Commodities on the chain, consensus capital markets in the block space

If the blockchain-based metasurverse is the future, the blockchain space is the scarcest resource of the Web3.0 era, because eyewitness consensus is based on writing our every move into the blockchain ledger.

Where there is a relationship between supply and demand, there is a capital market, and where there is a capital market, there will be financial instruments. Financial instruments reduce wear and tear for market coordination and improve synergistic efficiency.

As users, people complain about the high transaction fees. As nodes, miners complain about the price risk of currency fluctuations. In the mature token trading market, people can indeed carry out cost hedging to a certain extent from the dimension of coin price, but the fluctuation of coin price is not perfectly correlated with network activity. Capitalization of the block space will be critical to accelerate the advent of the Web3.0 era.

This article comes from Alkimiya, an on-chain consensus capitalization market protocol, which compares the block space to a commodity and capitalizes the block space in the form of a swap contract. BlockBeats translated the full text:

「谁掌控了香料，谁就掌控了整个宇宙。」

——弗兰克·赫伯特，《沙丘》

引言

大宗商品是用来生产日用品和服务的基础原材料，而其历史脉络也反映了人类文明的发展历程。在历史上，人类不惜发动战争来争夺重要的资源——从大米，到金属，到香料，再到石油。随着全球经济和人们的日常活动正不断向 Crypto 经济迁移，哪种物资又将成为新时代最受欢迎的大宗商品呢？

答案是，区块空间。

公链上的所有经济活动都会在区块空间上结算。共识生产者（如矿工和质押验证者）是区块空间的提供者，而每笔交易则都需要区块空间。当链上活动增加时，网络费用也会随之增加，而当区块补贴和费用增加时，人们就会更想赶快将下一个区块追加到区块链上。

由于区块空间是一种资源，它也可以被用来搭建金融工具，用以对冲生产风险，或者提高收益。在这种金融化的发展之下，综合性的资本市场将会逐渐形成，而这也是历史上所有重要资源的演变方式。

在本篇文章中，我们将就大宗商品市场的历史背景、去中心化共识在数字宇宙中的重要性，共识生产的经济逻辑，以及 Crypto 原生的共识资本市场这几个问题进行深入探讨。

大宗商品市场的发展历史

早在公元前 4500 年，古苏美尔的居民就用粘土徽章和石板来表示未来交付货物的日期和结算规则，而这本质上就是一种期货合约。近 3000 年以后，汉谟拉比法典对农民资产抵押的付款规则做出了规定。农民必须用他们生产的粮食来偿还债务，而当作物歉收时也有权延后付款。这些基本准则既能帮助生产者管控风险，也同时保证了更稳定的粮食生产。

随着这些金融准则不断标准化，1697 年诞生了世界上首个正式的商品交易所，也就是堂岛大米交易所。在该交易所中，商人们用「米票」代替实际的大米进行交易，而米票则可以用来兑现人们仓库中的大米。以米票为基础，商人们创造出了许多今天普遍使用的衍生品合约，如卖空、远期交易和期权。一个多世纪后，芝加哥期货交易所成立并发展成为全球谷物和农产品期货及期权市场的领导者，而其中这些金融合约的交易量要远远大于实物商品的交易量。

这些发展趋势表明，大宗商品市场的金融化让商品生产者和消费者能更好地管理他们的风险，从而让他们能有效地扩大自己的经营规模。

堂岛大米交易所

随着大宗商品市场的日益成熟与完善，可用来帮助管理不同风险的金融工具类型也在不断增加。时至今日，这些工具已经几乎涵盖了所有商品，包括糖、咖啡、黄金，以及能源市场。

而由于大宗商品的生产会受到许多现实因素的影响，其消费和生产也总是存在着各种变动。一个完善的市场是大宗商品生产的基础，因为如果没有这些市场的话，大宗商品的流通就容易出现波动。

元宇宙时代的到来

我们的日常活动也在向数字化转型，数据和计算能力的重要性也已经取得了飞速的增长。虽然数字领域的基础技术尚未成熟，但由于摩尔定律和软件开发的开放性，其发展速度也十分惊人。鉴于以上原因，越来越多的人开始相信，「数据便是这个时代的石油」。

正如 Dijkstra 在 1972 年所评论的那样，「世界上也就只有计算机技术能创造 10 的 10 次方甚至更高的覆盖率：凭借其惊人的速度，它让我们得以创造出高度分层的人工制品。」因此，我们不能再将数字宇宙视为一种物理现象。相反，按 Abelson 和 Sussman 的话说，软件是「程序化的认识论」，它已经成为人类表达的主要媒介。

这自然会让人们好奇，这条路最终会将我们引向何处？许多科幻作品已经向我们描绘了各种版本的元宇宙，但它们似乎都有一个本质上的共同点：都是一个与现实世界相仿的数字世界，有着自己的世界体系、经济和数字资产。Matthew Ball 将其描述为「一个大规模、可互操作的实时渲染三维虚拟世界网络，可以同步支持无限量的用户参与体验个人在数字世界的存在感以及数据的延续性，这些数据包括身份、历史记录、权利、物品、聊天对话和支付记录。」Ball 进一步提到说，Crypto 网络的发展将有助于元宇宙关键组件的建设，分别是计算、互操作性工具、标准搭建以及支付。

在现实中，只要时间充足、技术充分，由 Crypto 经济计划支持的分布式网络就将很有可能管理一切事物，包括元宇宙数据的存储、渲染和访问方式。同时，它也很可能指导元宇宙社会结构的发展。DeFi 和 Crypto 游戏已经在鼓励用户使用自有协议，并分享实用的经济激励措施，而非租金。

随着越来越多的用户参与平台质押，他们也就越不愿意将自己数字身份的控制权转让给少数几个中心化的权威机构，如 Facebook 和微软（而且这已经在发生了）。元宇宙的到来是一个必然，借助于 Crypto 网络，元宇宙不仅将实现大范围的普及，也将获得可持续的增长。因此，区块空间将成为元宇宙的核心要素。

区块空间市场

为了确保我们自己有稳定的食物和能源供给，从而维持社会的增长，我们在全球范围内建立了大规模的市场。那么，作为元宇宙搭建基础的区块空间，又会衍生出怎样的市场呢？

Basically, a block space is a computing layer and a representative unit of state shared by multiple users, and a blockchain can record changes in that state, as a Crypto network doesThe market for the production and use of block space。

用户向生产者发出附带有费用的交易，并提出区块空间的购买需求，用来改变网络的全球状态；而参与共识的节点操作员（矿工、验证者等）则负责通过生产由这些状态变化组成的区块空间，为网络提供安全保障。虽然这听起来很简单，但其实区块空间市场的运行机制相当复杂。

首先，区块空间有一个隐含的时间价值。在《Ethereum 区块空间——发展成果与背后原理》( Ethereum Blockspace—Who Gets What and Why) 这篇文章中，我们讨论了为什么未来的区块空间在本质上会比现在的区块空间价值更低。举例来说，一个链上货币市场储户宁愿锁定当前的利率，也不愿选择某个未来时点更低的利率。同样地，一位 NFT 买家也更想在被别人抢购之前就立马完成交易。

Historically, this time value has been quantified by network fees, and block producers have included transactions with the highest fees by default. This means that users are willing to pay more for more pressing transactions, andThe minersCan beExtract the value这样类似的现象也就有可能发生了。

即使是尝试在区块链上添加全球时钟的解决方案，在其链中也仍然隐含有时间价值，如 Solana 的历史证明（Proof-of-History），它使用序列哈希来对进入网络的交易进行时间标记。与基于收费的模式相比，基于序列的收录模式更容易受到延迟的影响；那些想让自己的交易在时钟网络上被迅速收录的人，会更愿意优化其网络拓扑结构，并尽量接近大型节点运营商，以便其交易能被优先处理——这与传统高频交易中靠近交易所的竞争策略也有着异曲同工之妙。

同样，对于供应商（共识节点运营商）来说，现如今实体化的区块空间比将来的区块空间更具价值。

共识生产者的利润是由共识激励收益和节点运营成本之间的差额所决定的，而节点运营商所能获得的收益往往容易发生波动：现货价格、交易费用和区块发现难度都是收益大小的不确定性因素。不同的网络在向节点操作员支付时会采用不同的激励机制，这也就进一步增大了其复杂程度。

不仅如此，由于不同的网络对验证者的要求有所差异，它们运行节点的成本也大不相同。工作量证明网络往往依靠的是挖矿硬件市场以及廉价且可靠的电力；而相比之下，权益证明 ETH2.0 节点网络则有着最低的电力和资本质押需求。

我们可以将供应商的成本进一步细分为管理性支出和资本性支出。对于那些在基础层需要更高水平计算力的网络来说，它们的资本性支出往往很高。除了 Bitcoin 和 Ethereum 挖矿，在 Arweave 和 Filecoin 等平台上，验证者可以通过扩大存储容量和处理速度来获得收益；Solana 历史证明节点由于序列哈希的存在对计算有着很高的要求；而任何零知识网络，图形处理器和其他能够快速进行线性运算的处理单元则可以大大加快证明的计算。

然而我们需要注意的是，考虑到状态膨胀（state bloat）等因素，每个网络的节点都会产生一些资本性支出，而这些支出也最终会成为经常性支出项目。资本性支出往往较高，通常会在一段时间内偿还。

而在管理性支出方面，挖矿所使用的电费和维修成本即属于管理性支出；质押验证者则以质押要求和 Token 费用的形式产生管理性支出；而对于其他共识算法，它们的管理性支出一般是 Token、现实资源或为二者的组合。

几乎所有的共识算法都将区块生产权视为一个概率函数，并按照节点操作员的验证能力与全球验证能力的份额进行加权。对于运营商来说，要想保持一定水平的区块生产率，它们就必须提高自己在网络「验证能力」中的份额。例如，一个 ATOM 验证者质押有 1000 个 ATOM，而整个网络共有 10000 个质押着的 ATOM，如果其他验证者突然决定多买 5000 个 ATOM 来维持 10% 的区块生产率，那么他就需要多买 500 个 ATOM。这对于其他热门 PoS 网络来说也是一样，如 Terra、Avalanche 和 Near。虽然它们实际的机制可能略有不同（即 Avalanche 对委托给一个节点的总金额上限与其他网络并不相同），但其基本原则却从未改变。

This fluctuation also leads to new changes in the revenue of the verifier, resulting in additional administrative costs, so some network incentives are aimed at capturing the lion's share of network pledges (beyond most aggressive networks), for exampleDistributive inflation system on Solana。

In order toMinimum requirements运行一个 Solana 节点的年度成本的大致分类

With the expansion of network effect, the healthy growth of node operators increases the security budget of network and strengthens its ability to resist network consensus attack. Ideally, the cost of running a node should be offset by revenue generated by consensus. However, as we wrote inHashing alchemy"(The Alchemy of Hashpower）这篇文章中所解释的那样，共识生产者会经历四个典型的市场阶段，而其中一些阶段则有可能会让生产者破产。

区块空间生产和消费的结构性质表明，它非常需要区块空间资源市场来抵御其所面临的潜在风险，而我们也把这称为共识资本市场。

共识资本市场

目前，区块空间中已经存在有一些原始形式的金融工具，而哈希率指数、Gas Token 和质押衍生品都是建立共识资本市场的不同尝试。然而，哈希率指数/期货和 Gas Token 都未能获得大量的流动性。这些市场往往是不透明的，对买卖双方都不太友好。

在其他情况下，由于 Gas Token 等资产定价困难，链上和中心化交易所的流动性供应就会有所紊乱，因此目前还尚未形成有序市场。

质押衍生品让质押者可以参与更多其他活动，但并没有为区块空间生产者的需求提供完整的解决方案。

发送给 ETH 2.0 质押合约的 ETH

在没有完整对冲解决方案的情况下，验证者面临着来自网络资产（由于自身质押）和区块空间需求（费用）波动的双重风险。借助质押衍生品，PoS 网络上的验证者可以出售其质押资产所用的 Token，以换取他们想要的任何资产（即 PoS 验证者将出售其质押的 ETH 以换取稳定币）来对冲与费用有关的风险，而质押资产的价值就等于基础网络资产的价值加上未来网络费用的预期价值。持有质押资产会增加未来验证现金流波动的风险，而以市场价格出售资产则会为这些未来现金流「锁定」一个固定的价格（体现为质押资产和标的物的价格差），这样卖方就可以将他们的头寸与网络共识现金流进行脱钩。

由于验证者为了完成风险对冲不得不参与市场交易，他们在想要参与网络活动或者解锁自己的质押资产时，会以市场价购买质押资产，而这也会大大提高价格风险。鉴于质押资产的交易通常与标的物存在有紧密平价，验证者无法仅凭质押衍生品就完全对冲其风险，delta 敞口将依然存在。对于注重成本的验证者来说，他们需要额外的工具来尽量降低风险，从而减少自己的市场活跃度，尤其是在不稳定市场中的活跃程度。

理想情况下，在设计区块空间生产的对冲方案时，它应该满足以下两个属性：

1. Avoid network activity risk (block space demand as measured by network fees).  

2.避免网络资产价格风险（外部市场功能）。

掉期形式协议的存在让这两项要求成功得以实现。

下图是 Alkimiya 高层结构图，反映了传统大宗商品市场中的互换交易过程：买方向生产者（在这里通常为矿工或网络验证者）分期支付固定数额的稳定币，而生产者则会根据特定的指数（特定于共识算法）在同一时间段内支付来自验证的所有奖励。

在此期间，合同买方会因为网络费用或区块补贴的增加而对区块空间有更高的需求，而验证者则可避免网络活动及资产价格波动所带来的风险。

我们大体上将指数定义为在一单位的指数化时间内的单位验证能力。在工作量证明挖矿中，有着最高热度的指数便是每秒哈希值。对于 Ethereum 2.0 权益证明来说，该指数可以是每阶段（所选验证者可以提出区块的时间段）ETH 的质押量。

该指数对于核验一名验证者是否在交付其承诺的奖励份额来说，显得尤为重要。我们设计的机制是让验证者上架那些可以最大限度调动自身资源的合约，即一个在 Ethereum 上拥有 10 Th/s 的矿工可以上架奖励能最高达到 10 Th/s 的合约（只要他们所有合约的指数之和等于这个数额）。举例来说，如果有一位 Ethereum 矿工向 15 天的合约出售价值 1 Th/s 的奖励，而同期全球的哈希率保持在 1000 Th/s 左右，那么验证者在该时间段内就会交付大约 0.1% 的区块奖励（在未考虑随机性、资金池费用、合约交易费用等因素的情况下）。

You can clickhere了解 Alkimiya 的设计。

合约的固定支付费用也是这些合约的重要组成部分之一，其基本影响因素如果发生了变动（如时间、网络资产价格、全球验证能力等），那也就相当于其区块空间生产价值出现了波动，因此掉期合约固定价值在合约搭建完成时就将支付。不过，为这些掉期合约定价是一个更加复杂、更花时间的问题，我们将在以后的文章中再去深入地探讨定价模型。

进一步的应用

我们已经从对冲供应商生产成本的角度解释了共识资本市场的必要性。然而，如果不考虑买家需求的话，我们也无法建立起一个完善的市场。虽然人们对于原始形式的区块空间有着明显需求，但却对上述的掉期交易并不敏感。不过，除了投机以外，这类掉期交易的使用还有着其他重要的作用。

首先，掉期交易为更为复杂的 DeFi 搭建提供了一种新的原语。Ribbon Finance 和 Friktion Labs 等平台的成功可以说明，人们对简单且直观的金融产品有着强烈的需求，这些产品能让终端用户长期接触到一系列不同的金融策略，如备兑看涨期权。到目前为止，这些策略或结构化产品都还没有让用户直接获得区块空间的价格。具体而言，区块空间往往在 Token 空投、NFT 铸币或市场波动和链上活动较多的时期中会出现大量竞价。买家通过使用包含掉期类的产品对区块空间进行投资，就可以对由事件主导的网络拥塞进行定向投注，并从这些预期内的事件中获利。一般来说，有了这些掉期交易，结构化产品将能获得以往除了节点运营商以外无人能获得的区块空间相关收益了。

除了上种用途以外，掉期交易还可以用来稳定费用。在 Crypto 网络与多平台服务集成的情况下，比如 Coinbase 或类似的交易所，用户在使用上述平台与区块链进行交互时，还必须在平台费用以外支付一笔网络费用。对于许多服务商来说，这不仅会有损用户体验，还可能导致平台间歇性无法使用。相比之下，如果这些服务商知道他们平均占用多少区块空间，他们就可以用固定的价格购买相同于验证权比例的互换交易产品了。

虽然服务商还是需要为相关交易支付网络费用，但由于有效掉期交易合同的存在，这些网络费用将最终包含在固定费用当中，所以它们只需向用户索取这笔固定费用，就可以补偿它们为掉期交易支付的费用了。例如，如果 Coinbase 知道它一直在 Ethereum 上平均占用 1% 的区块空间，它就可以购买相当于全球哈希率 1% 的掉期合约。在这种情况下，Coinbase 仍然需要支付相关交易的 Gas 费，但最终会有预计 1% 的网络收益（包括这些费用加上一些与区块补贴的保证金）回到它的手中，而这也就弥补了 Coinbase 购买 1% 区块空间的成本；而终端用户则只需要承担购买互换交易的一部分固定费用就可以了。

结论

随着 Crypto 网络的普及和区块空间的扩展，将来会有更多的人愿意通过共识参与到区块空间的生产中来。这也就意味着，我们必须建立一个健康且强大的市场来对冲区块空间生产所带来的风险。同时，共识资本市场也会变得像搭建其的网络一样普遍。

共识资本市场将为区块空间生产者创造更多渠道，以便让他们获得更稳定的收入，并对冲掉区块空间生产所固有的风险波动。与此同时，共识资本市场也将有望降低网络验证者的准入门槛，从长远来看，这将有助于网络的去中心化发展。

每个网络都有其各自不同的经济考虑，我们在这里介绍的只是共识互换交易的一般框架。Alkimiya 正在利用多种网络开发这些框架及盈利性产品。我们之前也发布过关于 Alkimiya 工作证明挖矿共识互换交易的文件和研究，而在将来我们也将更为深入地研究具体的网络结构，包括但不限于普通的工作证明（ETH 2.0，Cosmos）、存储、ZK 验证、Solana 等。

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