Crust挖矿：一文了解CRUST经济模型！

　　Crust 经济模型主要解决的问题是在保证网络协议的安全性前提下，合理的分配各个参与方的利益。

　　经济模型能激励各个参与方加入到网络的同时，也能使系统变得更强壮、更加安全、更加有价值，并使用 CRU 通证作为价值承载和价值流转维持系统的可持续发展。

　　1、GPoS 共识的设计

　　GPoS 的设计除了要维护网络的安全，还追求尽量优化 PoW 下的工作量匹配实际市场对工作量的需求，使得工作量是有意义的(Meaningful Proof of Work)。

　　CRU 被用作 Staking 来维护 Crust 网络的 GPoS 共识时，节点需要有存储资源和工作量担保才会拥有可 Stake 的额度，其存储资源或工作量和 CRU 额度之间有换算率 X，即一个单位的存储资源或工作量可拥有多少单位的 CRU 额度。

　　每TB的存储资源的有效质押基数为β，每TB有意义的存储数据的有效质押额度权重系数为α，X在系统中的设计分为两个阶段，第一阶段的公式为：

　　X: 每 TB 存储资源或工作量和 CRU 额度的换算率

　　M: 有效数据量，单位 TB

　　Z: 空余的存储资源，单位 TB

　　有效数据 M 是指用户在存储市场中通过存储订单下单后上传给节点的数据，空余的存储资源 Z是指除去有效数据后节点还剩余的存储资源。

　　在网络启动时，我们设定 β=5，权重系数 α 和对应文件在网络中的复本数量相关，我们初始认定权重系数 α 的数值如下表：

　　*全网文件复本数超过 200 份以后不计算有效

　　考虑到每个文件的复本数量并不一样，所以每个节点的有效额度计算为：

　　随着 Crust 网络增长，当全网 Stake 的有效 CRU 数量达到全网总量的一定比例时，进入第二个阶段，在第二个阶段中

　　X: 每 TB 存储资源或工作量和 CRU 额度的换算率

　　R：换算系数

　　V: 一阶段下节点资源有效额度

　　n: 所有的入网节点数

　　Amout_cru: 全网总的 CRU 通证数量

　　在这个设计中，R 系数设定了系统里有效 Staking 的 CRU 上限。

　　当系数设计较低时 GPoS 共识的经济特性会更接近于 PoW 共识，这时网络的安全性主要由存储资源保障，利益分配会流向资源节点;当 R 系数的设计较高时 GPoS 共识的经济特性趋近于 PoS，网络的安全性主要由 Staking 在网络中的 CRU 通证来保障，利益的大比例将分配给持 CRU 的账户。则如下图：

　　我们假设将 R=0.5，这样设定下，在第二阶段，总的有效 Stake 额度占全网流通 CRU 的50%，如果硬盘使用空间存更多有效数据，可 Stake 有效额度会提高。对于节点来说，提高有效数据存储能更加有效的增加有效额度，会激励节点尽可能的将存储变成有意义存储。

　　在第二阶段时，如果全网的有效 Staking 比率低于 20%，系统会回到第一阶段。

　　在分析了现有的 PoS 项目的通证 Staking 比率后，普遍被认同的安全比率约为 0.35~0.66，也就是 PoS 系统中被锁定的通证占总量的 35%~66%。而实际项目中，Staking 比率区间可为 0.15~0.85，具体的原因是项目所在的阶段和 Staking 收益率决定。下表是 Cosmos 和 Tezos 项目的 Staking 情况：

　　设定换算系数，只是规定了全网能 Stake 多少有效 CRU，具体实际上会有多少CRU参与 Staking 和参与的收益率相关。从上表中 Cosmos 和 Tezos 项目的数据可看出，在项目早期，通证的功能性没有发挥出来时，用户比较倾向将通证质押在系统里赚取分红收益，在收益率为 6%~8% 时 Staking 比率可占 75% 左右。

　　在 Crust 系统里，当通证的价格较低时，节点不会盲目扩张存储资源，这和所有 PoW 项目类似;当通证价值被认可后，会带来价格上涨，Staking 比率会相应下降，节点扩张存储资源来增加 CRU 抵押额度也并不会直接带来收益，会减弱节点扩张的意愿。

　　如果通证的价值是由于存储市场的发展带来的，节点在存储市场的收益才会驱动它增加存储资源。这样的设计让资源供应更根据市场需求来变化，而非单纯的依赖通证价格上涨。

　　在渡过了区块奖励期以后，Crust 网络中的通证通胀率会维持在比较稳定的比例，通胀率会影响全网 Staking 比率。具体的设计如下：

　　永续通胀率：2.8%

　　当 Staking 比率低于 20% 时通胀率：

　　对于 Staking 比率，我们预期短期的范围为 60%-80%，中长期大约 30%-60%。因为低于 20% 后，网络安全性会快速下降，所以在全网 Staking 比率低于 20% 时我们设计了收益补偿。

　　全网的 Staking 平均收益率 r 为：

　　其收益率曲线如下图：

　　Crust 系统里，节点 Staking 的 CRU 可以来自节点自有也可由担保人为其担保。我们进一步分析作为节点或者担保人参与网络的投资回报。

　　我们定义验证节点的 ROI(Return On Investment)为：

　　C_node：为节点参与网络投入的硬件成本

　　C_m：为节点硬件维护成本

　　V_cru：为节点自有 Staking 的 CRU 价值

　　R_v：为区块链的区块生成奖励(其包括区块中包含的交易手续费和区块积分)

　　R_e：为区块链每个周期的奖励分配

　　R_s：为存储市场收入

　　F_g：为节点支付给担保人的担保费

　　F_s：为节点被罚没的费用

　　候选人节点相比验证人节点少了生成区块的工作，不用承担生成区块的处罚风险，也不享有 R_v 收益。

　　节点投入的资产成本类别有硬件设备、电力费用、人工费用、场地费用、CRU 通证资产，收入有 CRU 通证以及交易市场可自主决定的资产类别，主要分为以法币计价资产和 CRU 通证资产。由于存储资源有独立的交易市场，其 ROI 可单独列算为：

　　存储资源的 ROI 和现有的云存储厂商类比，最终会由市场化决定收益率。考虑到在系统的早期存储市场的不完善，R_s 应该较小，Crust 系统设计了较高的 R_e 来保障节点的收益，并随着系统的成长 R_e 会逐渐减少。

　　在 R_e 减少到稳定比例后，节点通过 Staking 的 CRU 通证有独立的 ROI 计算，其中验证节点为：

　　V_g：为担保人为节点担保的 CRU 价值

　　候选人节点 ROI 为：

　　验证人节点和候选节点 Staking 的 ROI 和全网的 Staking 平均收益率 r 有很大关系。因为系统的通胀占节点收益的比较大比例。当手续费和交易市场佣金收入占比提高后能显著提高 ROI。

　　在不考虑节点罚没的情况下，担保人的 ROI 为：

　　担保人的投入资产为 CRU 通证，收入也为 CRU 通证。资产类别相同的情况下，以 CRU 币本位计量投资收益率。其收益率会由市场化决定，其值可参考 Cosmos和 Tezos 项目中的委托投票人收益率。

　　2、交易费用组成

　　在区块链网络中，典型的资源和相应的费用设计方式如下：

　　有限的区块大小，通过计算每笔交易占用的字节数来收取交易费。

　　有限的区块生成时间，通过计算或者性能测试得出不同交易所消耗的时间。

　　链上状态的存储资源，通常方式有一次性付费和租赁两种模式。一次性付费发生在交易处理过程中，在开发时对此费用评估。租赁模式还会考虑某个交易占据链上状态的时长，超时之后对相应状态进行清除。

　　Crust 系统设计里，交易费用由以下几部分组成：

　　总费用=基本费用+(字节费用+权重费用)×(1+动态调节费率)+小费

　　基本费用是每笔交易都需要支付的费用，字节费用=每字节费用×字节数。系统会给一个初始的费用配置，并可以随着升级进行更新。

　　动态调节费率是一个会根据区块资源使用比例进行调节的费率，当网络资源使用率较高时会增加交易费;当网络资源使用率较低时会减少交易费。小费是由交易发送者自行决定的费用，当网络特别拥堵时可增加小费提高交易被打包的优先权。

　　基本费用会直接销毁，其它费用会支付给打包区块的节点。销毁的基本费用让系统中的通证通缩。

　　3、罚没机制

　　Crust 的 Staking 模块对验证人有惩罚机制，在每个周期结束时网络会对验证人进行检测，当检测到验证人掉线时或恶意攻击网络时会触发惩罚机制，并计算罚没数额。惩罚的内容包含按比例扣除抵押的 CRU 通证和移除验证人身份。

　　因掉线而罚没的资产数额为在一个周期中发生的最大罚没比例乘以验证人 Staking 的通证数量。罚没的比例计算 X 公式为：

　　k：掉线的验证人节点数

　　n：总的验证人节点数

　　被罚没的资产会进入到 Treasury 账户，如果在一定时间内没有通过申诉返还给验证人，系统默认会销毁掉这一部分资产。作为担保人，当所担保的验证人受到惩罚时，担保人的担保额会受到相应的罚没。

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