三层质押（3TS）- 解绑证明者、包含者和执行提议者 - 权益证明

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^ Attester（证明者）, Execution Proposer（执行提议者） 和 Includer（包含者） 的实际应用

作者：Thomas Thiery, - 2025年1月31日

感谢 Julian, Barnabé, Caspar, Anders, Justin 和 Connor 的讨论, 想法, 反馈和评论!

免责声明: 这篇文章的目的是引发关于以太坊未来 Staking（质押） 的潜在想法，提案和机制的讨论。它不应被视为 EF 或更广泛的以太坊研究社区的共识立场。虽然分离核心协议职责的总体趋势已被相对充分地记录和支持，但此处讨论的具体机制反映了我个人对值得探索的方向的看法。

另外，评论 ≠ 支持。这篇文章表达了作者的观点，这些观点可能与评论者不同。

介绍

在以太坊上，验证者不仅仅是“验证”。他们参与共识并投票，他们构建和提议信标区块和执行负载，他们参与同步委员会，他们聚合投票……很快，他们也可能被要求构建和传播 inclusion lists（包含列表）, 评估应该 燃烧的 MEV 数量，或者评估构建者提供的 执行负载的时效性。当要求单个实体满足高性能和低硬件要求等相互冲突的需求，以保持去中心化时，依靠单一层级的参与者来执行所有协议职责最终会变得不切实际。今天，我们不断面临着这样一个事实：家庭 Staker（质押者） 在维护网络抗审查性和无需许可的特性方面至关重要，但同时也成为扩展的瓶颈（例如，更快的最终性、更高的 Gas 限制、更多的 Blob）。

近年来，出现了一种解绑角色和职责的趋势。像 Proposer-Builder Separation (PBS，另见 EIP-7732)，Attester-Proposer Separation (APS)，Attester-Includer Separation 这样的提案都反映了朝着这个方向的努力。这篇文章受到 Rainbow Staking 和其他关于 双层 Staking 的 文章 的启发，旨在通过定义每一层 Staker（质押者） 的期望属性，并提出选择和奖励的潜在机制，来提出一种整体方法，以安全地将核心协议角色与核心协议职责相匹配。

总体思路

所有参与者都属于一个 单一的，统一的 Staker（质押者） 池。每个 slot（Slot），从这个池中选出三个不同的角色：

1. Attester（证明者）
2. Includer（包含者）
3. Execution Proposer（执行提议者）

这三个角色并非详尽无遗: 协议参与者也可以被选择成为同步委员会的成员，聚合证明，或者成为信标提议者 (这里没有包括信标提议者，因为我仍然不清楚它在这个新的解绑世界中最适合的位置……)。但在这篇文章中，我们选择关注证明者，包含者和执行提议者，因为分离他们的核心职责具有潜在的影响。

每个 Staker（质押者） 必须明确选择他们希望参与的角色。他们可以选择承担一个，两个或所有三个角色，只要他们满足相关的资本要求。每个协议参与者可以混合搭配这些角色（例如，同时担任证明者和包含者），并根据他们的偏好（例如，为网络的抗审查性做出贡献），约束（例如，硬件要求）和复杂程度来决定如何分配他们的资本和努力。

通过将职责分解为三个层级，协议更紧密地将每个角色与其核心职责对齐。这种结构允许每个参与者专门化——使执行提议者能够提供更高的性能，而不会损害证明者集和他们提供的安全性的去中心化，或包含者维护的抗审查性。它还提供了一个强大的“内置”故障保护机制，允许参与者在需要时介入并履行其他角色。目标是实现并保持专业化和集成之间的平衡，以保持整个系统的连贯性。

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图 1. 这个 Venn（维恩） 图说明了三个层级的参与者——Attester（证明者） (黄色), Includer（包含者） (绿色) 和 Execution Proposer（执行提议者） (蓝色)——并展示了它们如何重叠。外圈表示所有参与者都在其中运作的更广泛的集合，正方形的大小表示每个协议参与者质押的数量。

角色和参与者

在本节中，我们概述了这三个参与层级的 期望属性，资本要求，选择 和 奖励机制，以及 故障保护机制。

注意: 这些提出的机制和要求代表了有希望探索的途径，而不是作为明确或达成一致的选择。

Execution Proposer（执行提议者）

Execution Proposer（执行提议者） 负责向网络的其余部分提议一个有效的执行负载。他们对交易包含和排序有最终决定权，前提是他们包含所有必需的 IL 交易。我们希望这些实体维护先进的基础设施来运行 (或外包) 复杂的 MEV 提取策略，可能管理预确认，并处理委托的 Stake（质押） (参见下面的选择机制部分)。明确依赖复杂的各方来处理执行负载使我们有潜力大幅扩展和提高链的性能 (例如，实现更高的吞吐量)，而不会为已经复杂的 (链外) 构建者市场引入更多的中心化。同时，我们可以实施制衡措施，以 (1) 保护其他角色免受中心化力量的影响，并 (2) 使用巧妙的机制和激励措施来避免执行提议者集的过度中心化。

期望属性

• 性能和可靠性: 理想情况下，执行提议者能够可靠地提供需要大量资本和硬件资源的服务，以潜在地构建和提议有价值的区块，提供预确认，在网络中下载和传播 Blob 等。
• 避免过度中心化: 虽然我们预计执行提议者集在本质上会有些中心化，但我们希望防止极少数实体主导执行提议权的情况。这种情况可能导致不良后果，如垄断定价，并且从模因和精神角度来看都是有问题的。

资金要求

• 链上:
  • 小到中等 (例如，32 ETH) — 要获得作为 执行提议者 的资格，参与者必须至少有 32 ETH 的 Stake（质押），以便通过错过 Slot（Slot） 惩罚来阻止不良行为，例如活跃性故障。
• 链下:
  • 大量 — 执行提议者很可能需要筹集必要的资金来支付他们的投标，执行先进的 MEV 策略 (例如，非原子套利) 并提供额外的服务，例如预确认。

选择机制：基于委托的 Tullock 竞赛（DBTC）

在 Tullock 竞赛 中，参与者花费资源来提高他们赢得有价值的“奖品”的概率。在这里，奖品是提议执行区块和捕获 MEV (Maximal Extractable Value，最大可提取价值) 加上优先费的权利。执行提议者通过分享他们收入的一部分来竞争吸引来自其他方的委托，这些方被称为委托人 (例如，证明者和包含者，或潜在的任何 ETH 持有者)。被选中生成区块的概率与委托给每个提议者的总 Stake（质押） 成正比。

挤出效应和平衡

当一个提议者提供更高的回报时，它最初会吸引许多委托人。这种 Stake（质押） 的涌入会稀释每个委托人的回报，促使一些委托人切换到规模较小的提议者，这些提议者在单位基础上提供更好的产量。随着时间的推移，这种动态会鼓励竞争，降低利润率，并导致类似于 Tullock 竞赛的平衡：多个提议者共存，回报相当，而不是单一的主导者。

关键假设：接近恒定的边际收益

在这种基于委托的 Tullock 框架中，一个关键的假设是执行提议者的利润相对于他们委托的 Stake（质押） 表现出 恒定 (或接近恒定) 的边际收益。这确保了一旦一个提议者“太大”，每个委托人的回报的边际收益就会减少到足以推动一些委托人转向规模较小或较新的提议者。

• 如果边际收益增加(例如，由于独家订单流交易或强大的 MEV 协同效应)，规模越大变得更加有利可图——可能导致赢者通吃的局面。
• 如果边际收益大幅下降，该机制将不再具有激励兼容性，因为参与者可能会在多个身份之间分配他们的 Stake（质押） 并获得更多的整体收益。

因此，保持接近线性 (恒定边际) 的收益是平衡竞争，避免过度中心化和防止分裂的关键。

有趣的是，也值得考虑将该机制的委托部分作为 Tullock 竞赛的附加部分，允许委托人不仅根据收益来指导委托，还根据更广泛的考虑因素和偏好，包括精神以及对整个以太坊供应网络中去中心化的承诺。与纯粹基于市场的机制不同，委托的社会和运营开销使得已经失败或行为不端的提议者很难重新获得失去的委托和信任。

注意: 虽然存在其他选择想法——如 Execution Tickets（执行票） 或 Execution Auctions（执行拍卖）——这里强调委托机制是因为它的新颖性，以及它避免过度中心化的潜力。需要在这个方向上进行进一步的研究 (感谢 Conor 和他的 Appointed Execution Proposers（指定的执行提议者） 文章) 来详细说明该机制。

奖励机制：MEV 和优先费

Execution Proposer（执行提议者） 从他们构建的区块中收集 MEV 和优先费。然后，他们将这些奖励的一部分与他们的委托人分享，比例为每个委托人在执行提议者的总 Stake（质押） 中所占的份额。通过调整他们提供的份额，执行提议者可以使自己对新委托人更具吸引力或更不具吸引力。

故障保护机制

• 重新委托：基于委托的选择系统激励 Staker（质押者） 寻求更高的回报，但也可以防止执行提议权的过度集中。如果单个执行提议者积累了过多的权力——或者如果委托人对他们的表现或诚信失去信心——委托人可以将他们的 Stake（质押） 重新分配给其他候选人，从而保持网络的中立性。我们可以想象链外的服务动态地管理委托，允许委托人快速响应性能或可信度的变化。透明度和公开可用的仪表板 (例如，类似于 L2beat) 也将在确保问责制方面发挥关键作用，提供对执行提议者性能的实时洞察，并使委托人能够做出更明智的决策。
• Attester（证明者） 作为后备: 如果没有人选择成为执行提议者，证明者 (可能拥有大量的 Stake（质押）) 可以暂时承担区块提议的角色，方法是至少包含来自包含者的 IL 中的交易和由证明者构建的 Vanilla（原始） 区块，以确保链在缺乏专门的提议者的情况下继续生成有效的区块，从而保持活跃性和抗审查性。值得注意的是，依赖证明者可能会导致在性能方面的一些权衡 (例如，价值较低的区块，每个 Slot（Slot） 包含的 Blob 较少)，应该对其进行评估。另一种选择是允许具有足够 Stake（质押） 的证明者选择作为后备选项，以防没有可用的执行提议者，前提是它们满足履行此角色的最低要求。

Attester（证明者）

Attester（证明者） 通过确保提议区块中的共识和执行信息根据他们的观点都是有效的来保护网络。他们提供的经济安全性取决于他们投入的 Stake（质押） 数量，如果他们行为不端，这将使他们面临 Slashing（罚没） 的风险。他们的角色是投票支持通过所有有效性检查的区块，包括建立在正确的 Head（头部），包含有效的交易以及满足包含列表（IL）条件。

期望属性

• 经济安全性: 最终应有大量的 Stake（质押） (例如，2000 万 ETH) 保护提议给网络的区块，使其攻击或控制超过总 Stake（质押） 的三分之一的成本过高。
• 快速最终性: 应在提议区块后不久 (例如，在 3 个 Slot（Slot） 内) 获得足够的经济安全性，以确保快速，有保证的结算。可以使用技术方法 (例如，如最佳安全共识协议，更高效的签名聚合和验证器上限) 和经济方法 (如发行量上限和 maxEB) 的组合来实现更快的最终性。
• 多样的 Stake（质押） 分布: Stake（质押） 应分布在多个实体中，以便没有单个或小的群体可以主导多数证明能力。这可以防止已知的攻击 (例如，51% 攻击) 并降低相关故障和承诺攻击的风险。保持多样化的 Stake（质押） 分布的一种方法是确保 Stake（质押） 较小的参与者 (例如，拥有 32 ETH 的 Solo Staker（单独质押者），将来可能降至 1 ETH) 在正常情况下仍然可以参与保护网络，并在较大 Stake（质押） 的证明者脱机时充当故障保护。
• 免受中心化力量的影响(例如 Timing Games)：不应激励 Attester（证明者） 偏离诚实参与共识——例如，通过策略性地延迟他们的投票以获得发行奖励。
• 对承诺攻击具有鲁棒性: 应该很好地保护 Attester（证明者） 免受贿赂或勒索企图，这些企图可能会胁迫他们偏离其诚实的承诺，从而确保共识结果的完整性。

资金要求

• 可变 (例如，从 1 ETH 到 2048 ETH)。

• 重 — 资本被质押，预先锁定，并面临被 Slashing（罚没） 的风险 (例如，为了证明不同的 Header Block（头部区块）。

• 选择机制: 阈值选择 (有关更多详细信息，请参见 Orbit SSF 文章)

Orbit 阈值选择机制用于尽快获得高水平的经济安全性，同时允许包容性参与以确保多样化的 Stake（质押） 分布。

1. 定义一个 Stake（质押） 阈值 T_{\text{att}} (例如，1024 ETH)。
2. 选择加入的参与者是：
   • 对于 S \geq T_{\text{att}}: 始终选择作为证明者，利用其大量的 Stake（质押） 来确保网络安全。
   • 对于 S < T_{\text{att}}: 以 S / T_{\text{att}} 的概率选择，允许较小的 Staker（质押者） 按比例参与。

这种选择机制确保了大型 Stake（质押） 证明者的保证参与，以及较小 Stake（质押） 证明者的概率性包含。有趣的是，用于证明者的这种选择机制和 更普遍的 Staking（质押） 也可以被视为 Tullock 竞赛，其中 Staker（质押者） 支付资本和运营成本 (“全部支付”)，奖品是发行奖励 (用于证明)，获胜概率与他们的 Stake（质押） 成正比。

奖励机制

Attester（证明者） 因确保共识和经济最终性而获得基于发行的奖励，与其 Stake（质押） 成正比 (再次，请参见 Orbit SSF 文章)。重要的是，用于奖励证明者的 发行曲线 的形状和属性应该被设计为与证明者上限/轮换协同作用。

故障保护机制

• 通过发行奖励证明者为吸引“足够”数量的参与者来保护协议提供了可靠的保证。
• 通过允许包含者——或一般的较小 Stake（质押） 参与者 (例如，余额至少为 1 ETH)——选择加入证明，该协议降低了进入门槛，并确保更多的参与者可以介入以保持活跃性和安全性，如果大型 Stake（质押） 验证器的集合不足。
• 在极端情况下，也可以依靠执行提议者来维持区块的最终性和保护链的安全；但是，这将是一个不受欢迎的结果，因为它有可能将证明能力集中在少数已经拥有大量资本的行为者手中。

Includer（包含者）

Includer（包含者） 负责通过构建公共内存池中待处理交易的包含列表（IL）来维护网络的抗审查性。通过这样做，他们通过指定一组必须包含在区块中的交易来约束复杂的执行提议者，这些区块才被认为是有效的。

期望属性

• 地域去中心化: 确保主动参与的包含者集分布在多个地理区域，网络拓扑或司法管辖区中。这降低了任何单个区域或实体可以审查特定交易的可能性，从而保持了网络的中立性和无需许可性。
• 不可链接性: 理想情况下，包含者可以参与改善网络的抗审查性，并维护链的中立性，而无需通过包含在其列表中的特定交易公开披露他们的偏好。这可以使用可链接的环签名方案和匿名广播协议的组合来实现，以保护他们的身份。

资金要求

• 低 (从 0.1 ETH 开始) — 最低的 Stake（质押） 要求降低了进入门槛，以鼓励多样化的分布式包含者池，同时要求一些重要的 Stake（质押） 有助于阻止女巫攻击，并且可能会使用惩罚或驱逐机制来阻止恶意或不受欢迎的行为。
• 轻 — 低摩擦的用户体验 (选择成为包含者时没有存款或取款队列)。

选择机制：随机

协议每个 Slot（Slot） 使用加权随机机制选择 N 个包含者 (例如，基于当前 FOCIL 规范的 16 个，但将来可能会更多)。每个选择成为包含者并满足最低 Stake（质押） 阈值 T_{\text{incl}} (例如，0.1 ETH) 的参与者都会被分配一个权重，该权重与其高于 T_{\text{incl}} 的 Stake（质押） 金额成正比。

奖励机制

Includer（包含者） 可以使用以下方式获得奖励：

• 独立的 交易费用机制(例如，“包含费”——有关更多详细信息，请参见 Towards Attester-Includer Separation 文章)。这些费用可以在将交易添加到其包含列表的包含者之间分配，从而使网络能够根据当前的审查级别进行自我调节：如果许多交易受到审查，用户可以提高包含费，从而增加审查的成本。由于这些较高的费用在包含者之间分配，因此会激励更多的人参与创建包含列表，最终增强以太坊的抗审查性。
• 发行，以确保协议奖励为网络的抗审查性做出贡献的参与者。这将涉及选择 发行曲线形状的适当属性，并且可能包括像 Stake（质押） 比率定位 这样的机制来获得固定数量的包含者。
• 没有奖励: 另一种选择是依靠包含者的利他行为来构建包含列表。虽然这最初可能看起来没有吸引力——因为理想情况下，参与者应该因诚实地执行协议职责而获得奖励——但在旨在设计一种保持包含者隐私的机制时，它变得有意义。根据包含者的贡献奖励包含者会固有地削弱不可链接性。此外，通过允许包含者保持私有并且仅在选择加入的基础上参与，我们可能完全消除了对奖励的需求。这种方法依赖于真正利他的包含者集合，从而在没有激励措施相关的权衡的情况下增强了隐私。

故障保护机制

• 如果没有足够的包含者可用 (例如，因为包含费非常低)，协议可以允许其他 Staker（质押者） (例如，证明者) 来填补空白。这保证了来自包含列表中交易的模板区块继续被构建，并且协议维护了抗审查性。

结论

通过分离执行提议和区块构建 ( Execution Proposer（执行提议者）)，参与共识 ( Attester（证明者）)，以及保持抗审查性 ( Includer（包含者）)，3TS 使每个协议参与者都可以灵活地选择一个角色——或多个角色——这些角色与他们的偏好和要求相符。这种分离不仅提高了网络的弹性——通过允许不同的角色在另一组变得代表性不足时介入——而且还释放了更多的性能 (例如，通过明确依赖复杂的各方来构建和提议执行负载)，并鼓励了来自不同利益相关者的参与，从大规模运营商到小型社区成员。最终的结果是一个旨在扩展执行并实现快速最终性的机制，而无需在不利条件下权衡安全性和抗审查性。尽管仍然需要更多的细节和实施研究，但我希望来自 3TS 的想法可以作为以太坊 Staking（质押） 未来发展的垫脚石。

需要注意的事项和未来的研究

从机制设计的角度来看，使用每个层级的特定选择机制从统一的集合中提取参与者会导致更大的复杂性，因为我们需要仔细考虑角色和激励措施如何相互作用 (除了设计强大的独立机制之外)。但是，从第一性原理出发，使用更全面的方法 (例如，将核心协议角色与内置故障保护机制的核心协议职责相匹配) 进行核心协议设计也可以充当一种强制功能，鼓励致力于协议不同方面的团队进行协作并协调他们的努力。与通过每个角色的非协调，专业化努力所获得的机制相比，这可能会产生新的协同作用和更优雅的机制。

• Rainbow 角色和激励：ABPS + FOCILR + AS

• 原文链接： ethresear.ch/t/three-tie...
• 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～