以太坊质押及其相关的衍生赛道无疑是近一两年最为火热的话题。从 Beacon Chain 到 The Merge 再到上海上级,从LST 到 DVT 再到 Restaking、LSTfi,我们见证了质押以及相关赛道的崛起与迅速发展。究其背后的驱动因素,我们不难发现其发展起源于以太坊质押的范式变化。因此我们也应该思考:以太坊的质押范式在长期会如何演进,又会如何影响相关赛道以及主要玩家。
Vitalik 在 10 月 7 日发表的名为 <Protocol and staking pool changes that could improve decentralization and reduce consensus overhead> 的文章中提出了一些对目前的以太坊质押机制进行优化的方案,为以太坊进一步降低中心化程度、减小共识负载提供了一种参考路径。其中部分设想会对质押机制产生较大的改变,同时又符合以太坊发展的主要趋势,因此我们将对文章进行解读,并分析不同方案对质押赛道的潜在影响。
Vitalik将以太坊目前的质押格局称为双层质押(two-tiered staking),在该质押模式中存在两层参与者:Node operators 和 Delegators。
目前 delegators 参与质押的主要方式是使用 Lido、Rocket Pool 等质押服务商提供的服务。
Vitalik 认为双层质押的模式带来了两个问题,分别是质押赛道的中心化风险和不必要的共识层负担。
背景知识补充:
Slot(时隙):指一个新区块被纳入共识需要的时间,以太坊的一个 slot 约为 12s。在每个 slot 中,网络都会随机选择一位验证者作为区块提议者, 该验证者负责创建新区块并发送给网络上的其他节点。 另外在每个 slot 中,都会随机选择一个验证者委员会,通过他们的投票确定所提议区块的有效性。 即不用所有的验证者都参与某个 slot 的验证工作,仅需被选中的委员会的验证者正常参与即可,委员会的 2/3 票数可以让 slot 的状态获得有效性。每个 slot 不要求所有的验证者参与,可以方便管理网络负荷。
Epoch(时段):指一个包含 32 个 slot 的时间段,以太坊的一个 epoch 大约为 6.4min。在一个 epoch,某验证者只能加入一个委员会,网络中所有的活跃验证者需要出示证明来表明自己在这个 epoch 的“活跃”状态。每个 epoch的第一个 slot(正常情况下如此)也被称为检查点(checkpoint)。
Finality(最终确定性):交易在分布式网络中具有“最终确定性”是指,该交易成为了区块的一部分,而且除非销毁大量 ETH 导致区块链回滚,否则便无法改变。以太坊通过“检查点”区块来管理确定性。如果一对检查点(相邻 epoch 的第一个 slot)获得了质押 ETH 总数中 2/3 以上的投票,那么这对检查点将被升级。 这两个检查点中较新的一个会变成“合理”状态,较旧的一个检查点从上个 epoch 获得的合理状态升级为“最终确定”状态。平均而言,用户交易将位于一个 epoch 中间的一个区块中,距离下一个检查点还有半个 epoch,表明交易最终确定为 2.5 个 epoch,约 16min(经过 0.5 个 epoch,到达下个检查点;再经过 1 个 epoch,下个检查点获得合理状态;再经过 1个 epoch,下个检查点获得最终确定状态)。理想情况下,一个 epoch 的第 22 个 slot 将实现该 epoch 检查点的合理性。因此,交易最终确定平均为 14min(16+32+22 个 slot)。
Single Slot Finality(SSF,单时隙确定性):即每个 slot 产出区块后立即实现最终确定性。目前以太坊最终确定区块所需的时间太长,大多数用户都不希望等待约 15min 才能最终确定交易,而且制约了希望实现高交易吞吐量的应用的发展。此外,区块提议和最终确定之间的延迟也为短时间重组创造了机会,攻击者可利用这种方式审查某些区块或进行 MEV 提取。处理分阶段升级区块的机制也相当复杂,是以太坊代码库中较容易出现细微漏洞的部分之一。 这些问题都可以通过将最终确定时间缩短到一个 slot 来解决。SSF 在以太坊路线图中处于 The Merge 分支(参考:https://twitter.com/VitalikButerin/status/1588669782471368704/photo/1),是以太坊长期的目标之一。但以太坊官方预计 SSF 不会在几年内推出,其需要 Verkle Trees 和 Danksharding 等重大升级作为前置工作。
Vitalik 指出目前的 delegators 并没有发挥好应有的作用,同时认为上述两个问题都可以通过赋予 delegators 更多的权利和义务来解决。主要的两个解决问题的方向是 Expanding delegate selection powers 和 Consensus participation。
Expanding delegate selection powers,即拓展 delegators 的选择权,让他们在选择质押服务商和节点运营商时具有更主动的地位。目前这种方式实际上是部分存在的,因为持有 stETH 或者rETH 的 delegators 可以直接提款,再质押到别的 staking pool 中,但其中存在较多局限,比如不能直接选择运营商、提款不够灵活等。
Vitalik 提及了三种拓展 delegators 选择权的方式:
关于slash:
什么是 slash(罚没):以太坊共识需要一定的激励机制让验证者积极表现。验证者参与以太坊共识需要提前质押一定数量的 ETH。如果验证者出现不当行为,其质押的 ETH 可能会被销毁(slash)。 主要有两种行为被视为不诚实:在一个 slot 中提出多个区块(模棱两可)和提交相互矛盾的投票。
为什么降低 slash 数额能减少 delegators 面临的风险:在当前的双层质押结构中,delegators 只提供了质押的 ETH,而验证者的行为实际上是节点运营商的行为,因此运营商作恶时会导致 delegators 代为受惩罚。Rocket Pool 等项目要求节点运营商也需要贡献一定的质押 ETH,以减小其中的委托代理问题。如果在以太坊层面把可以 slash 的 ETH 数量降低到节点运营商的份额可以覆盖的程度,那么 delegators 可以消除 slash 风险,质押服务商也就可以让 delegators 随时取款,而不必储备一定的流动性。
Consensus participation,即让 delegators 以某种更轻量的方式参与以太坊的共识,同时不给以太坊共识带来额外的负担。Vitalik 坦言许多 delegators 并不想这么做,他们只想最简单地持有 LSTs,但他也认为会有 delegators 会主动参与到共识中。Vitalik 提供了以太坊原生集成,和第三方项目集成两种实现方案,下面将逐一讨论。
在以太坊协议层面,首先把验证者分为复杂验证者(higher-complexity slashable tier)和简单验证者(lower-complexity tier)两类,分别承担不同的工作来保证以太坊的性能和去中心化。
来源:@vbuterin/staking_2023_10"">https://notes.ethereum.org/@vbuterin/staking_2023_10
第三方项目集成指主要通过 staking pool 自身的升级来实现 delegators 对以太坊共识的参与。核心思想是在共识投票环节引入 delegators 和验证者的联合签名来反映 delegators 群体的意愿。以下是 Vitalik 提出的三种方案:
Vitalik 认为上面的方案如果采用得当,对权益证明设计的调整可以实现一举两得(降低质押中心化程度、减小以太坊共识负载):
对于上述方案,包括优化池内选举、加强池间竞争、以太坊原生集成等,虽然处于不同的抽象层次,但其目标都是为了解决目前以太坊质押中心化和共识负载的问题。Vitalik 认为具体的实现方案应该经过仔细考虑才能被采纳,最优的方案应该在最小化协议改动的同时仍然能够实现所期望的目标。
参考 @StakingRewards 对以太坊质押生态的划分,从底层向上可以分为验证者层、质押层、桥接层、DeFi基础设施层以及最上层的结构化产品层。内部的逻辑关系和各自的价值可梳理如下:
来源:https://twitter.com/StakingRewards/status/1711409661734219886/photo/1
在质押生态中,质押层扮演了承上启下的核心角色:为以太坊引入更多的质押份额,并通过 LST 向 DeFi 系统输送流动性。质押层的核心位置使得自身的变化能够引起整个质押生态的变化,因此我们将着重分析相关方案对质押层项目的影响。本文中的质押赛道将主要代指质押层。
以上方案的实现角度不同,但都会对质押赛道产生影响。我们将在下文中分析不同方案带来的影响,并推断对应方案被采纳的可行性。
以下简要分析 Vitalik 提及的三种拓展 delegators 选择权的方案带来的潜在影响。
Consensus participation 的基本思想是让更多简单验证者参与共识,两个方案的区别在于通过以太坊原生集成实现,还是在第三方项目内部实现。
根据 Vitalik 的想法,以太坊原生集成的方案将会直接在网络中划分复杂验证者和简单验证者两种群体。复杂验证者的质押门槛会提高到 2048 ETH,验证者数量限制在 1 万个,需要实时保持在线,负责主要的验证和计算工作;而简单验证仅需利用自己的设备运行轻量客户端,在特定时间参与共识,并且仅承担投票等轻量级的工作。
注:2048 ETH 是 Vitalik 在原文中举的例子,但其有较大可能成为后续方案中采纳的数字。结合 Vitalik 在文章 <Paths toward single-slot finality> 中的阐述以及 Vitalik 在原文中引用的 EIP-7251,我们可以得知这个数据具有现实意义:2048 ETH 能够将均衡状态下的验证者个数限制在一个理想的水平,降低以太坊的共识负担,为实现 SSF 铺平道路。同时在 <Protocol and staking pool changes that could improve decentralization and reduce consensus overhead> 中,Vitalik 提出了一种实践做法:以太坊可以先集成 EIP-7251 作为过渡,即把验证者余额上限提高到 2048 ETH,同时保留 32 ETH的下限;随后再把 2048 ETH 作为整体的质押限制,来让验证者自行选择分层。综上可知,在下面的分析中用 2048 ETH 这个数字进行分析是具有较大参考价值的。
来源:@vbuterin/single_slot_finality"">https://notes.ethereum.org/@vbuterin/single_slot_finality
来源:https://etherscan.io/chart/ethersupplygrowth
来源:https://www.validatorqueue.com/
来源:https://vitalik.ca/general/2021/12/06/endgame.html
The Verge 相关内容,来源:https://twitter.com/VitalikButerin/status/1588669782471368704
Vitalik 还提出了仅仅通过 staking pool 来实现,而不必以太坊原生支持的实现方案。其核心是把验证者私钥再次拆分为 P 和 Q 两把,分别给验证节点和用户,通过 P 和 Q 的联合签名来让用户参与共识。
Vitalik 在文章中并未明确表达对某种方案的偏好,但我们仍然可以通过分析方案的效果和影响,并结合 Vitalik 往期文章和以太坊路线图等信息来推断可能发生的事情。
在 Vitalik 的众多演讲和文章中,我们可以看到一个核心思想:以太坊应该保持中立和极简主义。虽然许多特性(如账户抽象、流动性质押服务、隐私账户等)对以太坊的竞争力有所提升,但以太坊并没有选择直接集成所有特性,而是将部分功能留给第三方项目来建设。众多第三方项目也很好地解答了以太坊留下的命题,找到了自己的市场定位。然而,随着以太坊自身的不断演进,第三方项目面临的问题和机会也在变化。对于这些参与者而言,这不仅是一场适应性的考验,更是一次深思熟虑未来、预见并把握终局机遇的时刻。
在本文的分析中,我们尝试基于 Vitalik 的设想,对当前质押赛道相关项目在未来可能面临的变数进行了一次全面的推演。尽管 Vitalik 在相关文章中规划了以太坊的可能终局,但未来仍充满不确定性,因为现在的规划可能随着新的市场需求和技术进步而改变。在这种不断变化的场景中,唯有具备终局思维和捕捉当前窗口红利能力的玩家,才能在长期的竞赛中保持领先。
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以太坊质押及其相关的衍生赛道无疑是近一两年最为火热的话题。从 Beacon Chain 到 The Merge 再到上海上级,从LST 到 DVT 再到 Restaking、LSTfi,我们见证了质押以及相关赛道的崛起与迅速发展。究其背后的驱动因素,我们不难发现其发展起源于以太坊质押的范式变化。因此我们也应该思考:以太坊的质押范式在长期会如何演进,又会如何影响相关赛道以及主要玩家。
Vitalik 在 10 月 7 日发表的名为 <Protocol and staking pool changes that could improve decentralization and reduce consensus overhead> 的文章中提出了一些对目前的以太坊质押机制进行优化的方案,为以太坊进一步降低中心化程度、减小共识负载提供了一种参考路径。其中部分设想会对质押机制产生较大的改变,同时又符合以太坊发展的主要趋势,因此我们将对文章进行解读,并分析不同方案对质押赛道的潜在影响。
Vitalik将以太坊目前的质押格局称为双层质押(two-tiered staking),在该质押模式中存在两层参与者:Node operators 和 Delegators。
目前 delegators 参与质押的主要方式是使用 Lido、Rocket Pool 等质押服务商提供的服务。
Vitalik 认为双层质押的模式带来了两个问题,分别是质押赛道的中心化风险和不必要的共识层负担。
背景知识补充:
Slot(时隙):指一个新区块被纳入共识需要的时间,以太坊的一个 slot 约为 12s。在每个 slot 中,网络都会随机选择一位验证者作为区块提议者, 该验证者负责创建新区块并发送给网络上的其他节点。 另外在每个 slot 中,都会随机选择一个验证者委员会,通过他们的投票确定所提议区块的有效性。 即不用所有的验证者都参与某个 slot 的验证工作,仅需被选中的委员会的验证者正常参与即可,委员会的 2/3 票数可以让 slot 的状态获得有效性。每个 slot 不要求所有的验证者参与,可以方便管理网络负荷。
Epoch(时段):指一个包含 32 个 slot 的时间段,以太坊的一个 epoch 大约为 6.4min。在一个 epoch,某验证者只能加入一个委员会,网络中所有的活跃验证者需要出示证明来表明自己在这个 epoch 的“活跃”状态。每个 epoch的第一个 slot(正常情况下如此)也被称为检查点(checkpoint)。
Finality(最终确定性):交易在分布式网络中具有“最终确定性”是指,该交易成为了区块的一部分,而且除非销毁大量 ETH 导致区块链回滚,否则便无法改变。以太坊通过“检查点”区块来管理确定性。如果一对检查点(相邻 epoch 的第一个 slot)获得了质押 ETH 总数中 2/3 以上的投票,那么这对检查点将被升级。 这两个检查点中较新的一个会变成“合理”状态,较旧的一个检查点从上个 epoch 获得的合理状态升级为“最终确定”状态。平均而言,用户交易将位于一个 epoch 中间的一个区块中,距离下一个检查点还有半个 epoch,表明交易最终确定为 2.5 个 epoch,约 16min(经过 0.5 个 epoch,到达下个检查点;再经过 1 个 epoch,下个检查点获得合理状态;再经过 1个 epoch,下个检查点获得最终确定状态)。理想情况下,一个 epoch 的第 22 个 slot 将实现该 epoch 检查点的合理性。因此,交易最终确定平均为 14min(16+32+22 个 slot)。
Single Slot Finality(SSF,单时隙确定性):即每个 slot 产出区块后立即实现最终确定性。目前以太坊最终确定区块所需的时间太长,大多数用户都不希望等待约 15min 才能最终确定交易,而且制约了希望实现高交易吞吐量的应用的发展。此外,区块提议和最终确定之间的延迟也为短时间重组创造了机会,攻击者可利用这种方式审查某些区块或进行 MEV 提取。处理分阶段升级区块的机制也相当复杂,是以太坊代码库中较容易出现细微漏洞的部分之一。 这些问题都可以通过将最终确定时间缩短到一个 slot 来解决。SSF 在以太坊路线图中处于 The Merge 分支(参考:https://twitter.com/VitalikButerin/status/1588669782471368704/photo/1),是以太坊长期的目标之一。但以太坊官方预计 SSF 不会在几年内推出,其需要 Verkle Trees 和 Danksharding 等重大升级作为前置工作。
Vitalik 指出目前的 delegators 并没有发挥好应有的作用,同时认为上述两个问题都可以通过赋予 delegators 更多的权利和义务来解决。主要的两个解决问题的方向是 Expanding delegate selection powers 和 Consensus participation。
Expanding delegate selection powers,即拓展 delegators 的选择权,让他们在选择质押服务商和节点运营商时具有更主动的地位。目前这种方式实际上是部分存在的,因为持有 stETH 或者rETH 的 delegators 可以直接提款,再质押到别的 staking pool 中,但其中存在较多局限,比如不能直接选择运营商、提款不够灵活等。
Vitalik 提及了三种拓展 delegators 选择权的方式:
关于slash:
什么是 slash(罚没):以太坊共识需要一定的激励机制让验证者积极表现。验证者参与以太坊共识需要提前质押一定数量的 ETH。如果验证者出现不当行为,其质押的 ETH 可能会被销毁(slash)。 主要有两种行为被视为不诚实:在一个 slot 中提出多个区块(模棱两可)和提交相互矛盾的投票。
为什么降低 slash 数额能减少 delegators 面临的风险:在当前的双层质押结构中,delegators 只提供了质押的 ETH,而验证者的行为实际上是节点运营商的行为,因此运营商作恶时会导致 delegators 代为受惩罚。Rocket Pool 等项目要求节点运营商也需要贡献一定的质押 ETH,以减小其中的委托代理问题。如果在以太坊层面把可以 slash 的 ETH 数量降低到节点运营商的份额可以覆盖的程度,那么 delegators 可以消除 slash 风险,质押服务商也就可以让 delegators 随时取款,而不必储备一定的流动性。
Consensus participation,即让 delegators 以某种更轻量的方式参与以太坊的共识,同时不给以太坊共识带来额外的负担。Vitalik 坦言许多 delegators 并不想这么做,他们只想最简单地持有 LSTs,但他也认为会有 delegators 会主动参与到共识中。Vitalik 提供了以太坊原生集成,和第三方项目集成两种实现方案,下面将逐一讨论。
在以太坊协议层面,首先把验证者分为复杂验证者(higher-complexity slashable tier)和简单验证者(lower-complexity tier)两类,分别承担不同的工作来保证以太坊的性能和去中心化。
来源:@vbuterin/staking_2023_10"">https://notes.ethereum.org/@vbuterin/staking_2023_10
第三方项目集成指主要通过 staking pool 自身的升级来实现 delegators 对以太坊共识的参与。核心思想是在共识投票环节引入 delegators 和验证者的联合签名来反映 delegators 群体的意愿。以下是 Vitalik 提出的三种方案:
Vitalik 认为上面的方案如果采用得当,对权益证明设计的调整可以实现一举两得(降低质押中心化程度、减小以太坊共识负载):
对于上述方案,包括优化池内选举、加强池间竞争、以太坊原生集成等,虽然处于不同的抽象层次,但其目标都是为了解决目前以太坊质押中心化和共识负载的问题。Vitalik 认为具体的实现方案应该经过仔细考虑才能被采纳,最优的方案应该在最小化协议改动的同时仍然能够实现所期望的目标。
参考 @StakingRewards 对以太坊质押生态的划分,从底层向上可以分为验证者层、质押层、桥接层、DeFi基础设施层以及最上层的结构化产品层。内部的逻辑关系和各自的价值可梳理如下:
来源:https://twitter.com/StakingRewards/status/1711409661734219886/photo/1
在质押生态中,质押层扮演了承上启下的核心角色:为以太坊引入更多的质押份额,并通过 LST 向 DeFi 系统输送流动性。质押层的核心位置使得自身的变化能够引起整个质押生态的变化,因此我们将着重分析相关方案对质押层项目的影响。本文中的质押赛道将主要代指质押层。
以上方案的实现角度不同,但都会对质押赛道产生影响。我们将在下文中分析不同方案带来的影响,并推断对应方案被采纳的可行性。
以下简要分析 Vitalik 提及的三种拓展 delegators 选择权的方案带来的潜在影响。
Consensus participation 的基本思想是让更多简单验证者参与共识,两个方案的区别在于通过以太坊原生集成实现,还是在第三方项目内部实现。
根据 Vitalik 的想法,以太坊原生集成的方案将会直接在网络中划分复杂验证者和简单验证者两种群体。复杂验证者的质押门槛会提高到 2048 ETH,验证者数量限制在 1 万个,需要实时保持在线,负责主要的验证和计算工作;而简单验证仅需利用自己的设备运行轻量客户端,在特定时间参与共识,并且仅承担投票等轻量级的工作。
注:2048 ETH 是 Vitalik 在原文中举的例子,但其有较大可能成为后续方案中采纳的数字。结合 Vitalik 在文章 <Paths toward single-slot finality> 中的阐述以及 Vitalik 在原文中引用的 EIP-7251,我们可以得知这个数据具有现实意义:2048 ETH 能够将均衡状态下的验证者个数限制在一个理想的水平,降低以太坊的共识负担,为实现 SSF 铺平道路。同时在 <Protocol and staking pool changes that could improve decentralization and reduce consensus overhead> 中,Vitalik 提出了一种实践做法:以太坊可以先集成 EIP-7251 作为过渡,即把验证者余额上限提高到 2048 ETH,同时保留 32 ETH的下限;随后再把 2048 ETH 作为整体的质押限制,来让验证者自行选择分层。综上可知,在下面的分析中用 2048 ETH 这个数字进行分析是具有较大参考价值的。
来源:@vbuterin/single_slot_finality"">https://notes.ethereum.org/@vbuterin/single_slot_finality
来源:https://etherscan.io/chart/ethersupplygrowth
来源:https://www.validatorqueue.com/
来源:https://vitalik.ca/general/2021/12/06/endgame.html
The Verge 相关内容,来源:https://twitter.com/VitalikButerin/status/1588669782471368704
Vitalik 还提出了仅仅通过 staking pool 来实现,而不必以太坊原生支持的实现方案。其核心是把验证者私钥再次拆分为 P 和 Q 两把,分别给验证节点和用户,通过 P 和 Q 的联合签名来让用户参与共识。
Vitalik 在文章中并未明确表达对某种方案的偏好,但我们仍然可以通过分析方案的效果和影响,并结合 Vitalik 往期文章和以太坊路线图等信息来推断可能发生的事情。
在 Vitalik 的众多演讲和文章中,我们可以看到一个核心思想:以太坊应该保持中立和极简主义。虽然许多特性(如账户抽象、流动性质押服务、隐私账户等)对以太坊的竞争力有所提升,但以太坊并没有选择直接集成所有特性,而是将部分功能留给第三方项目来建设。众多第三方项目也很好地解答了以太坊留下的命题,找到了自己的市场定位。然而,随着以太坊自身的不断演进,第三方项目面临的问题和机会也在变化。对于这些参与者而言,这不仅是一场适应性的考验,更是一次深思熟虑未来、预见并把握终局机遇的时刻。
在本文的分析中,我们尝试基于 Vitalik 的设想,对当前质押赛道相关项目在未来可能面临的变数进行了一次全面的推演。尽管 Vitalik 在相关文章中规划了以太坊的可能终局,但未来仍充满不确定性,因为现在的规划可能随着新的市场需求和技术进步而改变。在这种不断变化的场景中,唯有具备终局思维和捕捉当前窗口红利能力的玩家,才能在长期的竞赛中保持领先。