目也在探索实现更去中心化的思想，让节点运行更简单，Polkadot及Chian X均提到未来每个人都可以通过下载并运行电脑客户端维护节点;Tezos提到未来运行节点获得奖励就只需要一个app这么简单。届时，节点参与的硬件门槛将大大降低。

　　目前服务器配置主要有两种方式可以选择：

　　自建服务器——自己购买硬件服务器，连接电、网，运行服务。自建服务器的成本短时间较高，要考虑到硬件成本、场地成本以及经营人力成本。而且需要24小时不断电、不断网，对环境要求较高，好处是一些服务支持可以直接调整。

　　云服务器——购买现成的云服务器，动态配置参数，运行服务。云服务器的优点在于灵活、成本低。目前，大部分节点还是搭在云服务器上，如亚马逊的AWS，Google的云服务，阿里的云服务等，具备上述服务器后按照官方配置教程来就可以运行节点。当然这点也被去中心化社区诟病许久，因为所有的去中心化网络的节点服务仍然是搭建在世界的IT巨头手里。

　　2.1.2抵押Token门槛：

　　矿工最大的成本，实际上是抵押金的数量，而不是运营成本。PoS领域里每个链的规则皆不相同，为了增加效率通常会对链的出块节点数和抵押金有一定的的限制。

　　比如EOS、Tron是设置固定数量的超级节点/代表，以投票数排名。EOS有21个出块节点，Tron节点数是27个，Cosmos只有前 100 的节点有收益权。系统规定一个固定数量的出块节点数，出块人由持币人投票得出，投票率按照高到低排序，系统按照高到低选择指定数量的出块人，然后将出块人随机排序选择。

　　另一种情况则是，成为其节点需要满足公链设置的一定的要求，但是对节点数量不做限制，一般要求质押规定数量的Token并满足节点运行的计算机配置即可。比如Tezos对节点数量不设限，但节点的门槛是10000个xtz。Cardano要求节点是矿池，持币量(包含委托量)需达到总体币量的1%。

　　2.1.3其他软性门槛：

　　除了硬性要求和抵押要求，有些项目还对验证节点有一些软性实力的要求，比如验证节点需要是团队或者公司;要求不能用云服务器;要求在社区有一定的声誉;要求投票需要达到一定的数量等等。如果在不了解的情况下运行，可能因不达要求而无法成为验证节点。

　　2.2验证节点运营商

　　2.2.1目前主要的节点运营商：

　　(1)钱包：钱包作为管理多链资产的工具，有足够多的用户基础，是天然帮助用户参与Staking 的工具。目前许多官方钱包和去中心化钱包已能够支持委托给不同的验证人节点，持币人有挑选合适的节点的权利，在钱包中持币人可以找到委托按钮，委托一定量的币给喜欢的节点。还可以抵押赎回，一键复投，查询自己每天收益。

　　(2)矿池：各大矿池已经聚集了一批对区块链机制比较了解的矿工，他们天然的与Staking用户属性重合，因此矿池也是主要的节点运营商。如同算力矿池吸引矿工携带算力加入一样，在支持Staking的项目上，它们也鼓励持币人将币的投票权押在自己的矿池中，竞争出块权并分享收益。目前OK矿池已经推出了eos的锁仓挖矿功能，对其他项目的Staking也在拓展当中。

　　(3)交易所：交易所使用内部用户的存币进行Staking，享受每年增发的收益。这将成为交易所除了交易服务费及上币费之外的额外收益。当用户开始重视持有币种的的权益收益时，能提供Staking服务且用户能获得奖励的交易所将会优于没有Staking服务的交易所。

　　(4)社区节点：社区节点通常是那些密切关注项目发展，且对项目治理作出积极贡献的群体，他们可以通过参与节点的方式，更进一步的影响到项目的发展方向，并获得项目增发的收益。

　　(5)投资机构：项目的早期投资人或机构，更可能持有大量Token。如果投资机构对所投项目十分看好，在拿到Token后可以直接成为一个节点，继续为项目做贡献。

　　2.2.2节点运营商类型

　　持币者拥有通证的“所有权”和“委托权”。根据他们在Staking委托过程中是否会失去Token的控制权，当前Staking的节点运营商可以分为两类，分别是去中心化模式与中心化模式。

　　去中心化模式：

　　去中心化模式是持币者保有资产“所有权”，将”委托权“给了节点。把Token质押(Staking)给节点是一个链上委托动作，事实上Token的所有权依然在用户的个人地址中，改变的是用户将PoS挖矿权力转移给了节点，节点代用户挖矿产生收益，之后再由节点或是链上分配给持币者。

　　目前去中心化模式的节点运营商有去中心化钱包，持币人只需要保证自己的私钥安全。去中心化钱包又分为网页端钱包及客户端钱包，网页端钱包是将私钥存储在浏览器缓存里，需要签名时再将其掉用进行签名;客户端钱包是将私钥存储在用户手机的本地环境中，两者直接比较客户端会相对安全些，另外网页端钱包受到钓鱼网站攻击的可能性更高。

　　中心化模式：

　　中心化模式持币者是将币的“所有权”以及“委托权”都给了中心化机构，它们不会帮你创建个人钱包地址，而是使用共同地址再加上地址标签辨别用户帐户，由节点产生收益按一定比例分给持币者。目前中心化模式的节点运营商有交易所、中心化钱包、矿池。

　　

　　三、Staking收益模式

　　3.1 收益来源

　　比特币创世块只包含50BTC，此后一天增发7200BTC，每四年减半。比特币的这种增发将会以每四年减半的规律持续下去，一直到2140年，比特币将停止通胀，数量无限接近2100万个。这种分发成了一种激励手段，矿工的奖励来源是出块奖励和交易手续费。

　　而以PoS共识为主的新项目，往往通过出售Token的方式募集资金，所有Token将在创世块全部创造出来。那么PoS的激励就不能像比特币一样由剩余总量做奖励，而是通过系统增发作为激励了。增发会使公链在数量上形成通胀率，目前EOS年化通胀5%，Comos年化通胀6.94%，Vsys年化通胀5.5%。为了鼓励持币人参与Staking，现有主流PoS公链的年增发率平均在5%以上。

　　在创世块创造了大量币后，系统会持续增发一定数量的币，增发Token一部分作为出块奖励，其他部分作为治理投票奖励或销毁，具体会根据项目的不同而有所区别。有些项目还对用户有交易手续费的要求。因此节点奖励的来源有：出块奖励、治理投票奖励、交易手续费。因此，虽然Staking用户的激励来源就是PoS网络内置的通胀率，但节点收益率并不一定是增发率。此外，Staking回报率也并不等于节点收益率，因为没有参与Staking的这部分持币人无法享受节点收益。

　　当然现实中还存在一些特殊的情况，比如未出块被处罚等，真实奖励情况也会依照节点能力略有不同。根据PoS网络和相关参数(包括参与率和时间)的不同，Staking回报率从每年5%到50%不等，这意味着，如果持有人没有选择 Staking，其 Token 的价值会因网络膨胀而贬值。

　　Staking即用户将自己的权益委托给节点运营商让其帮助委托人行使权益并获取系统奖励。节点会向用户收取一定费用作为服务费用，这样节点运营商除了自己Staking的奖励之后，还能得到接受委托服务的奖励。

　　计算节点运营商商和持币人收益的公式如下：

　　节点收益=出块奖励+治理投票奖励+交易手续费

　　某节点运营商未分配奖励给用户前的收益=节点收益*该节点获得 Staking 总数/ 所有节点的 Staking 总数

　　节点运营商收益=节点未分配奖励给用户前收益*节点收取服务费比例

　　持币人收益=节点未分配奖励给用户前收益*(1-节点收取服务费比例)

　　3.2 节点和用户间收益结算模式

　　首先来看一下PoW里因为矿工需求倾向衍生出了几种主流的矿池模式：

　　

　　图片来源于(矿业研报：比特币挖矿的行业拐点与经济周期)图片来源于(矿业研报：比特币挖矿的行业拐点与经济周期)

　　相较之下，PoS经济里没有这么多因为挖矿随机性带来的不同模式。根据目前的观察，节点提供的委托服务主要模式为：根据每个人贡献的Token在节点中的比例来分配奖励，并按一定比率收取服务费。目前市场上 Staking 服务费平均位于 5%-20% 之间。

　　

　　图片来源于链闻(Staking economy 运营专家完全手册)图片来源于链闻(Staking economy 运营专家完全手册)

　　当然随着节点之间竞争深化，也会出现更为灵活的收益结算模式，比如：

　　1.服务费调整模式：不同节点间通过服务费费率竞争吸引委托人，这是最直接影响委托用户收益的要素，但过低的费率也会损害节点的利益，目前观察到的玩法就是先促销服务费率后续进行调整，或是中间几个周期调降服务费率。

　　2.保证收益模式：当节点因为任何原因不在线而丢失区块，进而丢失奖励，节点依然保证委托人有该区块的奖励。

　　3.及时到账模式：每一条PoS共识的区块链为了保障节点不作恶，都会有代币锁定期。具有一定流动性资金的节点(如交易所)承诺收益及时当天发放，满足用户的流动性需求。

　　3.3用户参与Staking前需要注意的地方

　　尽管参与Staking可以获益，但不同的区块链项目因为不同的经济规则将会产生不同的Token经济，不同的节点也有着不同的收益费率和安全性，这都会影响用户最终的收益。如果你想参与Staking，以下是需要着重了解的几个方面：

　　1.通货膨胀率

　　绝大部分 PoS 项目都是通过增发Token 来作为 Staking 的奖励，增发的这部分Token，会引起整体经济体系的通货膨胀。如同央行一样，适当的增发有利于经济体系的完善和发展，但如果增发过多过快，则可能引起本身币价的贬值。这时候，Staking 的奖励可能还不及贬值幅度。但增发太少又会导致币价无法带来矿工预期的收益，难以激励矿工参与网络验证，使潜在的攻击成本越来越低，甚至会出现网络堵塞项目慢性死亡的情况。PoS早期的探索项目点点币Nxt、黑币、影子币便是因此失败的。所以选择一个有靠谱经济机制的项目，是做Staking 前的基础功课。

　　2.锁定期

　　为了防止节点作恶，大多数项目的Staking都设置了Token锁定期。当委托人选择退出Staking时，他们需要等到锁定期结束后才能转让代币。这使得节点的作恶成本大增，是对链条的一种保护，但也在某种程度上制约了Token的流动性。Tezos是15天左右，Cosmos是30天左右，每个项目都有自己的锁定期，具体需要在项目的白皮书中查找信息，用户需要多加留意。

　　3.预期年华收益率

　　用户在Stake之前需要考察项目的Staking比率及收益率，尽量选择收益率相对稳定的候选节点进行委托。同时也要关注节点的出块表现，因为节点表现不好会导致持币人不仅奖励会下降，更可能损失原先Staking 的代币。

　　4.服务费用率

　　节点运营商将获得出块奖励，在收取一定的服务费后将这些奖励按比例回报给Stake用户。每个节点运营商的服务费率因运营商背景和项目的不同而有所不同，作为消耗成本，委托者也要考察这一部分。

　　5.节点委托类型

　　前文已经论述过，委托人在Staking委托过程中并不会失去他的Token的控制权，将Staking的节点服务商分为去中心化模式与中心化模式，它们各有优势，用户需要从个人对便捷性和安全性角度去选择委托的节点类型。

　　

　　四、Staking的积极意义与风险

　　在 Staking economy 时代，用户与区块链网络的连接被加强了。普通持币用户，通过Stake 这个动作，既可以增加自己的持币收益，又可以为网络安全和稳定性做出贡献，还能参与到生态治理当中。因此，Staking不仅是经济学上的行为，也跟区块链网络治理和社区高度相关。当然这种模式带来便利的同时在安全和治理方面存在着各种风险。

　　4.1 Staking的积极意义

　　1. 对于公链而言，节点的稳定运行和占据全网较高的Staking比例是影响公链安全性与性能的关键因素。在PoS系统中，Token持有者的权益完全体现在Token的价值中，他们有直接的动力维护系统的安全，因此更加不容易参与恶意行动。而在PoW系统中，攻击者实施攻击获取短期利益后可将算力等硬件投资转移到其他区块链系统中，采取恶意行为的可能性更高。参与Staking的人越多，意味着每个区块的共识一致性得到更多的保证。因此Staking量的多少基本等同于PoW公链中算力的大小，Staking量越多，公链稳定性越有保证，这条公链的价值也就越大。

　　2.对于持币人而言，Staking是权益保值增值的最佳手段。PoS公链一般会增发Token作为区块生成的节点奖励，验证节点有硬件上的配置要求、抵押金要求和其他软性要求，持币份额较少且无硬件设备的持币人可以通过Staking分得奖励，而不参与Staking的持币人则会蒙受代币增发带来的通胀损失。

　　3.对于生态治理而言，链上治理决定的是整个区块链系统的参数设置，这些参数决定着整个网络的运行方向。Staking这种机制的存在，让没有足够数量代币或缺乏稳定运行节点条件的持币人得以参与挖矿并获得分红，极大地提升了全网参与度。普通用户通过Staking 收获了参与感和实在的收益，也会更有意愿为项目做宣传做贡献，项目更加容易走进良性循环。

　　4.2 Staking的风险

　　1. Token流动性风险

　　加密资产市场是一个高波动的市场，而Staking 大多伴随着一定时间的Token锁定。一旦用户委托参与了Staking，在价格大幅波动的极端行情下，资金无法及时变现。以币本位来看，做完 Staking后持币的数量确实增加了一些，但如果对法币来着，特殊行情下则有可能会承受一定的损失。所以，持币人在Staking之前，必须考虑将其Token锁定以赚取回报要面临的币价波动风险，如果单纯只是为了短期收益，那么就需要谨慎参与。

　　2. Token安全风险

　　持币人参与Staking最重要的一点，就是需要保证自己Token 的安全性。

　　当节点在出块时因主动或遭到攻击后被动的什么都不做、运行不当或恶意操作时，它们可能会因此受到经济上的惩罚，即Slash。惩罚轻则导致节点无法继续获得出块资格，重则直接没收抵押锁定的Token。通常每个节点的官方网站都会介绍自己的安全体系结构和防止攻击的解决方案。因此用户需要了解Staking项目的惩罚规则，选择风控好的节点服务商.

　　此外，中心化节点有节点卷款跑路和被攻击被盗的风险，持币人应尽量选择去中心化的节点，这样即使节点被攻击，所标记的Token也不会丢失，因为Token持有者只是委托了权限，而不是Token的所有权。

　　3. 节点中心化风险

　　PoW挖矿中出现的算力集中化风险，在PoS机制中也无法避免。节点Staking数量越高，就有越高的概率挖出区块获得奖励，而获得的奖励Token可继续投入节点进行Staking，强者恒强效应更加明显。这将导致节点的固化以及外来新生资源的进入欲望减弱，当参与节点比新建公链更贵的时候，这个固化机制是对整体公链生态的一种伤害。

　　此外，在社区治理中，节点可能会出于自身利益而不是公链长期发展的考虑，去推迟制衡使自己收益下降的社区决议，这将导致治理机制失灵。

　　结语

　　作为PoS共识机制下的一种权益，节点须将他们的 Token 锁定为抵押品，争取成为验证节点，系统使用算法从中选举每个区块的出块人，该验证节点将有机会获得固定的出块奖励。如果验证人作恶，作为惩罚他们将无法获得Staking 奖励，甚至会失去抵押，即PoS中独有的惩罚机制Slash。

　　它的主要生态角色是节点和持币者，节点需要满足硬件门槛、抵押Token门槛以及其他软性门槛等。目前节点运营商主要有钱包、矿池、交易所、社区节点和投资机构，按照在Staking委托过程中是否会失去Token的控制权，Staking的节点运营商可以分为去中心化模式与中心化模式两种类型，去中心化模式更为安全。

　　节点收益主要来源于增发Token部分，具体为出块奖励、治理投票奖励和交易手续费，具体比例会根据项目的不同而有所区别。节点和用户的收益结算模式主要是根据每个人贡献的Token在节点中的比例来分配奖励，并按一定比率收取服务费的形式。随着节点之间竞争深化，也将出现更为灵活的收益结算模式。

　　用户参与Staking前需要注意项目的通货膨胀率和锁定期，还有节点服务商的预期年华收益率、服务费用率以及委托类型，这些都会影响用户最终的收益和资产安全。

　　当然Stakingeconomy积极意义与风险共存，普通持币用户，通过 Stake 这个动作，既可以增加自己的持币收益，又可以为网络安全和稳定性做出贡献，还能提升了全网生态治理参与度。当然Staking带来便利的同时，也在安全和治理方面存在着各种风险，比如因Token锁定在高波动市场带来的流动性风险，以及节点被slash或遭到攻击后可能会因此遭受的Token损失，此外它也不可避免的将要面临节点中心化的风险。

　　在经济因素的刺激下，投资者们开始涌入 Staking 市场，市场规模也取得了较大发展。可以预见 Staking 是一个巨大的市场，这一市场会随着项目的增加以及抵押资产数量的增加而不断增长。

　　参考文献：

　　《读懂区块链PoS共识》

　　《PoS指南：一文全解你需要知道的一切》

　　《Staking：PoS时代下的挖矿新浪潮》

　　《Staking 的现状：来自验证者的观察和思考》

　　《搞懂 Staking 商业中的五个基本元素》

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