[论文解读] 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 4

一句话总结

本次事件研究分析了以太坊于2022年9月15日从工作量证明转向权益证明的过程，评估了网络性能、费用结构及市场动态。此次转变使能耗降低了99.98%，交易速度提升了7%，并使以太坊的供应量变为通缩性，而除Polygon外，以美元计价的费用均有所下降，其中Matic费用略有上涨。

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.

研究动机与目标

• 评估以太坊于2022年9月15日从工作量证明转向权益证明的经济与技术影响。
• 分析合并后网络能耗、区块生成、质押动态及交易费用结构的变化。
• 对比以太坊与竞争性区块链（Polygon与Solana）在速度、费用及稳定币转账量方面的表现。
• 评估此次转型对网络去中心化、验证者集中度及长期质押激励的影响。
• 考察监管与市场影响，包括SEC对质押的审查以及质押资产可能面临的托管规则。

提出的方法

• 采用事件研究方法，窗口期为合并日前后各一个月（2022年9月15日）。
• 数据来源包括以太坊主网（Kaggle）、信标链（Bitquery）、Polygon（Quicknode）与Solana（CLI），涵盖区块、费用与交易量数据。
• 计算赫希曼-赫芬达尔指数（HHI）以衡量前十大验证者在区块生成中的集中度。
• 测量平均交易费用（以美元与ETH计价）、区块时间、日交易量及能耗的变化。
• 对以太坊、Polygon与Solana的关键指标进行合并前后平均值的统计比较。
• 分析质押动态，包括验证者奖励、罚没事件及合并后代币销毁速率。

Figure 1: Electricity Consumption of the Ethereum Network

实验结果

研究问题

• RQ1 以太坊转向权益证明对网络能耗有何影响？
• RQ2 合并后以太坊、Polygon与Solana的交易费用与网络速度有何变化？
• RQ3 合并对区块生成集中度与网络去中心化有何影响？
• RQ4 此次转型如何影响以太坊供应的通缩特性及质押激励？
• RQ5 对稳定币转账量与跨链费用动态有何影响？

主要发现

• 以太坊能耗下降99.98%，从合并前的93.975 TWh/年降至0.015 TWh/年。
• 前十大验证者HHI指数从1,245降至1,009，表明网络集中度降低19%。
• 以太坊日交易量增加7.0%，合并后达到每日1,148,750笔交易。
• 区块时间稳定在12秒，尽管以美元计价的费用下降，但以ETH计价的交易费用仍上涨近10%。
• 以太坊与Polygon的稳定币转账量下降，而Solana的稳定币日转账量增加2.8亿笔，市场份额升至27%。
• 验证者奖励的美元价值下降97%，但总质押ETH数量上升，由于销毁率较高，使网络呈现通缩特性。

Figure 2: Ethereum Blockchain Pre and Post Merge