【研究】EigenLayer：通过 ETH 再质押扩展信任网络

[研究] EigenLayer：通过 ETH Restaking 扩展信任网络

让我们来了解一下 EigenLayer 协议，它首次引入了 restaking 的概念，从而能够实现以太坊信任网络的各种应用。

TL;DR**

1) 以太坊网络是智能合约平台中安全性最强的区块链，但其上的许多 dApp 依赖于各种中间件（oracle，桥等），这些中间件的安全级别远低于以太坊网络。**

2) EigenLayer 是第一个引入 restaking 概念的协议，允许已经抵押给网络的 ETH 代币重新抵押到其他协议上。**

3) 利用 EigenLayer 的协议可以利用以太坊的信任网络，并以各种方式使用它，例如解决 MEV-Boost 中继阶段的审查问题或去中心化 rollup 排序器。**

1. 介绍

2009年，一位名叫中本聪的匿名开发者通过比特币网络首次在数字世界中引入了去中心化信任的概念。比特币网络被设计成一个点对点的数字货币系统，它利用 UTXO 和脚本语言，这限制了在该网络上构建各种程序的能力。为了解决这个问题，2015年，Vitalik Buterin 推出了以太坊网络，允许开发者使用图灵完备语言 Solidity 构建各种应用程序或 dApp。

(来源: EigenLayer)

如上图所示，有三个组件负责以太坊中的去中心化信任。这三个组件是：

1. 信任网络： 由去中心化的区块生产者（验证者）组成的网络。
2. 共识协议： 关于如何在分布式网络中生成区块以及哪个链应该被认为是规范链的规则。
3. 执行层： 以太坊虚拟机 (EVM)。

以太坊拥有类似于比特币的信任网络，但是因为它拥有以太坊虚拟机 (EVM) 作为执行层，所以可以在其之上构建各种 dApp。然而，以太坊有两个主要的局限性：

首先，要独立地构建一个单独的共识协议（例如，Tendermint、Snowman 等）和执行层（例如，Sealevel、FuelVM），就无法利用以太坊强大的信任网络，而必须构建一个单独的、独立的信任网络。虽然可以构建一个单独的执行层作为以太坊上的 Layer 2 解决方案，但结算最终发生在 EVM 上的智能合约中，这不可避免地依赖于以太坊的执行层。

其次，虽然以太坊网络上的 dApp 看起来受到以太坊强大安全性的保护，但实际上它们受到外部因素（如中间件如 oracle 和桥）的安全级别的严重影响。例如，如下图所示，即使构建 dApp 的 Layer 1 由 100 亿美元的 stake 保护，如果中间件模块由各自 10 亿美元的 stake 保护，那么 dApp 实际上依赖于中间件的薄弱安全性。这很容易在 DeFi 协议由于桥或 oracle 问题而遇到的事故中观察到。

(来源: EigenLayer)

上面提到的所有问题都源于分散的信任。那么，在构建新的共识协议和执行层时，是否有可能利用以太坊强大的信任网络？此外，我们是否可以将以太坊网络的强大安全性用于像 oracle 和桥这样的重要中间件？一个名为 EigenLayer 的项目正在解决这些问题，并准备在 2023 年发布。

2. EigenLayer

2.1 概述及其运作方式

EigenLayer 是一个由华盛顿大学西雅图分校电气与计算机工程系教授 Sreeram Kannan 领导的项目，其目标是使其他协议能够利用以太坊网络的安全性。理解 EigenLayer 最简单的方法是将其视为 Cosmos 生态系统中 ICS（Interchain Security）的以太坊版本（参见 Steve 的 [研究] Neutron 介绍，消费者链的领跑者。）。 Cosmos 生态系统中 app chains 的最大缺点是它们需要引导一个新的验证器集来维护链的安全性。但是，如果一个新的 app chain 利用 Cosmos 的 ICS，那么 Cosmos 验证器可以验证新加入的 app chains 的交易，以换取区块奖励，从而使新的 app chains 可以依赖 Cosmos 的强大安全性。

(Restaking | 来源: blockdoc)

EigenLayer 具有与 Cosmos ICS 相似的目标，但使用的方法略有不同：Re-staking 作为核心机制。Restaking 意味着再次利用已经 staked 的代币进行 staking。以太坊验证器 stake ETH 代币以参与创建和验证区块的验证过程，当他们恶意行事时，会通过 slashing 损失部分 stake 的 ETH，从而通过取消激励来执行网络的安全。EigenLayer 更进一步，允许已经 staked 的 ETH 代币再次 stake 在其他协议中，并参与其验证过程，从而使其他协议可以在一定程度上利用以太坊网络的安全性。值得注意的是，以太坊验证器可以自由选择是否加入 EigenLayer 以及与哪个协议进行 restake。

在 restaking 过程中，ETH 代币除了受以太坊施加的 slashing 条件约束外，还受其他协议施加的 slashing 条件约束。如果参与 restaking 过程的验证器由于另一个协议的 slashing 条件而损失了 stake 的 ETH 代币，那么即使他们遵守了以太坊网络的规则，他们仍然会损失 stake 的 ETH 代币。目前，如果以太坊网络上的验证器从事恶意行为，他们可能会通过 slashing 损失最多一半的 stake 的 32 ETH 代币，最多 16 ETH。EigenLayer 允许 slashing 剩余的另一半。参与 restaking 会使风险加倍，但也会通过不仅获得以太坊区块奖励，还获得其他协议的奖励来增加总奖励。因此，节点规范高于以太坊要求的验证器可以使用 EigenLayer 来利用其空闲容量来验证其他协议，以获得额外的奖励。在以太坊网络中进行 stake 的普通用户也可以从这些优势中受益。

在以太坊网络中，slashing 会根据定义的协议规则自动发生。那么，当使用 EigenLayer 时，如何在其他协议的 slashing 条件下实现 ETH 代币的 slashing？这实际上非常简单。以太坊 stakers 可以指定一个提款地址，他们可以在该地址收到他们unstake的 ETH 代币，作为第三方地址。如果此提款地址被委派给 EigenLayer 中的智能合约，那么被 slashing 的 ETH 代币数量将从原始存款本金中扣除。

2.2 使用案例

2.2.1 其他共识协议和执行环境

(来源: EigenLayer)

如前所述，以太坊网络的问题在于构成信任网络的共识协议和执行层是耦合的，因此很难将它们分开。EigenLayer 可以通过引入一种名为“restaking”的新机制来解决这个问题，该机制允许以太坊网络中的验证器不仅向 oracle 和桥等其他中间件提供安全性，而且还向使用全新共识协议和执行层的网络提供安全性。如果开发人员希望使用 Avalanche 的 Snowman 共识协议和一个针对游戏执行优化的虚拟机作为执行层，同时还在一定程度上结合以太坊的安全性，那么 EigenLayer 可以使之成为可能。

2.2.2 现有安全性和 Eigenlayer 的共同使用

(来源: Messari)

其他协议也可以在维护现有安全机制的同时利用 EigenLayer。例如，假设 Polygon 利用 EigenLayer 来实现网络安全。假设需要超过 50% 的 stake 代币才能损害安全性，如果 Polygon 网络中 stake 的 MATIC 代币的价值为 23 亿美元，那么损害网络所需的金额为 11.5 亿美元。如果将 stake 的 17 亿美元的以太坊与 Polygon 网络进行 restake，则 Polygon 网络的总经济安全性将增加 8.5 亿美元，从而使其能够享受更高水平的安全性。

(来源: EigenLayer)

这也可以解决引言中提到的中间件安全性弱的问题。即使只有少量的 stake 在以太坊中的 ETH 代币在 oracle 和桥等各种中间件中进行 restake，ETH 的巨大市值也可以为中间件提供显著的安全增强。反过来，中间件稳定性的提高可以导致依赖它们的 DeFi 等协议的稳定性提高。

2.2.3 EigenDA

(来源: EigenLayer)

现在，让我们看一些实际的使用案例。首先，有 EigenDA，它是 EigenLayer 团队在 Eigenlayer 上开发的数据可用性层。确保数据的可用性对于安全性和可扩展性至关重要，而数据可用性层是一个仅专注于数据可用性的网络（参见 [研究] Polygon，模块化区块链未来的领跑者 的第 3 部分。）。其他数据可用性层包括 Celestia 和 Polygon Avail，它们通过自己的代币的权益证明机制来维护安全性。但是，EigenDA 的优势在于，由于它利用了 EigenLayer，因此可以通过市场上已经具有很高价值的 ETH 代币来维护安全性。

2.2.4 Mantle

(来源: link)

Mantle 是一个模块化的以太坊 layer 2 网络，由 BitDAO 资助和开发，BitDAO 是一个由 ByBit 赞助的去中心化自治组织 (DAO)。尽管它没有直接使用像前面提到的 EigenLayer 那样的 optimistic rollup 技术，但它利用 EigenLayer 上的 EigenDA 作为数据可用性网络。正如我们在之前的 EIP-4844 系列 中强调的那样，以太坊网络的数据可用性目前是扩展 rollup 网络的最具限制性的因素。Mantle 承认当前的数据可用性问题，尽管预计随着 EIP-4844 和分片的引入，以太坊的数据可用性以及 rollup 网络的扩展将得到显著改善。

(Mantle 的工作原理 | 来源: link)

因此，Mantle 决定使用 EigenDA 进行数据可用性，同时从以太坊网络派生结算层。从 Layer 2 网络的角度来看，当他们使用 EigenDA 时，更容易说他们是从以太坊派生安全性的，而不是使用其他数据可用性层。Mantle 的原生代币将是 $BIT，它是资助和开发 Mantle 的 BitDAO 的原生代币。值得注意的是，Bybit 交易所选择了以太坊的 Layer 2，而许多加密货币交易所则专注于 Layer 1 网络（Binance — BNB Chain、FTX — Solana、Huobi — HECO 等）。Mantle 计划在 2023 年第一季度运行一个测试网。

2.2.5 解决 MEV-Boost 的审查问题

(MEV-Boost 的示意图 | 来源: EigenLayer)

如上述示例所示，EigenLayer 在需要额外安全性的情况下非常有用。但是，由于 EigenLayer 从根本上说是一个基于 restaking 的去中心化信任网络，因此它也可以在需要额外信任或 slashing 条件的情况下使用。讨论最多的例子是它在 MEV-Boost 中的应用，MEV-Boost 是以太坊客户端中使用的一种中间件。MEV-Boost 的目标是从整个以太坊网络中高效地提取和分发 MEV，以实现去中心化，引入 EigenLayer 可以帮助实现这一目标 [研究] MEV-Boost：The Merge 之后 MEV 的去中心化)

在以太坊转换为权益证明之后，MEV-Boost 发布后出现的最大问题是审查。在 PoW 以太坊中，也曾有人尝试通过“Flashbots Auctions”来实现 MEV 的去中心化，但当时并未出现审查问题。为什么 MEV-Boost 的引入会导致审查问题？这来自区块构建过程的差异。

在工作量证明下，由于矿工拥有实体存在，因此只有少数矿工被列入白名单以参与 flashbots 拍卖过程。他们以不使用审查权的代价参与 Flashbots 拍卖过程，即使他们有权这样做。因此，矿工从搜索者（那些捕获 mempool 中的 MEV 机会并创建称为“bundles”的交易捆绑包的人）那里收到 bundles，将他们自己的交易添加到 bundles 中，并构建区块。由于矿工负责构建和提交区块，因此即使搜索者审查了 bundles 并将其传递出去，他们也可以添加被审查的交易。这就解释了为什么在以太坊的工作量证明时代没有出现审查问题。

另一方面，与矿工相比，PoS 以太坊拥有大量的验证器，因此很难识别验证器并将其列入白名单。因此，引入工作量证明中使用的 Flashbots 拍卖过程带来了很高的审查风险，因为与过去将矿工列入白名单以防止审查不同，将验证器列入白名单以防止审查变得越来越具有挑战性。因此，Flashbots 团队选择采用一种通过 MEV-Boost 将完整区块直接传递给验证器（提议者）的方法。在这种情况下，验证器对完整区块的审查在源头上得到了有效防止，因为他们无权修改他们收到的完整区块。

尽管如此，MEV-Boost 出现了一个新问题，其中一个中继充当区块构建者和提议者之间的中介，并且已经提出了关于此中继的审查担忧，（参见 [研究] 以太坊审查的神话和真相）。如果在中继处进行审查，提议者将收到一个已被审查的完整区块。EigenLayer 可以通过以下方式解决此问题。

(来源: EigenLayer)

1. 区块提议者使用 EigenLayer 重新 stake 他们的 ETH。
2. 区块构建者创建一个部分区块 (builder_part)，将其 merkle_root 和 bid 发送到中继。
3. 中继存储从构建者收到的 builder_part 的交易，并将 merkle_root 和 bid 发送到区块提议者。
4. 提议者从从继电器收到的多个 merkle_roots 中选择具有最高出价的 merkle_root，类似于现有方法。此外，提议者创建一个备用区块 B_alt 以防发生任何不可预见的情况。
5. 提议者将所选 merkle_root 的签名和 B_alt 的承诺发送给中继。
6. 中继揭示 builder_part 中包含的交易，这些交易对应于从提议者收到的所选 merkle_root。
7. 基于此信息，提议者将他们想要的交易（proposer_part) 填入后半部分以创建一个完整区块并将其提交到以太坊网络。
8. 如果中继由于步骤 6 中的恶意行为而无法揭示 builder_part，则区块提议者将先前准备的 B_alt 提交到以太坊网络。

在此过程中，可能会出现一个潜在的问题，即提议者可能会通过按原样提交 builder_part 来复制和窃取 MEV。但是，由于提议者使用 EigenLayer stake 了 ETH，因此可以通过 ETH slashing 来防止这种情况。总而言之，在这种方法中，如果提交给以太坊网络的区块不包括 builder_part 或不是 B_alt 区块，提议者将受到 ETH slashing 的惩罚。尽管将 EigenLayer 引入 MEV-Boost 尚未最终确定，但我们已经了解了这些讨论。

2.2.6 其他

通过利用 ETH 可以 re-staked 以施加新的 slashing 条件这一事实，除了前面讨论的示例之外，还可以开发各种应用程序。例如，利用 EigenLayer 来惩罚恶意行为使得 下放像 rollup 排序器这样的中心化实体是可行的。此外，将 EigenLayer 纳入轻客户端桥接可以显著增强用户体验。例如，通过在验证轻客户端交易之前乐观地允许转账并在稍后违反时进行 slashing，可以显著加快代币转账速度。

2.3 担忧

但是，人们对 EigenLayer 的使用存在一些担忧。首先，用户使用利用 EigenLayer 的协议的原生代币的积极性可能会降低。这是因为用户可以通过 restake ETH 来参与 EigenLayer 的安全性并获得奖励，而无需其他协议的原生代币。因此，使用 EigenLayer 的协议的代币经济学可能会受到很大的影响。

其次，存在关于安全事件的担忧。如果以太坊网络中 stake 的 ETH 的很大一部分被用于在其他协议中进行 restaking，那么其中一个协议中的安全漏洞可能会导致大量 ETH 被 slashing。然后，这可能会导致以太坊网络安全性的降低。为了防止这种情况，在调查和选择用于 restaking 的协议时应采取保守的方法。此外，slashing 的条件不应过于严苛。预防措施可能包括 保险池或实施 slashing 之前的延迟，以及通过治理流程。

第三，应考虑使用 Eigenlayer 的协议的代币奖励分配。在引入 EigenLayer 时，协议必须分配其原生代币作为对其现有参与者和 restaking 参与者的激励。如果给 restaking 参与者的奖励过多，将会影响协议的代币经济学，导致现有参与者离开。相反，如果奖励太低，restaking 参与度可能会降低。因此，协议需要在引入 EigenLayer 之前仔细考虑如何分配代币奖励。

此外，还有各种担忧，例如与 re-staking 的 unstaking 周期相关的风险以及在 re-staked 状态下以太坊 staking 的管理。因此，有必要观察 EigenLayer 如何解决这些问题。此外，还存在一些担忧，包括与 restaking 的 unbonding 周期相关的风险以及在 restaking 过程中以太坊中的 stake 管理。因此，至关重要的是要监控 EigenLayer 如何应对这些挑战。

3. 总结

以太坊的创新协议 EigenLayer 引入了一个名为“restaking”的新概念，该概念允许使用以太坊的信任网络。EigenLayer 有可能通过允许其他协议利用以太坊的安全性或引入额外的 slashing 条件来实现信任的去中心化。随着对 EigenLayer 的需求增加，可能会有更多的 ETH 流通，从而激励更多的用户 stake ETH，这将有助于网络安全和代币价值。尽管 EigenLayer 仍然是一个非常早期的项目，其公开可用的产品和信息有限，但它计划于 2023 年发布。EigenLayer 有可能与 Celestia 和 Polygon Avail 等其他数据可用性层项目一起，在 2023 年对区块链生态系统产生重大影响，因此让我们密切关注它。

4. 参考文献

• https://www.eigenlayer.com/resources
• https://blockdoc.substack.com/p/a-new-staking-primitive-in-town?r=17sh9o&utm_campaign=post&utm_medium=web
• https://twitter.com/MeirBank/status/1589013673385000960?t=tXtOH0jhAg8gtNvNKnvx8w&s=19
• https://twitter.com/SalomonCrypto/status/1572094840619532288
• https://messari.io/report/eigenlayer-to-stake-and-re-stake-again?referrer=all-research
• https://hackmd.io/@layr/SkBRqvdC5
• https://twitter.com/_nishil_/status/1573018271082692609
• https://discourse.bitdao.io/t/archived-bit-network-an-iterative-modular-chain-approach/2988

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