Glassnode e CoinMarketCap: Antes da Fusão - Analisando a Beacon Chain da Ethereum

A Fusão da Ethereum é um dos feitos de engenharia mais impressionantes do setor de criptomoedas, e o evento está se aproximando rapidamente. A Fusão marca o fim de muitos anos de pesquisa, engenharia e desenvolvimento, e fará a transição do blockchain Ethereum de Prova de Trabalho (PoW -Proof of Work) para um mecanismo de consenso de Prova de Participação (PoS - Proof of Stake).

De muitas maneiras, esse evento pode ser considerado o equivalente à troca do motor de um jato de US$ 191 bilhões, que também carrega centenas de bilhões de dólares em infraestrutura financeira, enquanto viaja a toda velocidade.

A Fusão foi formalmente programada para ocorrer quando a dificuldade terminal total chegar em 58,75e21, estimada para 15 de setembro de 2022. Com a data da Fusão há poucos dias, este relatório apresentará um conjunto de novas métricas para ajudar a entender o sistema Ethereum de Prova de Participação (PoS - Proof of Stake) e traçará o perfil do desempenho da Beacon Chain desde o bloco de gênese em 1º de dezembro de 2020.

Produção e Participação em Blocos

O processo de produção de blocos na Beacon Chain tem algumas etapas adicionais quando comparado à uma rede com Prova de Trabalho (PoW -Proof of Work) equivalente. Em um sistema PoW, os mineradores são responsáveis ​​pela construção do bloco e, em seguida, transmitem seu bloco vencedor para uma rede de nós, que valida se as transações incluídas e se o modelo de bloco atendem às regras de consenso.

No sistema Ethereum PoS, a produção e validação do bloco passa pelas seguintes etapas:

• A blockchain PoS é construída a partir de uma série de slots, que ocorrem em um intervalo médio de 12 segundos.
• Cada slot representa uma oportunidade para um validador construir e propor um bloco.
• Cada conjunto sequencial de 32 slots (6,4 minutos) é agrupado em uma Epoch.
• Um conjunto de 128 validadores é selecionado pelo protocolo para formar um comitê para cada Epoch.
• Um validador deste comitê é escolhido algoritmicamente para Propor um Bloco no próximo Slot.
• Os validadores restantes no comitê fornecem Atestados de que o bloco proposto e as transações incluídas seguem as regras de consenso.
• As Epochs são então sistematicamente finalizadas por dois terços da rede de validadores.

O bloco de gênese da Beacon Chain foi em 1º de dezembro de 2020, e essa nova rede já está operacional há 639 dias (1,77 anos) no momento em que este artigo foi escrito. A blockchain já ultrapassou o bloco 4.557.056 e a epoch 142.408.

Cada slot pode ser pensado como uma oportunidade para a produção de um bloco. Caso o validador selecionado para a produção do bloco esteja offline ou não consiga propor um bloco com sucesso, o slot é considerado Perdido. Até agora, um total de 41.389 slots foram perdidos, o que representa apenas 0,908% do total de slots até o momento.

Existem outras situações em que um bloco é rejeitado pelos validadores ou resulta em uma bifurcação natural. Esses blocos são chamados de órfãos e representam uma versão alternativa do histórico de blocos que não foi seguida pela maioria da rede. Apenas 5.017 blocos órfãos foram produzidos na Beacon Chain até agora, representando apenas 0,110% dos slots.

É desejável que a blockchain mantenha um alto grau de confiabilidade, resultado do alto tempo de atividade do nó validador, levando a muito poucos blocos perdidos. Podemos medir o desempenho da rede agregada usando a métrica de taxa de participação, que é a razão entre o número de blocos produzidos com sucesso (ou seja, não perdidos) e o total de slots disponíveis.

A curva azul abaixo mostra a taxa de participação medida para cada epoch e pode ser vista como sendo geralmente superior a 96%. A curva vermelha mostra a média diária, que atingiu consistentemente mais de 99% de participação, principalmente desde a máxima de mercado em novembro de 2021. Isso demonstra que, até agora, os validadores da Beacon Chain estão consistentemente online e produzindo blocos quando alocados em um slot.

Também podemos medir o número total de atestados emitidos pelo comitê de validadores que aprovam os blocos produzidos. Cada atestado é efetivamente um voto de 'sim' para incluir o último bloco proposto na blockchain.

Com um intervalo de slot médio de 12 segundos e 127 validadores de atestado, devemos esperar uma contagem de atestados diária estável entre 783k e 914k atestados por dia. De fato, desde agosto de 2021, o total de atestados diários se estabilizou dentro desse intervalo, com cerca de 800 mil atestados por dia.

Validadores Substituem Mineradores

No sistema de consenso PoS do Ethereum, os mineradores são substituídos por validadores, que devem depositar uma participação de 32 ETH para participar do consenso do protocolo. O contrato de depósito Ethereum Beacon Chain foi lançado no início de novembro de 2020, permitindo que os primeiros usuários depositassem ETH e ajudassem a impulsionar a Beacon Chain.

A primeira etapa do roteiro da Beacon Chain foi a Fase 0, onde um limite mínimo de 524.288 ETH foi exigido no contrato de depósito antes que o bloco Gênese pudesse ser produzido. É importante notar que os depósitos eram (e ainda são) unidirecionais, com o ETH não podendo ser retirado do contrato de depósito até a atualização de Xangai, que atualmente está prevista para estar pronta de 6 a 18 meses após a fusão.

Embora os depósitos tenham sido inicialmente lentos no começo, o Limite da Fase 0 foi atingido de forma convincente em 24 de novembro de 2020, pois um rápido aumento na confiança da comunidade ocorreu uma semana antes da data de gênese planejada.

Nos últimos 639 dias, os depósitos de ETH continuaram a fluir para o contrato da Beacon Chain, à medida que o desenvolvimento avançava, a infraestrutura de participação aumentava e a confiança da comunidade crescia. Uma linha de base estável de cerca de 200 a 250 depósitos por dia foi observada desde o bloco de gênese.

Houve quatro períodos notáveis ​​de entradas de depósitos acima da média, com três durante o mercado touro de 2020-21, e o mais recente em fevereiro-maio ​​de 2022. Os depósitos desaceleraram após o colapso do projeto LUNA-UST, que teve um impacto negativo em todo o mercado sobre os preços e a confiança dos tokens.

No total, os investidores concluíram mais de 418.527 depósitos da participação de 32 ETH necessária para configurar um validador. Embora isso reflita o número de validadores de nível de consenso exclusivos, é importante observar que os operadores desses nós validadores podem custodiar, hospedar e manter vários validadores ao mesmo tempo, portanto, essa métrica não mede o número de entidades validadoras exclusivas.

Operadores de derivativos de participações líquidas como Lido e Rocketpool, corretoras centralizadas como Coinbase, Binance e Kraken, e até mesmo participantes individuais são capazes de operar vários validadores ao mesmo tempo.

O volume total de ETH depositados na Beacon Chain já ultrapassou 13,409M ETH, o que equivale a 11,22% da oferta circulante. O contrato de depósito Beacon Chain é agora uma das maiores concentrações de suprimento na rede Ethereum. A participação total da Beacon Chain é siginificativa e pode ser comparada à todos os contratos inteligentes que detêm 27,0% da oferta e corretoras centralizadas que detêm 16,8% da oferta de ETH.

Este grande volume de ETH depositado na Beacon Chain é um sinal de confiança da comunidade e dos investidores no sucesso da fusão do Ethereum.

Podemos dividir os vários pools de capital participantes para classificar melhor o saldo detido por pools de participantes, operadores de corretoras e outros participantes desconhecidos ou individuais.

• Lido (vermelho) é a maior entidade da rede de participações, operando validadores que somam mais de 4.164M ETH e representam 31,1% do pool de validadores.
• As 3 principais corretoras (laranja) incluem Coinbase, Kraken e Binance, que têm uma participação combinada de 3,565 milhões de ETH e respondem por 26,6% do pool de validadores.
• Todos os outros provedores de participação (roxo) respondem por um adicional de 1,269 milhão de ETH e 9,5% do pool de validadores. Se combinarmos todos esses operadores de participação mencionados, eles representam uma participação de 8,998M ETH e operam 67,1% do pool de validadores.
• Participantes Individuais e Desconhecidos (verde) hospedam os 4.411M ETH restantes, representando pouco menos de um terço do pool de validadores (32,9%).

O gráfico abaixo apresenta essa divisão em termos relativos, onde podemos ver que os provedores de participação rapidamente se tornaram bastante dominantes no pool de validadores, com o Lido tendoo crescimento mais notável. Isso é provavelmente o resultado de uma combinação de fatores, incluindo, mas não limitado a:

• Sobrecarga técnica necessária para operar um validador individual.
• Conveniência e risco de delegação para serviços profissionais de participação.
• Investidores com menos do que o necessário 32-ETH reunindo sua participação em grupo.
• Capacidade de tokenizar e depois negociar ou usar como garantia em DeFi com derivativos de participação, como Lido, Rocketpool e, mais recentemente, Coinbase com o produto cbETH.

Curiosamente, o grupo Participantes Individuais e Desconhecidos (verde) aumentou ligeiramente seu domínio, aparentemente após o colapso do LUNA-UST. A dominância do provedor de participação atingiu o pico de 69,5% e, desde então, caiu para 67,2%.

Embora o contrato de depósito da Beacon Chain seja uma via de mão única no momento, as validações ainda podem ser removidas do pool de participações por meio de dois mecanismos:

1. Saída Voluntária (azul) onde um validador opta por deixar de participar do consenso e entra na fila de saída. Esses validadores não propõem ou atestam mais blocos, mas a participação ETH ainda não pode ser retirada.
2. Corte no caso de comportamento malicioso em que o protocolo ejeta à força um validador do pool por mau comportamento, como propor ou atestar blocos inválidos ou divisões da blockchain sem consenso.

Até o momento, apenas 67 validadores deixaram o pool voluntariamente e 167 eventos de corte ocorreram. É necessária uma investigação mais aprofundada para avaliar se foram casos de testes de engenharia durante o processo de desenvolvimento ou eventos maliciosos genuínos.

Desempenho e Receita do Validador

Os validadores devem inicialmente depositar uma participação de 32 ETH para iniciar um validador e serão ejetados do protocolo se seu saldo cair abaixo de 16 ETH (no caso de vazamento de inatividade ou corte). Depois que um validador entrar no protocolo, seu saldo total de ETH começará a mudar devido a vários fatores:

• Receita auferida com emissão e taxas (aumento de saldo)
• Vazamento por inatividade se os validadores frequentemente perdem blocos ou atestados (o saldo diminui).
• Corte em caso de comportamento malicioso (o saldo diminui).

Há também um conceito chamado Balanço Efetivo, que é limitado a 32 ETH no lado positivo e diminui em degraus de 1 ETH (com um buffer mínimo de 0,25 ETH). Por exemplo:

• Se um participante tiver 32 ETH e ganhar 0,5 ETH em recompensas, seu saldo total (vermelho) é 32,5 ETH, mas seu saldo efetivo (verde) ainda é 32 ETH.
• Se um participante tiver 32 ETH, mas vazar 0,5 ETH em penalidade de inatividade, seu saldo total (vermelho) agora é 31,5 ETH, mas seu saldo efetivo (verde) é arredondado para 31 ETH.
• Um Saldo Total de 31.250 ETH terá um Saldo Efetivo de 31 ETH
• Um Saldo Total de 31.249 ETH terá um Saldo Efetivo de 30 ETH

O gráfico abaixo mostra o Saldo Efetivo agregado (verde) que está participando ativamente do consenso PoS. O saldo total restante (vermelho) é essencialmente ETH excedente que pode ser considerado um buffer de participação inativa. No momento, o saldo efetivo total é de 13.357M ETH, e cerca de 745k ETH está inativo (5,29% do total).

Podemos então calcular uma nova métrica chamada Eficácia da Participação que captura esse saldo em uma proporção entre ETH efetiva e total. Com 5,29% de participação de ETH atualmente inativo, a Eficácia da Participação caiu de 100% na gênese para 94,7% no momento. Isso será em grande parte devido à receita obtida pelos validadores, elevando o saldo total médio dos validadores acima de 32 ETH.

Também podemos investigar a receita obtida pelo conjunto de validadores agregados até agora. No consenso PoS do Ethereum , a taxa de emissão depende em parte da quantidade de ETH em participação, de modo que quanto mais pessoas em participação, menor a recompensa por validador.

Isso aconteceu até agora, com a receita média anualizada de ETH caindo de 3,65 ETH/ano na gênese, para 1,42 ETH/ano hoje. Considerando que o contrato de depósito é essencialmente de mão única (e muito poucos validadores deixaram o pool), essa diluição de recompensa é quase inteiramente resultado do aumento do volume de ETH apostado nos últimos 18 meses.

O rendimento anualizado denominado em ETH em um depósito de 32 ETH diminuiu de acordo, caindo de mais de 12% na gênese, para apenas 4,44% hoje. Após a fusão, é provável que os investidores encontrem conforto na atualização bem-sucedida, e depósitos adicionais reduzirão ainda mais esse rendimento.

Com a PoS Beacon Chain e a blockchain PoW Ethereum existentes e operacionais, a emissão total de ETH atualmente tem duas fontes. Desde o bloco de gênese da Beacon Chain, um total de 747k ETH foi emitido na cadeia PoS e 8,54M ETH na cadeia PoW. Isso equivale a uma divisão de emissão de aproximadamente 8% de PoS versus 92% de PoW.

Isso também demonstra como a cadeia PoS está operando atualmente com emissão significativamente menor em relação à cadeia PoW.

Também podemos realizar uma avaliação do preço realizado dos depósitos da Beacon Chain e o impacto que as recompensas de participação tiveram na redução da base de custo médio. O preço realizado é calculado multiplicando o ETH depositado pelo preço à vista no momento e, em seguida, obtendo uma média do total de ETH em participação. Isso fornece uma estimativa do 'preço médio de depósito' para o conjunto de validadores.

• O Preço Realizado do Ethereum para todo o mercado (roxo) é de US$ 1.650, refletindo o preço médio pelo qual a oferta de ETH circulante foi negociada pela última vez.
• O Preço Realizado para todos os depósitos da Beacon Chain (vermelho) é de $ 2.470, o que é 50% maior que a média do mercado. Isso significa que as moedas em participação estão mantendo uma perda não realizada que é 33% maior do que o investidor médio de ETH.
• O Preço Realizado para Beacon Chain, incluindo recompensas de staking (tracejado azul) é de US$ 2.390, o que representa um benefício médio de 3,2% para a base de custo dos participantes, mas permanece bem acima do participante médio do mercado.

Isso demonstra que, apesar dos participantes ganharem um rendimento médio adicional de 3,2% em ETH, o mercado em baixa de 2022 resultou no depósito médio significativamente submerso em relação ao preço do depósito. Isso também destaca por que os derivativos líquidos de participação como o Lido ganharam uma fatia tão significativa do mercado de participação.

Embora a emissão na blockchain PoW tenha permanecido relativamente estável em cerca de 2 ETH por bloco (mais uma média de 0,05 a 0,10 ETH em recompensas), a emissão na cadeia PoS aumentou constantemente à medida que mais validadores entraram no pool. A emissão total diária de PoS aumentou de cerca de 340 ETH/dia para 1.623 ETH/dia atualmente.

Se tomarmos uma proporção entre a emissão diária de ETH via PoS e PoW, podemos ver que a proporção de emissão de ETH atribuída à Beacon Chain aumentou constantemente. A cadeia PoS aumentou efetivamente a emissão líquida de ETH em 2,8% na gênese, para mais de 12,4% hoje.

Por fim, buscaremos abordar uma das maiores questões pós-Merge; qual será o impacto estimado no fornecimento líquido de ETH com a redução combinada na emissão de PoS e o mecanismo de queima EIP1559? O gráfico abaixo apresenta duas curvas de emissão diária de ETH desde que o EIP1559 entrou em operação em agosto de 2021:

• Condição atual (laranja), com emissão de ETH ocorrendo nas cadeias PoW e PoS, com a queima EIP1559 ativa no lado PoW. Fora alguns poucos dias, a oferta de ETH tem sido inflacionária líquida, oscilando entre cerca de 11,8 mil e 14,3 mil ETH emitidos por dia desde julho.
• Condição simulada (azul), com apenas a PoS Beacon Chain ativa e com EIP1559 funcionando na blockchain PoS. Isso simula como o mercado poderia ter sido se o Merge fosse enviado com EIP1559 e mostra um sistema deflacionário líquido claro até o final de julho de 2022, onde a emissão se estabiliza em torno de +500 a +1.000 ETH/dia.

Sumário e Conclusões

A Fusão Ethereum está se aproximando rapidamente e é o culminar de muitos anos de trabalho duro e esforços notáveis ​​de engenharia e pesquisa. Com todas as redes de teste Ethereum agora completando com sucesso a fusão nos últimos meses, a fusão da rede principal foi formalmente agendada e está prevista para 15 de setembro de 2022.

Neste relatório, exploramos a mecânica fundamental do novo mecanismo de consenso Prova de Participação (PoS) da Ethereum e como podemos estudar o desempenho da rede Beacon Chain. Avaliamos o desempenho da Beacon Chain até o momento e traçamos o perfil de depósitos de validadores, fluxos de receita e possíveis implicações na dinâmica de oferta líquida de ETH.

Com mais de 11,2% da oferta circulante de ETH agora participando do consenso PoS, representa um voto de confiança significativo da comunidade Ethereum. Podemos esperar uma fusão bem-sucedida da rede principal e analisar o novo e fascinante mecanismo de consenso no futuro.