重新审视通往单槽最终性的路径 - 权益证明/经济学

非常感谢 Alex Stokes、Anders Elowsson、Ansgar Dietrichs、Carl Beekhuizen、Caspar Schwarz-Schilling、Dankrad Feist、Data Always、Drew van der Werff、Eric Siu、Francesco d’Amato、Hasu、Jihoon Song、Julian Ma、Justin Drake、Ladislaus von Daniels、Mike Neuder、Nixo、Oisín Kyne、Parithosh Jayanthi、Potuz、Sacha Saint-Leger、Terence Tsao、Thomas Thiery、Tim Beiko、Toni Wahrstätter 提出的评论和建议（这些不代表认可）。

我们之前的文章重新审视了本地构建，质疑了其对审查抵抗、扩展或可验证性等网络目标的贡献。除了构建之外，我们的质押节点还承担许多职责，并且巧妙地将正确的角色分配给正确的节点，摆脱过于僵化的“质押者”模型，似乎越来越触手可及。从这个角度来看，由个人质押者直接从他们自己的机器上，用他们自己的质押来构建他们自己的区块的模型，也可能值得重新审视。这可能是获得一个验证器集合的关键，该集合可以帮助我们实现单槽终局性(Single-Slot Finality)，并在更短的时间内实现更短的槽时间(slot times)。

需要明确的是：这篇文章认为，“家庭”节点（非商业、无需许可、丰富）对于以太坊网络仍然至关重要，特别是对于它们独立和可执行的声音，以及它们作为 FOCIL 包含者(includers)的角色。如果我们没有优化让个人质押者存在于网络上，我们今天就不会有机会询问我们的选择。但这种路径依赖也意味着，过去可能正确的决定，随着我们节点角色、形态和经济组织的演变，未来可能不那么正确。

协议角色和节点类型，第二部分

在之前关于本地构建的文章中，我们介绍了一些关于协议角色的讨论方式——证明者(attester)、构建者(builder)、包含者(includer)——以及节点类型——满足基本硬件要求的最小节点(minimal node)；控制验证器的质押节点(staking node)；可以访问更多计算、带宽或订单流的高资源节点(high resource node)。

在这篇文章中，我们将有更多的区分，因为世界是多样化的，不同的需求由不同的方式来满足。第一个区分是家庭(home)和商业(commercial)质押节点。我们将这两个词加粗，因为它们是网络上的节点类型。这种区分不是性能或资源方面的区分：一个专注的家庭质押者可能比一些商业运营者投入更多的时间、精力和金钱在他们的节点上。这种区分是信任或信誉方面的区分。家庭节点不会 先验地 带有其诚实的信号，这里理解为意味着他们会被可信地期望正确且及时地履行其职责（证明、构建）。商业实体受到法律合同和维护良好声誉的商业价值的约束，并且有许多其他途径来表明其信誉。虽然我们在这里描述了两种原型，但请注意，这不是一种二元区分，并且家庭节点在其运营过程中可能会获得更多关于其信誉的信号。

我们需要区分的第二个区别是 运营者(operator)和 质押者(staker)。我们将这两个词用斜体表示，因为它们是协议参与者采用的 角色。

• 运营者 执行验证职责，通过他们的节点进行中介，可以是家庭质押节点（当他们 先验地 不被信任时）或商业质押节点（当存在更强的信誉信号时）。
• 质押者 提供抵押资本，协议需要这种资源来提供验证服务。
• 个人质押者 既是自己的运营者又是质押者，运行自己的节点并贡献了自己的抵押。

家庭节点对网络的贡献

任何拥有家庭节点的人参与网络运营的能力为我们带来了什么？首先，如果我们假设家庭节点比商业节点更丰富，我们就可以大规模地扩大运营者集合。但是，我们为什么关心广泛的参与呢？

本质上，网络想要一个足够有主见的参与者集合，以便在其运营中提供最大的独立性。假设所有节点都遵循单个实体的突发奇想：如果所有节点在被告知“左”时都投票“左”，而在被告知“右”时都投票“右”，那么该网络实际上将被捕获。我们想要的是尽可能多的节点对其投票方式得出独立、个别的结论。

不幸的是，当涉及到某些协议服务时，我们并没有充分利用这个基础有多广泛，尤其是最终性服务。此服务输出最终确定的检查点，做出可信的承诺，例如“如果链条最终确定一个冲突的检查点，那么当前存入的总有效权益的至少⅓将被烧毁”。我们可能有 许多 家庭节点，但它们并没有携带大部分的 权益，并且它们在该服务中的声音与它们的权益成正比。

这就是为什么 个人质押者，他们用自己的资源进行 抵押 和 运营，在共识机制方面没有很大的发言权。根据 2024 年 9 月的数据，个人质押者运营着网络上总权益的 5.4%。这甚至不足以阻止恶意区块的最终确定，这需要至少 33% 的权益。

尽管如此，个人质押者为网络的运营提供了一定数量的独立声音。如果验证者中心化的部分出现故障或被捕获，一组在网络上运行的个人质押者可以确保迅速动员起来以重新建立网络稳定性。当个人质押者作为本地构建者在外部构建者市场进行审查时，至少在部署更好的方法（例如 FOCIL）之前，独立节点的声音在今天尤其强大。FOCIL 将在很大程度上扩大这种声音，将网络上家庭节点创建具有约束力的包含列表的机会增加 16 倍。

家庭节点：个人质押者和家庭运营者

正如我们在以太坊 PoS 开始以来的这些年中看到的那样，并非所有家庭节点都由个人质押者运营。资本和劳动的分工适用于Staking，特别是家庭节点。我们可以区分两类运营者：

• 有些家庭节点是 个人质押者，他们运营自己的硬件，并根据自己的权益为网络提供服务。
• 有些家庭节点运营自己的硬件，但接收委托的权益，并代表他们的委托人执行验证服务。我们可以称这些节点为 家庭运营者，这是个人质押者的一个严格更大的子集。

这些家庭运营者不是商业运营者，并且 先验地 不存在其可信度的信号。然而，使用诸如债券之类的密码经济机制，家庭运营者可以成为诸如 Lido 或 Rocket Pool 之类的 Staking协议的更大的运营商集合的一部分。相应地，家庭中的一个节点可以注册以使用他们的社区 Staking 模块（CSM）为 Lido 执行服务，或者通过打开一个 Minipool 为 Rocket Pool 执行服务。这两种选择都要求家庭运营者存入他们自己的一些抵押品，之后他们将获得来自 LST 协议存款人的委托权益。然后，家庭运营者会收到他们在委托权益上获得的奖励的一部分。除了个人质押者控制的 5.4% 的权益之外，1.58% 的权益目前由 Rocket Pool 运营者运营，而 Lido 的 CSM 现在控制着提供给 Lido 的权益的 2%（即，当前权益的 0.54%），并计划增加这一份额。家庭运营者可以通过选择加入诸如 Obol 或 SSV 之类的分布式验证器（DV）网络来进一步提高他们的信誉，在这些网络中，由更大的运营商集合控制的逻辑验证器比其各部分的总和更可信。

家庭运营者被他们为其提供服务的协议赋予了一些代理权。特别是，运营者在发布证明时会做出自己的决定。他们可能在连接到 PBS 中继的选择上受到更多限制，例如，遵循由他们的协议管理的白名单。将来，协议应旨在将最大代理权放在运营商级别，以便发布 FOCIL 列表。例如，DV 网络可以选择轮换机制，即选择 DV 网络的一个节点来制作包含列表，并且每次都轮换此角色。

实现 SSF 和更短槽时间的两种途径

为什么个人质押者和家庭运营者之间的区别很重要？这是在决定未来以太坊协议研发方向时的一个决定性因素，包括单Slot最终性和更短的槽时间（例如，4 秒）。从本质上讲，我们面临着以下选择：

1. Orbit 路径： 启动一个成本更高的研发计划，以便最大程度地保留个人质押者自由进入验证器集合；或者
2. _已达到上限的验证器集路径：_ 更多地依赖于家庭运营商的充足性来保证诸如抗审查之类的属性。

在讨论它们的相对优缺点之前，我们先快速提供这两个选项的详细信息。

1. 在 Orbit 路径中，我们设置了一个 MIN_EFFECTIVE_BALANCE，允许任何至少存入 MIN_EFFECTIVE_BALANCE ETH 的质押者进入验证器集合。但是，我们会更频繁地收到来自权重更大的质押者的输入，以便更快地实现更高的最终性，同时为质押者提供尽可能多地合并其权益并增加其权益权重的激励。
2. 在上限验证器集路径中，验证器按每个验证器控制的权益量进行排名。 我们设置一个阈值 VALIDATOR_SEATS，使得按权益计算的前 VALIDATOR_SEATS 是活跃的验证器，而未进入该门槛的验证器是不活跃的。设置此阈值是为了实现一定的目标Slot时间，以及 所有验证器同时投票 的快速最终性，而不是一个委员会接一个委员会。

继 Vitalik 在 2023 年 12 月发表的“通往 SSF 的路径”博文之后，EF Research 过去一年一直在详细探索这两种路径，现在我们面临着一个必须指导我们未来研发的选择。我们了解到，开发与 Orbit 兼容的 SSF 版本（即，基于委员会的 SSF）可能会大大推迟获得 SSF 的时间，首先是因为 Orbit 本身是一种具有 微妙的经济学需要做对 的新机制，其次是因为我们还没有准备好指定的基于委员会的 SSF 版本。

另一方面，上限验证器集路径是协议最简单的路径之一，它依赖于更好地理解的原语（例如，非基于委员会的 SSF）和类似于经典委托权益证明的机制。甚至可以通过正在进行的 波束链 项目进一步加快其时间表，该项目可能会在未来几个月内开始为提供 SSF 的新共识机制（例如，使用 3 Slot最终性 或变体）和在几年内使用“波束分叉”实现更短的Slot时间进行规范工作，同时在此期间进行迭代升级。尽早承诺上限验证器集路径将大大提前其中的一些时间表。

天下没有免费的午餐。 限制验证器集的主要风险是实际上阻止了控制的赌注不足的实体访问，这些实体无法进入前 VALIDATOR_SEATS。一年前的来源 估计以太坊网络上有大约 12,000 个节点，其中大约 5,000 个节点未连接到任何证明子网，因此可能不是质押节点。这将使质押节点的数量大约为 7,000 个。通过完美的合并，此节点数与集合中的 8192 个验证器的数量一致，这意味着进入验证器集合的最低余额不会从今天的 32 ETH 水平增加。

但是，这可能不是最可能的情况，我们需要了解 8192 个签名的数量是否与我们的目标Slot时间一致。如果质押节点没有适当地合并其质押，我们需要将某些节点排除在直接参与验证器集合之外。这意味着进入集合的最低所需余额不太可能稳定在 32 ETH 或以下，特别是排除了当前的 32 ETH 个人质押者类别，其中 VALIDATOR_SEATS 的值与其他目标（例如更短的Slot时间或 后量子密码学）一致。

然而，我们对 彩虹Staking 的探索使我们更加确信，通过这种方法失去的东西可以通过其他方式获得。特别是，我们可能无法获得 1 ETH 的 验证器，但我们最终可以在 FOCIL 意义上获得 1 ETH 的 包含者，这是验证器之外的一个新角色。这个想法的一个草案是一个简单的智能合约注册表，它使一组 轻量级委托人 能够“代币管理”一组制作包含列表的 轻量级运营商。我们做一个简短的题外话来介绍下一节中的这个想法。

重 FOCIL，轻 FOCIL

只要任何有效的、付费的交易总是能找到上链的方式，我们就可以确保抗审查性。 如今，只要区块构建者（本地或外部）不歧视交易并寻求最大限度地包含交易，就可以提供抗审查性。 我们建议除了 证明 和 构建 角色之外，通过引入 包括 的新角色来改进这一点。

我们为增压包含器制定的策略依赖于 FOCIL，这是一种优雅的多提议者小工具，允许许多方提议具有约束力的交易以包含在每个区块中。但是，我们是否仅限于从验证器集中选择包含器？ 有趣的是，我们不是，我们可以区分 FOCIL 的两个版本：

• 重 FOCIL： 包含器从验证器集中采样。
• 轻 FOCIL： 包含器从 ETH 持有者管理的运营商集中采样，该集合与验证器集不同。

轻 FOCIL 将是彩虹质押的一个实例，其中一组轻量级运营商（与执行验证职责的质押运营商不同）负责输出约束区块生产者的包含列表。 可以使用单独的存款合约部署轻 FOCIL，该合约看起来更像是经典的代币治理与委托，而不是具有大量资金锁定和长进入/退出期的 PoS 质押。

• 任何人都可以声明自己准备成为 FOCIL 轻量级运营商，又名 轻量级包含器。
• 假设用户钱包中有 10 ETH。 通过签署消息，此用户可以声明他们正在将这 10 ETH“委托”给他们选择的轻量级包含器。 然后，该用户成为 轻量级委托人。
• 这 10 ETH 保留在用户的保管中，如果他们的余额发生变化，他们的委托金额也会发生变化。 用户帐户只是被分配其代币权重给他们选择的轻量级包含器的委托记录所累。
• 然后，根据他们的委托权重对轻量级包含器进行采样。

这项服务可能不会得到奖励，但可以由任何出于任何原因已存在于网络上的足够无私的完整节点（包括质押节点），甚至无状态节点来执行。 如果轻量级委托人对其选择的运营商的抗审查性能不满意，他们可以立即将其权重从他们选择的轻量级包含器中重新委托出去。 FOCIL 良好运行的条件非常宽松：我们通常只需要 16 个包含器中的一个诚实，才能提供抗审查性。 出于这个原因，我们认为即使没有奖励，并且采用如此无摩擦的委托模型，轻 FOCIL 也会被证明在实践中是稳健的。

请注意，两个版本的 FOCIL 可以同时存在！ 我们建议首先引入重 FOCIL，然后引入轻 FOCIL。 重 FOCIL 已经为我们带来了以下好处：

• 只要一小部分、非零百分比的诚实质押节点作为包含器参与，审查阻力就会大大超出今天的规定。
• 有了 FOCIL，家庭运营商就不再需要依赖本地构建来提供抗审查性，从而使他们可以从外部构建者市场接收区块，而不会牺牲网络抗审查性，并为网络提供更大的规模。

关于家庭运营者的更多论点

Orbit 通过较低的抵押金额优化了进入验证器集的权限。在所有条件相同的情况下，尽可能降低进入要求是更可取的。但是，我们认为，无论进入门槛如何，即使允许较小抵押的个人质押者通过 Orbit 直接参与，也难以确保较小抵押节点真正有效地参与某些服务，例如最终性工具。

如果我们的目标是让家庭运营商做好准备，并且有足够数量的家庭运营商来提供良好的（重型）FOCIL 服务，那么只要 间接参与 看起来可行，我们就可以对更高的进入要求感到满意，从而大大简化协议。在这种情况下，我们会减少对家庭运营商直接作为个人质押者加入的期望，因为最低要求余额会更高，而更多地期望他们加入更大的协议或机制，例如，个人质押者使用分布式验证来汇集资产，或者家庭运营商代表委托投注执行验证服务。如果一组不同的参与者（轻量级包含器）能够加强 FOCIL 服务，那么我们可能会更加确信。

我们以有关家庭运营商的更多论点来结束我们的讨论。

家庭运营商协议的强化

在过去 4 年中，我们观察到涉及家庭运营商的协议的强化，包括在其治理层（例如，参见 Lido 双重治理，或 Rocket Pool 的 ProtocolDAO 改进）。 这并不像每个抵押的资本单位都通过自己的节点进行中介，例如，直接作为个人质押者执行证明或包含服务那样完美。 但是，这可以为我们提供良好的协议的实际证明，这些协议保留了家庭运营商的无需许可的进入，并在执行验证职责时保留了他们的代理权。

可以通过协议基础设施提高质押市场效率的可能性

如果我们决定采用上限验证器集路径，那么将委托或流动性质押协议存在的基础设施（例如，协议内委托记录，类似于流动性质押模块）写入代码是合理的，从而进一步强化了此类协议。 这 不 等同于“将 Lido 写入代码”，但这是一种确保这些协议中固有的一些智能合约风险基本上被消除（即，存款和委托合约），从而为新竞争者提供了进入该市场的机会，并为我们提供了一些有用的功能，例如快速重新委托。 这种大规模的更改最好通过对该层进行“从头开始”的重新设计来实现，例如，通过波束链。

家庭运营商经济学的改进

假设我们要求他们验证链并证明他们的观点所需的最低限度，那么在未来 3-5 年内，质押节点的运营成本可以降低到很低的水平。 事实上，zkEVM 将降低验证成本，即使对于大型区块也是如此； 具有 zkEVM 或尝试更改的无状态性将消除为了证明而保持有状态的需要； 数据可用性抽样将需要较低的带宽来满足 blob 可用性； 历史记录到期将消除不断增加的存储成本。

如果这些运营商代表委托人进行质押，那么这只会留下家庭运营商通过债券建立信誉所需的资本成本。 资本成本（硬件成本更低）的降低，以及来自代表委托给这些运营商的质押获得的奖励的收益，有利于他们的经济。

家庭运营的总体可行性

以太坊目前的理念并不假设家庭运营经济在根本上不可行，并且正如上面的章节所论证的那样，它们甚至可能会随着时间的推移而改善。 尽管如此，发行对话 已经浮出水面运营商面临着与经济状况更好的更中心化的实体竞争的压力。 Orbit 和上限验证器集提案都无法解决这些问题，而且如果对于 1 ETH 或 4 ETH 的个人质押者来说，它们在网络上可持续地存在 不可行，那么承担 Orbit 和基于委员会的 SSF 的复杂性成本就不应该作为一种选择。 但我们这里的论点并不依赖于家庭运营在任何情况下在根本上都不可行的假设。 我们只是指出，我们可以针对不同类别的家庭运营进行优化，例如更广泛的家庭运营类别或更狭窄的个人质押类别。

如果有 可能可行 这样的 1 ETH 或 4 ETH 的个人质押者存在并且愿意直接作为验证者参与，那么我们概述了这些个人质押者考虑将其资产汇集为更大协议的一部分的可能性，例如，即使是去治理的分布式验证，以便达到上限机制中进入验证器集所需的阈值。 这复制了个人质押的 经济，分布式验证网络上的每个运营商都带来自己的节点和自己的质押，如果没有个人质押的 运营，因为节点之间需要实现额外的共识层。

这种 间接参与 可能不如 直接参与 那么强大，我们因为使直接参与更难以实现而失去了一些东西，但通过在放弃 每个 类别的质押者的一些可选性与换取协议简单性和功能之间获得更好的权衡点。

结论

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我们在上面的树状图中绘制了一些可能的未来路径，对框中引用的特定数字的信心不足，试图描绘更多数量级而不是将自己置于特定的参数中。 我们的第一个选择很可能是在两条路径之一之间做出选择，无论哪种情况，我们都有可能考虑添加轻量级 FOCIL，这在有限的验证器集世界中甚至更具吸引力。

无论我们选择上限验证器集路径还是 Orbit 路径，我们都在这里指出，我们应该摆脱“个人质押者”与“从持有者那里获得委托投注的商业运营商”之间过于二元的区分。 现在存在，而且将来可能会有更多，节点参与网络运营和组织自己的方式多种多样，从仅仅是委托资本的劳动力，到在运营商之间以分布式方式汇集资本，到运营诸如 FOCIL 包含之类的服务，为此，除了钱包后面的轻客户端之外，不需要任何东西。

• 将吞吐量与本地构建分离

• 原文链接： ethresear.ch/t/paths-to-...
• 登链社区 AI 助手，为大家转译优秀英文文章，如有翻译不通的地方，还请包涵～