Los validadores independientes son cruciales para la seguridad, descentralización y resistencia a la censura de Ethereum. Ejecutan nodos distribuidos en todo el mundo y no pueden ser fácilmente influenciados. Sin embargo, enfrentan varios desafíos clave:

• [ ] Umbral de participación elevado: El requisito de staking de 32 ETH es una barrera significativa para muchos participantes potenciales.
• [ ] Costo de oportunidad: El capital bloqueado es mucho mayor que la posible pérdida por mala conducta del validador (es decir, el recorte).
• [ ] Liquidez limitada: Los validadores independientes no pueden fácilmente apostar su capital y obtener apalancamiento mientras operan su validador.
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Para abordar estos problemas, proponemos el protocolo SOLO, que admite la acuñación sin permiso de tokens de staking líquido (LST) para porciones de la participación que es poco probable que se pierdan, incluso en caso de reducción. Después de la actualización de Pectra, esto permite la acuñación de hasta el 96.1% de la participación, a menos que ocurran tanto un evento de reducción significativo como penalizaciones por inactividad prolongada. Esto reducirá el costo de entrada para los validadores independientes a solo 1.25 ETH. El protocolo también permite a los validadores independientes pedir prestado eficazmente contra sus porciones de staking de otro modo ilíquidas.

Nuestro mecanismo crea un LST unificado y homogéneo en todos los validadores, sin depender de la gobernanza, hardware confiable (por ejemplo, SGX) o conjuntos de operadores con permisos. El protocolo aprovecha EIP-7002 de Pectra (permitiendo retiros de capa de consenso desencadenados por la capa de ejecución) y EIP-7251 (aumentando la flexibilidad del límite de staking para validadores multinodo ajustando el "saldo efectivo máximo"). Los validadores simplemente necesitan enviar sus credenciales de retiro al protocolo.

Para contrarrestar los costos reducidos que podrían surgir de un ataque del 51% a Ethereum y evitar que cualquier validador individual adquiera dominio, el protocolo emplea un mecanismo económico de anti-centralización. Esto limita dinámicamente el apalancamiento alcanzable, obstaculizando desproporcionadamente a los grandes validadores, con el objetivo de evitar que cualquier entidad única adquiera un control excesivo sobre Ethereum.

Antecedentes

El protocolo de Ethereum utiliza dos tipos de incentivos negativos para los validadores: penalizaciones y slashing. Los validadores que no cumplen con sus deberes de prueba o sincronización del comité son penalizados. Estas penalizaciones son relativamente leves, lo que permite a los validadores recuperarse de un día de inactividad y aproximadamente un día de operación normal.

Sin embargo, el slashing es mucho más severo. Se aplica a violaciones graves del protocolo, como proponer o demostrar múltiples bloques para el mismo slot. Esta penalización consta de cuatro partes:

• Penalización inicial: Después de la actualización de Pectra, esto implicará un recorte de 1 ETH por cada 4096 ETH de saldo efectivo. Para un validador de 32 ETH, la pérdida será de 0.00781 ETH.
• Penalización por correlación para eventos masivos de penalización: Normalmente es cero, pero si se penaliza un tercio o más del total de ETH apostado dentro de los 18 días antes o después de la penalización del validador, la penalización podría agotar el saldo completo del validador. En el caso de una reducción del 1% en el total de ETH apostado, un validador de 32 ETH podría perder hasta 0.96 ETH en penalizaciones por correlación.
• [ ] Penalidades por no demostrar: Ethereum invalidará automáticamente todas las pruebas de un validador penalizado hasta que estén en un estado retirable, lo cual ocurre después de 8192 épocas. Para los validadores de 32 ETH de hoy en día, esta penalidad equivale a 0.0564 ETH.
• [ ] Penalización por omisión inactiva: Si la cadena no se ha finalizado, un validador penalizado incurre en costos adicionales. Un validador de 32 ETH sufrirá una pérdida de 0.0157 ETH por faltar a 128 épocas.
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Si la cantidad total de ETH apostados se reduce en hasta un 1% y las omisiones inactivas no superan las 128 épocas, un validador con 32 ETH podría sufrir una pérdida de aproximadamente 1.04 ETH, que solo representa alrededor del 3.25% de su saldo.

Esto significa que, aparte de eventos de reducción a gran escala especiales, la mayoría de ETH retenidos por un solo validador independiente no está en riesgo, incluso si el validador se involucra en conducta arbitraria.

Trabajo anterior

En este contexto, muchos proyectos han explorado la práctica de los Tokens de Staking Líquido (LST):

• [ ] Justin Drake propuso un mecanismo de staking líquido para validadores independientes que se basa en hardware de confianza (SGX) para evitar penalizaciones por slashing.
• Dankrad Feist introdujo un sistema de staking de dos niveles con capas separadas para fondos penalizados y no penalizados.
• Lido permite a los titulares de ETH "prestar" su ETH a los operadores de nodos sin que estos operadores malversen los fondos. Su "módulo de participación comunitaria" admite la participación sin permiso para validadores independientes que prometen garantías.
• [ ] Rocket Pool permite a los validadores independientes pedir prestado hasta 24 ETH por cada 8 ETH que proporcionen. Sin embargo, también deben apostar tokens RPL (al menos el 10% del monto prestado) y compartir las recompensas del validador proporcionalmente.
• [ ] frxETH permite a los validadores individuales y anónimos pedir prestados hasta 24 ETH por cada 8 ETH que proporcionen, pero los ETH prestados solo se pueden utilizar para crear nuevos validadores.
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Las ventajas únicas de SOLO para los validadores independientes:

• Permite a los validadores crear validadores con tan solo 1.25 ETH.
• [ ] Soporta la emisión de un solo LST homogéneo para cualquier validador sin depender de hardware de confianza, gobernabilidad, un conjunto de operadores con permisos o apostar tokens adicionales.
• [ ] Compensa a los titulares de LST por el valor temporal de ETH y el riesgo de deuda incobrable a través de tasas de financiamiento basadas en el mercado.
• [ ] No se necesitan cambios en Ethereum aparte de las actualizaciones de Pectra, EIP-7002 y EIP-7251.
• Dinámicamente compensa los riesgos potenciales planteados por un ataque del 51% en Ethereum, utilizando un mecanismo que impide de manera desproporcionada que los validadores grandes acumulen participaciones excesivas.
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Descripción del protocolo

Este mecanismo se inspira en sistemas de stablecoins sintéticas como RAI. Los operadores de nodos actúan como prestatarios, creando un token de Staking Líquido (LST) llamado SOLO contra el ETH apostado por los validadores, mientras que los poseedores de SOLO actúan como prestamistas. Si la "deuda" de SOLO de un validador en relación con su apuesta se vuelve demasiado alta, serán liquidados y obligados a retirarse. Las tasas de financiación dinámicas compensan a los poseedores de SOLO por el valor temporal del ETH subyacente y el riesgo de deuda incobrable, manteniendo el precio del token cerca de 1 ETH.

El protocolo define una relación préstamo-valor (LTV), donde el colateral para el préstamo es el saldo efectivo del validador en la capa de consenso de Ethereum, que cambia dinámicamente debido a la acuñación SOLO, financiamiento, penalizaciones o recompensas del validador. El umbral de liquidación es menor que el LTV máximo permitido y es inferior al 100%.

Estimamos que el LTV máximo sea del 96.1%, con el umbral de liquidación en el 96.4%.

Acuñación y Quema

Para acuñar SOLO, la credencial de retiro de un validador debe apuntar a un contrato de agente controlado por el protocolo. El operador puede registrar el validador llamando a la función register. A continuación, el operador puede acuñar SOLO para el validador llamando a mint. El protocolo también proporciona un método de "despliegue" para transferir atómicamente 32 ETH de la persona que llama, implementar un nuevo validador a través del contrato de depósito de Ethereum, establecer la credencial de retiro en el contrato del agente, registrarlo y acuñar SOLO en una transacción.

Para las retiradas, los operadores inician una salida completa mediante la activación de una salida voluntaria en la capa de consenso o llamando a la función de retiro. Las retiradas parciales solo pueden ser activadas por retiro, asegurando que no se alcance el umbral de liquidación. Al igual que la liquidación, estas acciones se basan en el EIP-7002. Después de que se complete el retiro, el operador llama a la función de reclamación para recibir ETH de la participación.

Liquidación y Penalización

Cuando la relación de garantía de un validador cae por debajo de 1, se vuelve elegible para la liquidación, y la liquidación ocurre cuando su LTV supera el umbral de liquidación. Una vez que se cumplen las condiciones, cualquier persona puede desencadenar el proceso de liquidación llamando al método liquidate en el validador. Esta llamada activa el retiro del validador. Después de que se complete el retiro, el contrato subasta los ETH recibidos a los poseedores de SOLO para pagar la deuda del validador. Cualquier ETH sobrante puede ser devuelto al validador (o retenido por el protocolo como una tarifa de liquidación). Además de la compensación por el recorte, los poseedores de SOLO asumen el riesgo de la deuda incobrable. Al final del proceso de recorte, el protocolo recibe cualquier ETH apostado restante del validador penalizado. Luego, el protocolo subasta los ETH por SOLO para pagar la deuda del validador recortado, lo cual sigue un proceso similar a la liquidación.

Tasas de financiamiento

Proponemos una tasa de financiamiento dinámica basada en el mercado. Los generadores de SOLO (deudores) pagan esta tasa a los poseedores de SOLO (prestamistas). Funciona aumentando proporcionalmente la deuda, y los poseedores de SOLO se benefician a través de una rebase continua del token (similar a stETH de Lido). Si el precio de SOLO cae por debajo de 1 ETH, la tasa de financiamiento aumenta, lo que hace que SOLO sea más atractivo para poseer. Por el contrario, si el precio de SOLO sube por encima de 1 ETH, la tasa de financiamiento disminuye, reduciendo la atractividad de poseer SOLO. En casos extremos donde SOLO permanece por debajo de 1 ETH durante un período prolongado, la tasa de financiamiento eventualmente aumentará a un nivel que cause la liquidación de todas las posiciones. La tasa puede ser limitada al 0%, sin ajuste negativo.

Para evitar el desacoplamiento prolongado, el protocolo permite la acuñación infinita de SOLO en una relación de 1:1 contra ETH nativo siempre que la tasa de financiación sea del 0%. Cualquiera puede intercambiar SOLO por ETH en una base de 1:1 bajo estas condiciones. Esta reserva de ETH debe agotarse antes de que la tasa de financiación pueda superar el 0%.

En la práctica, cualquier aumento en los rendimientos del protocolo puede desencadenar un aumento en la demanda de SOLO, lo que a su vez aumenta la tasa de financiación. Lo contrario también es cierto. Con umbrales más bajos, este mecanismo de autorregulación se vuelve más eficiente. No obstante, SOLO permite a los validadores desplegar fondos prestados en oportunidades de rendimiento más altas mientras continúan operando sus validadores. Si estos rendimientos, combinados con las recompensas de los validadores, superan el costo del capital, esta puede ser una estrategia potencialmente rentable.

Validador (Mecanismo Anti-Centralización)

Esta solución adopta un modelo de préstamo flash, permitiendo a los usuarios desplegar directamente validadores a través de DEXs y servicios de préstamo flash. Con un LTV máximo del 96,1%, el monto mínimo requerido es de aproximadamente 1,25 ETH, lo que reduce significativamente el costo para los validadores independientes.

Al reducir el costo de crear validadores, el protocolo promueve la descentralización y un aumento en los pequeños validadores. Sin embargo, también puede reducir el costo de acumular grandes participaciones, lo que incluso podría representar un riesgo para Ethereum en caso de un ataque exitoso del 51%. Si bien, en teoría, tanto los atacantes como los usuarios honestos pueden beneficiarse de este protocolo, es probable que los atacantes colusos aprovechen esta ventaja de manera más efectiva. Para mitigar este riesgo, proponemos un mecanismo anti-centralización: un ajuste dinámico de apalancamiento que reduce automáticamente el LTV máximo a medida que la participación total de ETH del protocolo crece.

Considera el 'LTV marginal' de un único validador — la proporción de la cantidad de SOLO emitida por cada nueva unidad de ETH apostada como garantía. Para aquellos que aún no han utilizado el protocolo, su LTV marginal es igual al LTV máximo. Pero para aquellos que ya han utilizado el protocolo (especialmente grandes participantes), el cálculo es diferente. Debido al mecanismo de anti-centralización, cada unidad adicional de garantía depositada aumenta el LTV de toda su apuesta, lo que les obliga a depositar garantía adicional para respaldar toda su deuda existente de SOLO. Esto significa que el LTV marginal para los validadores grandes es en realidad menor que el de los validadores más pequeños. Los usuarios que ya han utilizado una gran cantidad de garantía se enfrentan a un LTV marginal más bajo en comparación con los usuarios más pequeños. El gráfico a continuación ilustra los dos efectos del mecanismo de anti-centralización. La línea roja representa el LTV marginal para los pequeños apostantes que utilizan SOLO como función del porcentaje total apostado utilizando SOLO. La línea azul muestra el LTV marginal para los apostantes que ya controlan la mitad del suministro de SOLO.

Importante, este mecanismo no se basa en ningún mecanismo anti-sibil basado en identidad. Los atacantes no pueden evitarlo distribuyendo sus tenencias entre múltiples validadores o consolidando una gran cantidad de ETH en un solo validador. Este mecanismo anti-centralización proporciona un desincentivo económico para que los grandes apostadores acumulen acciones a través de SOLO.

SOLO aborda los principales desafíos enfrentados por los validadores independientes: altas barreras de entrada y liquidez limitada para sus activos apostados. En resumen, creemos que este mecanismo puede hacer que la validación en solitario sea más atractiva.

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