[論文レビュー] An Event Study of the Ethereum Transition to Proof-of-Stake

Elie Kapengut, Bruce Mizrach|arXiv (Cornell University)|Oct 24, 2022

Blockchain Technology Applications and Security被引用数 4

ひとこと要約

このイベントスタディは、2022年9月15日にイーサリアムがプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへの移行したことを対象とし、ネットワークのパフォーマンス、手数料構造、市場動態を分析している。移行によりエネルギー消費量は99.98％削減され、取引速度は7％向上し、イーサリアムの供給はデフレーション的になった。一方、手数料はポリゴンを除き、USDで測定した場合に低下したが、マチックの手数料はわずかに上昇した。

ABSTRACT

On September 15, 2022, the Ethereum network adopted a proof-of-stake (PoS) consensus mechanism. We study the impact on the network and competing platforms in a two month event window around the Beacon chain merge. We find that the transition to PoS has reduced energy consumption by 99.98%. Miners have not transformed into validators, and total block reward income (in USD) has fallen by 97%, though transaction fees (in ETH) for Ether have increased nearly 10%. The Herfindahl index for the top 10 is 1,009; the network is 19% less concentrated after the merge. Ethereum supply growth has been deflationary since the merge. The time between consecutive blocks is now steady at 12 seconds and transactions per day are up 7.0%. On Polygon, Matic fees rose but token fees fell. Polygon also slows, processing 3.3% fewer transactions per day. Solana's fees fall by $0.0003, and transactions per day are down 48%. Stablecoin transfer volumes fall on Ethereum and Polygon, but rise on Solana.

研究の動機と目的

• 2022年9月15日にイーサリアムがプルーフ・オブ・ワークからプルーフ・オブ・ステークへの移行が与えた経済的・技術的影響を評価すること。
• マージ後におけるネットワークのエネルギー消費量、ブロック生成、ステーキングのダイナミクス、取引手数料構造の変化を分析すること。
• イーサリアムのパフォーマンスを、競合ブロックチェーンであるポリゴンとソラナと比較し、速度、手数料、ステーブルコイン送金量の観点から分析すること。
• 移行がネットワークの分散化、バリデーターの集中度、長期的なステーキングインセンティブに与える影響を評価すること。
• 規制的および市場的影響、特にステーキングに対するSECの監視と、ステーキング資産に対する預託規則の可能性を検討すること。

提案手法

• マージ日（2022年9月15日）の前後1か月間を対象としたイベントスタディ手法。
• ブロック、手数料、取引量のデータは、イーサリアムメインネット（Kaggle）、ビーコンチェーン（Bitquery）、ポリゴン（Quicknode）、ソラナ（CLI）から収集。
• 上位バリデーターによるブロック生成の集中度を測定するため、ハーフィンダール・ヒルシュマン指数（HHI）を計算。
• 平均取引手数料（USDおよびETH単位）、ブロック時間、日次取引量、エネルギー消費量の変化を測定。
• イーサリアム、ポリゴン、ソラナの主要指標について、マージ前後平均の統計的比較を実施。
• マージ後のステーキングダイナミクス、すなわちバリデーター報酬、スラッシュインcidences、トークン焼却レートの分析。

Figure 1: Electricity Consumption of the Ethereum Network

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 イーサリアムのプルーフ・オブ・ステーク移行は、ネットワークのエネルギー消費量にどのような影響を与えたか？
• RQ2 マージ後、イーサリアム、ポリゴン、ソラナの取引手数料とネットワーク速度はどのように変化したか？
• RQ3 マージは、ブロック生成の集中度とネットワークの分散化にどのような影響を与えたか？
• RQ4 移行は、イーサリアムの供給のデフレーション的性質とステーキングインセンティブにどのような影響を与えたか？
• RQ5 ステーブルコイン送金量とクロスチェーン手数料動態にどのような影響があったか？

主な発見

• イーサリアムのエネルギー消費量は、マージ後、年間93.975 TWhから0.015 TWhに99.98％削減された。
• 上位10名のバリデーターのハーフィンダール指数は、1,245から1,009に低下し、ネットワークの集中度は19％減少した。
• イーサリアムの日次取引量は7.0％増加し、マージ後には1日あたり1,148,750件に達した。
• ブロック時間は12秒に安定し、USDで測定した手数料が低下した一方で、ETH単位での手数料は約10％上昇した。
• ステーブルコイン送金量はイーサリアムとポリゴンで減少したが、ソラナでは1日あたり280百万増加し、市場シェアは27％に上昇した。
• バリデーター報酬のUSD価値は97％減少したが、総ステーキングETHは増加し、高い焼却レートのおかげでネットワーク全体がデフレーション的になった。

Figure 2: Ethereum Blockchain Pre and Post Merge