协议和质押池改变,可以提高去中心化和减少共识负担

进阶1/11/2024, 3:33:02 PM
Vitalik针对目前以太坊质押机制提出了一些优化,为进一步降低以太坊的中心化和共识负载提供了参考路径。

以太坊现状可以描述为包括大量出现的双层质押。双层质押,我在这里指的是一种质押模型,其中有两类参与者:

  1. 节点运营商,他们运行节点并以自己的声誉或自己的固定金额资本作为抵押
  2. 代表人,谁投入一定数量的 ETH,没有最低承诺,也没有严格的要求要求 除了携带抵押品之外,以任何其他方式参与

这种新兴的两层质押是通过参与质押池的大部分质押者的行动而产生的,这些质押池提供流动质押代币(LST),例如Rocket Pool 和 Lido。

现状有两个主要缺陷:

  • 节点运营商的中心化风险。现有质押池中选择节点运营商的机制要么不是非常去中心化,要么有其他缺陷。
  • 不必要的共识层负担。以太坊 L1 每个时期验证大约 800,000 个签名,且随着单个时隙的最终确定性可能增加到每个时隙 800,000 个签名。这是一个巨大的负担。此外,由于大量流动性质押,网络没有充分利用这种负担带来的全部好处。如果网络可以在不要求每个质押者在每个时隙都签名的情况下,达到可接受的去中心化和安全性,那么我们可以更加依赖这种解决方案,并将每个时隙的签名数量减少到例如 10,000 个。

本文将描述解决这两个问题的可能方案。它将特别从以下角度进行探讨:假设我们认为大多数资本由不愿亲自运行质押节点的人持有,他们不会在当前形式下每个时隙签名消息,锁定他们的存款并使其面临惩罚。他们还可以有哪些其他角色,有意义地促进网络的去中心化和安全性?

如今两级质押如何运作?

当今两个最受欢迎的去中心化质押池 Lido 和 RocketPool 都在创建新兴的两层质押生态系统。在丽都的例子中,层级是:

  • 节点运营商:这些由一个选择在 Lido DAO 中投票,因此 LDO 持有者有效
  • 代表人:持有 stETH 的人。当有人将 ETH 存入 Lido 智能合约系统时,stETH 就会被创建,该系统允许节点运营商将其抵押(但是,因为@launchpad/withdrawals-faq">提款凭据 绑定到智能合约 ETH 地址,他们不能将其据为己有)

在 Rocket Pool 的例子中,层级是:

  • 节点运营商:任何人都可以通过提交 8 ETH 存款以及一定数量的 RPL 代币来成为节点运营商
  • 代表人:持有 rETH 的人。当有人将 ETH 存入 Rocket Pool 智能合约系统时,rETH 就会被创建,该系统允许节点运营商将其抵押(但不能将其据为己有)

代理人的角色

在这些系统中(或潜在的未来协议变化所启用的新系统中),一个关键问题是:从协议的角度来看,拥有代理人(delegators)有什么意义呢?

为了理解这个问题的意义,让我们考虑以下情况。在这篇最近的文章中提出的协议变化,即将削减惩罚限制至2个以太币(ETH),得到实施。作为回应,Rocket Pool将节点运营商的存款降至2 ETH。Rocket Pool的市场份额增至100%(不仅仅在质押者中,也在以太币持有者中:随着rETH变得无风险,几乎所有以太币持有者都变成了rETH持有者或节点运营商)。

假设rETH持有者获得3%的回报(包括协议内奖励和优先费用+MEV),而节点运营商获得4%的回报。同时假设以太币的总供应量为1亿。

以下是数学计算结果。为了避免处理复合增长,我们将观察每日回报而非年回报,这样二阶项就足够小可以忽略:

由节点运营商质押的以太币:

现在,让我们考虑一个不同的世界。Rocket Pool不存在。每个质押者的最低存款降至2 ETH,总质押以太币量上限为6.25M。同时,节点运营商的回报降至1%。让我们做数学计算:

质押的以太币:

现在,让我们从攻击成本的角度考虑这两种情况。在第一种情况下,攻击者不会作为代理人注册:代理人没有权力,所以没有意义。因此,他们会将所有以太币投入作为节点运营商注册。为了获得所有质押量的1/3,他们需要投入208万ETH(公平地说,这仍然相当多!例如,参见关于超级委员会的讨论,这是一个质押扩展提案,也将攻击成本降至类似的值)。在第二种情况下,攻击者只需质押,要获得所有质押量的1/3,他们需要投入…208万ETH。

从质押经济学和攻击成本的角度来看,两种情况的最终结果完全相同。节点运营商持有的总以太币供应量每日增加0.00256%,非节点运营商持有的总以太币供应量每日减少0.00017%。攻击成本为208万ETH。因此,在这个模型中,代理变得毫无意义,它就像一个复杂的鲁布·戈德堡机器:我们不妨去掉中间环节,大幅减少质押奖励,并将质押总 ETH 上限限制为 625 万个。

这个论点的目的不是主张将质押奖励减少4倍,并将总质押的以太币限制为6.25M。相反,它是为了指出一个良好运作的质押系统应该具备的关键属性:即代理人应该做一些确实重要的事情。此外,如果代理人主要受社区压力和利他主义的驱动去正确行动,这也是可以接受的;毕竟,这是现在激励人们以去中心化增加安全性(但更高努力)的方式质押,而非以中心化威胁安全性(但更低努力)的方式质押的主要力量。

如果委托人能 有一个有意义的角色,这个角色可能是什么?

我看到两类答案:

  • 代表选拔:代表可以选择将其权益委托给哪些节点运营商。节点运营商将在共识中拥有一个“权重”,该“权重”与委托给他们的总权益成正比。今天,代表选择已经以有限的形式存在,从某种意义上说,rETH 或 stETH 持有者可以提取他们的 ETH 并切换到不同的池,但代表选择的实际可用性可以大大提高。
  • 共识参与:委托人可以选择在共识中发挥作用,这将比全额质押“更轻”,并且不受长时间提款和大幅削减风险的影响,但仍将起到对节点运营商的检查作用。许多委托人不想这样做,并且更喜欢最简单的界面,即持有 ERC20 而不做任何其他事情,但有些人会选择这个选项。

扩大代表选举权的方式及其挑战

扩大代表选举权的方式有以下三种:

1.池内更好的投票工具:

当前情况:目前,池内投票机制并不普遍存在。举例来说,在 Rocket Pool 中,任何人都可以成为节点运营者,而在 Lido 中,投票的是 LDO 持有者,而不是 ETH 持有者。

改进方案:举例,Lido 提出了一个LDO+stETH双重治理方案,这将赋予 stETH 持有者发言权,因为他们可以激活一个阻止新投票的小工具,从而阻止节点运营商被添加或删除。这种方式在一定程度上增强了代表选举权的范围和影响力,但仍存在潜在限制。

2.矿池之间的竞争更加激烈:

当前情况:跨池比赛虽然存在,但相对较弱。这是因为较小质押池的质押代币具有低流动性、较低的信任度,以及受到较少的应用程序支持等挑战。

改进方案:我们可以通过减少对较小质押池的处罚来改进前两个问题,例如,限制处罚金额在 2 或 4 以太币以内。此外,引入中央发行合约可以提高质押代币的安全性,从而促使更多应用程序支持通过该注册表发行的质押代币。

3.受封代表团:

当前情况:协议中尚未引入受封代表团,但这是一个可能的发展方向。

可能性:如果引入受封代表团,它可能采用与上述改进方案类似的逻辑,但会在协议级别实施。这有望为系统引入更多平衡和多样性。

总结:

尽管存在上述改进方案,但代币投票治理仍然存在一些局限性,因为最终无论如何,代表选择仍然依赖于代币持有者的投票。这也是为什么考虑采用更强有力的共识参与形式可能具有价值的原因,以进一步提高代表选举的效力。

共识参与

当前的质押方法存在一些局限性,即使不考虑与流动性质押相关的问题。假设单一时隙的最终确认已经确定,我们的最佳估计表明每个时隙可以处理的 BLS 签名数量受到限制,约为 100k - 1M。此外,假设时隙的时间也显著增加。即使我们使用递归 SNARK 来聚合签名,签名责任(为了削减目的)要求每个签名都有一个参与者的位字段。如果以太坊成为一个全球规模的网络,即使使用完整的 sharding 来存储位字段也可能不够:每个插槽的大小约为 16 MB,仅能支持约 6400 万质押者。

从这个角度来看,将质押分成较高复杂性的大规模削减层以及较低复杂性的层可能具有价值。高复杂性层可以在每个时段都发挥作用,但仅涉及约 10,000 名参与者,而较低复杂性的层可能只是偶尔被召集来参与。较低复杂性的层可以完全免除削减,或者可以随机地为参与者提供临时存款并受到削减的机会。

在实践中,可以通过提高验证者余额上限,然后实施余额阈值(例如 2048 ETH)来实现这一点,以确定哪些现有验证器进入高或低复杂性层。

以下是有关如何使这些小额角色发挥作用的一些想法:

  1. 随机选择小股东:每个插槽随机选择 10,000 个小股东,他们可以在他们认为是该插槽的头部的内容上签名。LMD GHOST 分叉选择规则使用小股东作为输入来运行。如果小股东驱动的分叉选择与节点操作员驱动的分叉选择发生分歧,用户的客户端将发生分歧,不接受任何已完成的块,并显示错误。这迫使社区对这种情况进行调解。

  2. 随机选择委托人:委托人可以发送一笔交易,宣布他们在线并愿意在接下来的一个小时内充当小股东。每个 epoch 随机选择 10 名委托人,包括列表提供商,并选择 10,000 名选民。这些选民是提前选择的 k 个时隙,并给予 k 个时隙窗口来在链上发布消息,以确认他们在线。每个已确认的所选列表提供者都可以发布一个包含列表,并且一个区块无效,除非对于每个包含列表,要么(i)包含了该包含列表中的交易,要么(ii)包含了来自 1/2 所选列表的投票选民显示包含列表不可用。

这些小额角色共同特点是它们不需要积极参与每个时段,不受削减(因此密钥管理风险非常低),非常轻量级,因为它们甚至不需要完整的节点来运行。验证共识层的简化就足够了。因此,它们可以通过应用程序或浏览器插件来实现,这些应用程序或浏览器插件大多是被动的,计算开销、硬件要求或技术知识要求非常低,因此即使考虑到技术进步(如 ZK-EVM),也可以轻松实施。

这些小额角色的共同目标是防止 51% 的大多数节点运营商参与交易审查。第一和第二个角色还可以防止大多数人参与最终性逆转。第三个角色更直接地关注审查制度,尽管它更容易受到大多数节点运营商也会选择审查包含列表提供者确认消息的可能性的影响。

这些想法是从协议中实现的两层质押解决方案的角度编写的,但它们也可以作为质押池功能来实现。下面是一些具体的实现思路:

结论

如果调整赌注设计得当,它可以解决以下两个问题:

  1. 为那些目前没有足够资源或能力进行单独质押的人提供参与质押的机会,从而将更多权力赋予他们:

    • 使他们能够选择支持的节点的权力。

    • 使他们能够在某种程度上积极参与共识,尽管相对于完整的节点操作来说要轻松一些。并非所有参与者都会选择其中一种或两种方式,但任何一种选择都将显著改善现状。

  2. 减少签名数量:以太坊共识层需要在每个时隙中处理的签名数量变得更小,例如约为 10,000,即使在单一时隙最终性机制下也是如此。这将有助于去中心化,使更多人能够轻松运行验证节点。

对于许多这类解决方案,存在不同的抽象层,问题的解决方案可以位于这些抽象层之间:授予用户权力的质押池协议、用户在质押池协议之间的选择以及协议内部的规定。在考虑这些选择时,应该仔细权衡,最好采用最小可行的变更,以在实现预期目标的同时最大程度地减少协议的复杂性和协议经济学的变化。

声明:

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协议和质押池改变,可以提高去中心化和减少共识负担

进阶1/11/2024, 3:33:02 PM
Vitalik针对目前以太坊质押机制提出了一些优化,为进一步降低以太坊的中心化和共识负载提供了参考路径。

以太坊现状可以描述为包括大量出现的双层质押。双层质押,我在这里指的是一种质押模型,其中有两类参与者:

  1. 节点运营商,他们运行节点并以自己的声誉或自己的固定金额资本作为抵押
  2. 代表人,谁投入一定数量的 ETH,没有最低承诺,也没有严格的要求要求 除了携带抵押品之外,以任何其他方式参与

这种新兴的两层质押是通过参与质押池的大部分质押者的行动而产生的,这些质押池提供流动质押代币(LST),例如Rocket Pool 和 Lido。

现状有两个主要缺陷:

  • 节点运营商的中心化风险。现有质押池中选择节点运营商的机制要么不是非常去中心化,要么有其他缺陷。
  • 不必要的共识层负担。以太坊 L1 每个时期验证大约 800,000 个签名,且随着单个时隙的最终确定性可能增加到每个时隙 800,000 个签名。这是一个巨大的负担。此外,由于大量流动性质押,网络没有充分利用这种负担带来的全部好处。如果网络可以在不要求每个质押者在每个时隙都签名的情况下,达到可接受的去中心化和安全性,那么我们可以更加依赖这种解决方案,并将每个时隙的签名数量减少到例如 10,000 个。

本文将描述解决这两个问题的可能方案。它将特别从以下角度进行探讨:假设我们认为大多数资本由不愿亲自运行质押节点的人持有,他们不会在当前形式下每个时隙签名消息,锁定他们的存款并使其面临惩罚。他们还可以有哪些其他角色,有意义地促进网络的去中心化和安全性?

如今两级质押如何运作?

当今两个最受欢迎的去中心化质押池 Lido 和 RocketPool 都在创建新兴的两层质押生态系统。在丽都的例子中,层级是:

  • 节点运营商:这些由一个选择在 Lido DAO 中投票,因此 LDO 持有者有效
  • 代表人:持有 stETH 的人。当有人将 ETH 存入 Lido 智能合约系统时,stETH 就会被创建,该系统允许节点运营商将其抵押(但是,因为@launchpad/withdrawals-faq">提款凭据 绑定到智能合约 ETH 地址,他们不能将其据为己有)

在 Rocket Pool 的例子中,层级是:

  • 节点运营商:任何人都可以通过提交 8 ETH 存款以及一定数量的 RPL 代币来成为节点运营商
  • 代表人:持有 rETH 的人。当有人将 ETH 存入 Rocket Pool 智能合约系统时,rETH 就会被创建,该系统允许节点运营商将其抵押(但不能将其据为己有)

代理人的角色

在这些系统中(或潜在的未来协议变化所启用的新系统中),一个关键问题是:从协议的角度来看,拥有代理人(delegators)有什么意义呢?

为了理解这个问题的意义,让我们考虑以下情况。在这篇最近的文章中提出的协议变化,即将削减惩罚限制至2个以太币(ETH),得到实施。作为回应,Rocket Pool将节点运营商的存款降至2 ETH。Rocket Pool的市场份额增至100%(不仅仅在质押者中,也在以太币持有者中:随着rETH变得无风险,几乎所有以太币持有者都变成了rETH持有者或节点运营商)。

假设rETH持有者获得3%的回报(包括协议内奖励和优先费用+MEV),而节点运营商获得4%的回报。同时假设以太币的总供应量为1亿。

以下是数学计算结果。为了避免处理复合增长,我们将观察每日回报而非年回报,这样二阶项就足够小可以忽略:

由节点运营商质押的以太币:

现在,让我们考虑一个不同的世界。Rocket Pool不存在。每个质押者的最低存款降至2 ETH,总质押以太币量上限为6.25M。同时,节点运营商的回报降至1%。让我们做数学计算:

质押的以太币:

现在,让我们从攻击成本的角度考虑这两种情况。在第一种情况下,攻击者不会作为代理人注册:代理人没有权力,所以没有意义。因此,他们会将所有以太币投入作为节点运营商注册。为了获得所有质押量的1/3,他们需要投入208万ETH(公平地说,这仍然相当多!例如,参见关于超级委员会的讨论,这是一个质押扩展提案,也将攻击成本降至类似的值)。在第二种情况下,攻击者只需质押,要获得所有质押量的1/3,他们需要投入…208万ETH。

从质押经济学和攻击成本的角度来看,两种情况的最终结果完全相同。节点运营商持有的总以太币供应量每日增加0.00256%,非节点运营商持有的总以太币供应量每日减少0.00017%。攻击成本为208万ETH。因此,在这个模型中,代理变得毫无意义,它就像一个复杂的鲁布·戈德堡机器:我们不妨去掉中间环节,大幅减少质押奖励,并将质押总 ETH 上限限制为 625 万个。

这个论点的目的不是主张将质押奖励减少4倍,并将总质押的以太币限制为6.25M。相反,它是为了指出一个良好运作的质押系统应该具备的关键属性:即代理人应该做一些确实重要的事情。此外,如果代理人主要受社区压力和利他主义的驱动去正确行动,这也是可以接受的;毕竟,这是现在激励人们以去中心化增加安全性(但更高努力)的方式质押,而非以中心化威胁安全性(但更低努力)的方式质押的主要力量。

如果委托人能 有一个有意义的角色,这个角色可能是什么?

我看到两类答案:

  • 代表选拔:代表可以选择将其权益委托给哪些节点运营商。节点运营商将在共识中拥有一个“权重”,该“权重”与委托给他们的总权益成正比。今天,代表选择已经以有限的形式存在,从某种意义上说,rETH 或 stETH 持有者可以提取他们的 ETH 并切换到不同的池,但代表选择的实际可用性可以大大提高。
  • 共识参与:委托人可以选择在共识中发挥作用,这将比全额质押“更轻”,并且不受长时间提款和大幅削减风险的影响,但仍将起到对节点运营商的检查作用。许多委托人不想这样做,并且更喜欢最简单的界面,即持有 ERC20 而不做任何其他事情,但有些人会选择这个选项。

扩大代表选举权的方式及其挑战

扩大代表选举权的方式有以下三种:

1.池内更好的投票工具:

当前情况:目前,池内投票机制并不普遍存在。举例来说,在 Rocket Pool 中,任何人都可以成为节点运营者,而在 Lido 中,投票的是 LDO 持有者,而不是 ETH 持有者。

改进方案:举例,Lido 提出了一个LDO+stETH双重治理方案,这将赋予 stETH 持有者发言权,因为他们可以激活一个阻止新投票的小工具,从而阻止节点运营商被添加或删除。这种方式在一定程度上增强了代表选举权的范围和影响力,但仍存在潜在限制。

2.矿池之间的竞争更加激烈:

当前情况:跨池比赛虽然存在,但相对较弱。这是因为较小质押池的质押代币具有低流动性、较低的信任度,以及受到较少的应用程序支持等挑战。

改进方案:我们可以通过减少对较小质押池的处罚来改进前两个问题,例如,限制处罚金额在 2 或 4 以太币以内。此外,引入中央发行合约可以提高质押代币的安全性,从而促使更多应用程序支持通过该注册表发行的质押代币。

3.受封代表团:

当前情况:协议中尚未引入受封代表团,但这是一个可能的发展方向。

可能性:如果引入受封代表团,它可能采用与上述改进方案类似的逻辑,但会在协议级别实施。这有望为系统引入更多平衡和多样性。

总结:

尽管存在上述改进方案,但代币投票治理仍然存在一些局限性,因为最终无论如何,代表选择仍然依赖于代币持有者的投票。这也是为什么考虑采用更强有力的共识参与形式可能具有价值的原因,以进一步提高代表选举的效力。

共识参与

当前的质押方法存在一些局限性,即使不考虑与流动性质押相关的问题。假设单一时隙的最终确认已经确定,我们的最佳估计表明每个时隙可以处理的 BLS 签名数量受到限制,约为 100k - 1M。此外,假设时隙的时间也显著增加。即使我们使用递归 SNARK 来聚合签名,签名责任(为了削减目的)要求每个签名都有一个参与者的位字段。如果以太坊成为一个全球规模的网络,即使使用完整的 sharding 来存储位字段也可能不够:每个插槽的大小约为 16 MB,仅能支持约 6400 万质押者。

从这个角度来看,将质押分成较高复杂性的大规模削减层以及较低复杂性的层可能具有价值。高复杂性层可以在每个时段都发挥作用,但仅涉及约 10,000 名参与者,而较低复杂性的层可能只是偶尔被召集来参与。较低复杂性的层可以完全免除削减,或者可以随机地为参与者提供临时存款并受到削减的机会。

在实践中,可以通过提高验证者余额上限,然后实施余额阈值(例如 2048 ETH)来实现这一点,以确定哪些现有验证器进入高或低复杂性层。

以下是有关如何使这些小额角色发挥作用的一些想法:

  1. 随机选择小股东:每个插槽随机选择 10,000 个小股东,他们可以在他们认为是该插槽的头部的内容上签名。LMD GHOST 分叉选择规则使用小股东作为输入来运行。如果小股东驱动的分叉选择与节点操作员驱动的分叉选择发生分歧,用户的客户端将发生分歧,不接受任何已完成的块,并显示错误。这迫使社区对这种情况进行调解。

  2. 随机选择委托人:委托人可以发送一笔交易,宣布他们在线并愿意在接下来的一个小时内充当小股东。每个 epoch 随机选择 10 名委托人,包括列表提供商,并选择 10,000 名选民。这些选民是提前选择的 k 个时隙,并给予 k 个时隙窗口来在链上发布消息,以确认他们在线。每个已确认的所选列表提供者都可以发布一个包含列表,并且一个区块无效,除非对于每个包含列表,要么(i)包含了该包含列表中的交易,要么(ii)包含了来自 1/2 所选列表的投票选民显示包含列表不可用。

这些小额角色共同特点是它们不需要积极参与每个时段,不受削减(因此密钥管理风险非常低),非常轻量级,因为它们甚至不需要完整的节点来运行。验证共识层的简化就足够了。因此,它们可以通过应用程序或浏览器插件来实现,这些应用程序或浏览器插件大多是被动的,计算开销、硬件要求或技术知识要求非常低,因此即使考虑到技术进步(如 ZK-EVM),也可以轻松实施。

这些小额角色的共同目标是防止 51% 的大多数节点运营商参与交易审查。第一和第二个角色还可以防止大多数人参与最终性逆转。第三个角色更直接地关注审查制度,尽管它更容易受到大多数节点运营商也会选择审查包含列表提供者确认消息的可能性的影响。

这些想法是从协议中实现的两层质押解决方案的角度编写的,但它们也可以作为质押池功能来实现。下面是一些具体的实现思路:

结论

如果调整赌注设计得当,它可以解决以下两个问题:

  1. 为那些目前没有足够资源或能力进行单独质押的人提供参与质押的机会,从而将更多权力赋予他们:

    • 使他们能够选择支持的节点的权力。

    • 使他们能够在某种程度上积极参与共识,尽管相对于完整的节点操作来说要轻松一些。并非所有参与者都会选择其中一种或两种方式,但任何一种选择都将显著改善现状。

  2. 减少签名数量:以太坊共识层需要在每个时隙中处理的签名数量变得更小,例如约为 10,000,即使在单一时隙最终性机制下也是如此。这将有助于去中心化,使更多人能够轻松运行验证节点。

对于许多这类解决方案,存在不同的抽象层,问题的解决方案可以位于这些抽象层之间:授予用户权力的质押池协议、用户在质押池协议之间的选择以及协议内部的规定。在考虑这些选择时,应该仔细权衡,最好采用最小可行的变更,以在实现预期目标的同时最大程度地减少协议的复杂性和协议经济学的变化。

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