比特币的经济模型与挖矿成本

近期，比特币价格一度跌破5.4万美元，触及部分比特币矿机的"关机价"。数据显示，当比特币价格达到这一水平时，只有效率超过23W/T的ASIC矿机才能盈利，仅有5种型号的矿机能够维持运营。这意味着如果价格继续下跌，一些抗风险能力较弱的矿工可能被迫退出市场止损。这种情况下，矿工可能会抛售比特币套现，并低价出售矿机，进一步推动比特币价格下跌，这种现象被称为"矿工投降"。

所谓"关机价"实际上是指比特币挖矿的成本价。要理解这一概念，我们需要先了解比特币的经济模型和工作量证明(PoW)机制。

比特币的总供应量被限制在2100万个，大约每10分钟产生一个区块，并奖励矿工一定数量的比特币。最初每个区块奖励50个比特币，之后每21万个区块（约4年）奖励减半。最近一次减半发生在2024年4月23日，区块高度为84万，奖励降至每个区块3.125个比特币。除了区块奖励，矿工还能获得交易手续费，通常每笔交易的手续费在0.0001到0.0005比特币之间。手续费由市场决定，交易量越大，矿工越忙碌，如果用户设置的手续费过低，交易可能会被忽略。

比特币网络中的交易首先进入内存池。矿工从中选择一组交易，试图组成新的区块。为此，矿工需要找到一个特定的随机数，将其与区块数据结合，生成满足网络难度要求的哈希值。这个过程就是"挖矿"。第一个计算出符合条件哈希值的矿工获得记账权，即挖矿成功。难度目标每2016个区块（约两周）调整一次，以保持平均出块时间在10分钟左右。因此，全网算力越高，难度目标就会越大。

算力是比特币矿机的挖矿能力，通常以TH/s（每秒10^12次哈希）为单位。目前全网算力约为630 EH/s，即每秒6.310^20次哈希。理论上，每T算力每天可挖出810^(-7)个比特币。对矿工而言，主要支出包括矿机购买、矿场运营管理费用和电费。以蚂蚁S19 pro矿机为例，额定算力110 T，功耗3250 W，可推算出每T算力每天耗电0.709 kW。不同地区电费差异很大，按0.055美元/kWh计算，一个比特币的成本约为5万美元。

需要注意的是，上述计算基于全网算力630 EH/s的情况。一旦出现"矿工投降"，全网算力下降，开采一个比特币的成本也会随之降低。同样，如果比特币价格上涨，矿工获利增加，全网算力就会上升，开采成本也会随之增加。

因此，比特币的"关机价"实际上是市场调节和矿工博弈的结果，这一切都建立在比特币简洁而有效的经济模型之上。

PoS公链的经济模型

与以比特币为代表的PoW公链不同，在以太坊和Solana等PoS公链中，没有矿工这一角色。那么，这些公链的经济模型是如何设计的呢？

PoS机制与PoW机制的最大区别在于，PoS下参与共识出块的节点需要通过质押(Staking)来获得准入资格。节点需要质押一定数量的平台代币才能参与网络共识，同时平台会向这些节点发放代币作为区块奖励，激励它们维护网络稳定。在PoS机制中，通过质押参与网络共识的节点通常被称为验证者(Validator)。

对于无限增发的平台代币（如以太坊和Solana），还需考虑通胀问题。代币增发通常通过验证者区块奖励实现，而销毁则以交易费的形式进行流动性回收，如存入项目方国库或在协议内燃烧。增发与回收需要达到平衡，允许短期内出现通胀或通缩，但长期应保持稳定以维护经济平衡。

此外，PoS平台的代币具有生息功能，因此部分平台还设计了委托质押机制，可以降低市场上代币的流通量，有助于维护经济稳定。所谓的流动性质押，通常是指第三方协议基于委托质押设计的产品，其APR来源于质押的区块奖励（和MEV）。

以太坊

以太坊网络初始供应量为7200万，其中6000万在2014年7月和8月的众筹活动中分配给购买者（平均价格约0.3美元/枚），剩余1200万在2015年网络启动时一半分给了83位早期贡献者，另一半留给了以太坊基金会。目前以太坊网络的总供应量约为1.2亿。

2022年9月，以太坊从PoW转为PoS（即The Merge），启动了信标链。以此为界，以太坊的通胀设计分为两个阶段：转为PoS前，每年增发约484万ETH，通胀率约4%；转为PoS后，每年增发约301万ETH，通胀率约2.5%。实际上，自转为PoS以来，由于EIP-1559规定每笔交易会燃烧一部分ETH作为基础费用，因此大部分时间ETH处于通缩状态，平均通缩率为1.4%。

在以太坊网络中，节点需质押32个ETH才能成为信标链的验证者，超过32个ETH不会增加该验证者在网络上的权重。信标链每个时段(epoch)有32个时隙(slot)，每个时隙约12秒，会产生一个区块。以太坊按时段发放奖励，数额基于基础奖励计算，代表了每个时段最佳条件下每个验证者的平均奖励。区块提议者可获得1/8的基础奖励，其他奖励分给投票者（前提是做出与大多数验证者一致的投票）和同步委员会的参与者，奖励分配与验证者的有效余额及活跃验证者总数相关。

由于以太坊质押至少需要32个ETH，不支持将ETH委托给其他验证者质押，且提出质押的ETH有27个小时的解锁期，这些规则对质押者来说存在一定障碍。为了给用户提供更便利的质押环境，市场上出现了流动性质押(Liquid staking token, LST)协议。其原理是通过汇集ETH来绕过32个ETH的最低要求，用户无需操作自己的验证器，质押池会处理相关操作，并为用户提供质押凭证，以参与其他DeFi应用，提高资金利用率。

以太坊流动性质押领域的行业领导者Lido推出的stETH，已占据该赛道大部分市场份额。Lido允许普通用户通过其平台质押任意数量的ETH，质押后的ETH变成stETH可随时换回ETH，解决了原生质押的痛点。目前以太坊网络中，质押的ETH为3254万，占总供应量的27%，其中Lido贡献了980万，stETH占质押ETH的30%。

Solana

Solana网络初始供应量为5亿，其中38%给社区储备基金，12.5%给团队成员，12.5%给Solana基金会，剩余37%给投资者。当前Solana网络的总供应量约为5.8亿，流通4.6亿，流通率约80%。剩余20%的SOL锁定在投资者和团队手中，最显著的解锁将在2025年3月发生，约4500万枚。

Solana的初始通胀率为8%，每年递减率为-15%，长期通胀率为1.5%。

Solana网络对验证者的最低质押金额没有要求，但验证者的投票权力和质押奖励会按其质押金额的比例分配。Solana网络支持委托质押(delegate staking)，用户可以将自己的SOL质押给现有验证者来分享收益。委托质押并不意味着将SOL转交给验证者，SOL仍保留在用户钱包中，安全性与持有相同。目前有1500个验证节点，平均APR在7%左右。

验证者负责验证交易和提议区块：每当验证者提交正确且成功的投票（本身就是一笔交易，验证者需支付交易费用）时，他们就会获得积分；提议区块没有额外积分，区块奖励仅包括区块中的交易费用，其中50%流向验证者，另50%被销毁。在一个时段中，验证者积累这些积分，然后在时段结束时"兑换"一定比例的SOL奖励，积分到奖励的"兑换"通过权益加权计算，即验证者获得相应于其占总积分（所有验证者积分之和）百分比的SOL。

Solana网络上的LST现状与以太坊有显著不同。Solana网络中流通SOL的质押比例超过80%，远高于以太坊的27%。然而，LST仅占质押供应量的6%（相比之下，以太坊超过40%）。主要原因是Solana网络原生支持委托质押，且DeFi协议生态尚处于早期，Lido及其同类产品在以太坊上试图解决的问题在Solana上并不存在。Jito是Solana网络LST的领先者，Jito将用户的SOL委托给支持MEV（Jito-Solana验证器客户端）的验证者节点变成JitoSOL，其中MEV收益作为额外收益分配给质押者。因此Jito平台的APR比委托质押更高，目前可达7.92%，JitoSOL占质押SOL的3%。

结语

经济模型是以长期运行为目标的区块链最重要的设计。相比于以比特币为代表的PoW公链简单而有效的经济模型，以以太坊、Solana为代表的PoS公链的经济模型设计通常更为复杂，需要考虑质押机制、激励机制、通胀参数、代币功能等多个方面。

从新公链的经济模型来看，绝大多数都采用了PoS而非PoW共识机制。除了PoS更节能外，它还具有更好的吞吐量和交易确认时间，每秒可处理更多交易，这是区块链走向大规模采用的基础。

在相同成本下，PoS也更具安全性，受到攻击后也更容易恢复。因为验证者是利益相关者，诚实的验证者会被奖励，作恶的验证者会被惩罚。然而，这也可能导致最大的利益相关者获得最多回报，造成财富集中的问题。