Vitalik探讨以太坊未来：应对中心化风险

以太坊未来探讨：第三部分 - 灾难的曙光

微小发报道：

以太坊 L1 目前面临的一个大问题是 POS 的中心化。想象一下，如果 POS 真有规模效应，那些大质押商就会像坐上火箭一样占据主导地位，小质押商则只好乖乖退出，涌向更大的质押池。这种情况可真是让人心惊胆战，容易引发 51% 攻击、交易审查等一系列高风险事件。不仅如此，还有一个问题叫做价值提取（value extraction），这意味着少数人会把原本属于所有以太坊用户的价值揽入怀中。

在过去一年中，对这些风险的理解加深了。大家都知道，涉及这种风险的环节主要有两个：（i）区块构建和（ii）质押资本供应。大玩家们可以通过更复杂的算法（所谓的“MEV 提取”）来生成区块，从而赚取更多的区块收入。而且，他们还能更有效地处理那些因资本锁定而带来的麻烦，方法就是把资金作为流动质押代币（LST）放给第三方。除此之外，大家还得留意以太坊是否会出现质押过多 ETH 的情况。

灾难的曙光 2023 年路线图

今年在“区块构建”方面取得了不小的进展，尤其是引入了“委员会包含列表排序解决方案”，同时对权益证明经济学进行了深入研究，提出了一些新奇的想法，比如“两层权益模型”和通过减少发行来控制 ETH 的质押百分比。

灾难的曙光：关键目标

• 尽量降低以太坊质押层的中心化风险（尤其是在区块构建和资本供应方面，即 MEV 和质押池）
• 降低用户价值被过度榨取的风险

修复区块构建渠道 我们在解决哪些问题呢？

以太坊的区块构建现在主要依靠嵌入PBS机制的MEVBoost。当验证者提议区块时，他们会把选择区块内容的工作拍卖给构建者。为了最大化收益，构建的区块需要专门的算法来从链上提取尽可能多的利润，也就是所谓的「MEV提取」。验证者的工作相对简单，只需监听出价并选择最高的，同时进行「证明（attest）」。

红色任务由专业构建者负责，而蓝色任务则由质押者完成。

这里有几个版本，比如「提议者-构建者分离」（PBS）和「证明者-提议者分离」（APS）。它们在某些职责上有细微差别。在PBS中，验证者提议区块，但从构建者那里接收payload；而在APS中，整个槽位都由构建者负责。最近APS更受欢迎，因为它进一步降低了提议者与构建者共谋的可能性。需要注意的是，APS只涉及执行区块，包含权益证明相关数据的共识区块依然随机分配给验证者。

将权力进一步分割有利于保持验证者的去中心化，但也有代价：执行「专门」任务的参与者容易集中化。看看现在的以太坊区块构建情况：

可以发现，两个构建者决定了88%的以太坊区块内容，这可能导致参与者审查交易的情况。然而，阻止交易被纳入需要100%的审查，51%是不够的。在88%的审查下，用户平均需要等9个槽位才能被纳入。有些情况下，等两到五分钟是可以接受的，但对于DeFi清算等情况，稍微延迟几块就可能引发市场操纵风险。

为了最大化收益，区块构建者采取的策略可能会对用户造成其他负面影响。例如，「三明治攻击」可能导致用户因滑点遭受巨大损失。此外，这些攻击引入的交易会使链产生拥堵，从而提高其他用户的gas费用。

解决方案是什么？它是如何运作的呢？💡

解决方案可能是进一步细分区块生产任务：将选择交易的任务交还给提议者（即质押者），而构建者只能排序交易并插入一些自己的交易。这正是inclusion lists的作用。 在时间 T，质押者会随意选出一些有效交易，形成一个 inclusion list。到了时间 T+1，区块构建者（可能提前通过协议内拍卖机制选定）会生成一个区块。这个区块必须包含 inclusion list 中的所有交易，不过构建者可以对这些交易进行排序，还能加入自己的交易。

在提案中，分叉选择强制纳入列表 (FOCIL) 每个区块会设有一个 multiple inclusion list 委员会。如果某项交易需要延迟到下一个区块，创建 k inclusion list 的参与者（如 k=16）得审核这些交易。FOCIL 和通过拍卖选出的最终提议者的结合（需包含 inclusion list，但可重新排序并添加新交易）通常被称为「FOCIL + APS」。

解决这一问题的另一种方法是采用多个并发提议者 (MCP) 方案，如 BRAID。BRAID 的目标是避免将区块提议者分为低规模和高规模经济部分，而是希望将区块生产过程分配给众多参与者，以便每个提议者只需应对中等复杂度，从而最大化收益。MCP 的运作方式是让并行的 k 个提议者生成交易列表，然后用确定性算法（比如按费用从高到低排序）来决定顺序。

BRAID 并不是通过运行默认软件来确定区块提议者的。它无法实现目标的原因有两个简单明了的点：

1. 后动套利攻击：假设提议者提交的平均时间为 T，而交易最后被纳入的时间大约是 T+1。如果在中心化交易所，ETH/USDC 的价格在 T 和 T+1 之间从 2500 美元涨至 2502 美元，提议者可以多等一秒钟，添加一笔额外交易以在链上去中心化交易所套利，每 ETH 可盈利高达 2 美元。那些和网络紧密相连的成熟提议者更容易做到这一点。

2. 独家订单流：用户会倾向于将交易直接发送给单一提议者，以减少遭受抢先交易和其他攻击的风险。经验丰富的提议者更具优势，因为他们能建立基础设施来接受这些来自用户的直接交易，并且他们的声誉更强，用户发送交易时能相信提议者不会做出背叛或抢先交易（虽然可信硬件可以缓解这种情况，但它有自己的信任假设）。

除了这两种极端情况，还有一系列介于两者之间的设计。例如，可以拍卖一个角色，允许在区块中追加交易的纳入（但不具备重新排序的权利）。

加密内存池

加密内存池 💾 是成功实现一些设计（特别是 BRAID 或 APS 版本，后者对拍卖功能限制严苛）的关键技术之一。这种技术让用户以加密形式广播交易，同时附上有效性证明，交易会加密地包含在区块中，而区块构建者对此内容一无所知（交易内容会在之后公布）。

实施加密内存池的主要挑战是设计一个方案，以确保交易在确认后能够被披露。简单的「提交和披露」方案无效，因为如果披露是自愿的，选择披露或不披露的行为可能会影响被利用的区块。这一问题主要通过两种技术来解决： (i) 阈值解密和 (ii) 延迟加密，这与可验证延迟函数 (VDF) 密切相关。

与现有研究的联系 🌐：

• 关于 MEV 和构建者中心化的解释：链接

• MEVBoost：链接

• Enshrined PBS（早期解决方案）：链接

• Inclusion list EIP：链接

• FOCIL：链接

• Max Resnick 关于 BRAID 的演示：链接 微小发报道，关于质押权限的探索和权衡，看看这些方案的迷雾吧！

1. 方案多样性：我们可以把这些方案看作不同的质押权限划分方式，按规模经济的特点排列，从低到高（更“专业化友好”）。在2021年之前，所有权力都被一个参与者掌控。

2. 核心难题：留在质押者手中的权力往往与 MEV（最大化可提取价值）相关。我们希望拥有尽可能多权力的去中心化参与者，这就需要 (i) 赋予质押者大量权力，(ii) 确保质押者的去中心化，避免规模经济驱动的整合动机。这可真是个让人头疼的平衡问题。

3. FOCIL + APS 视角：在这个设定中，权益持有者在频谱左侧拥有权力，而右侧则是给出价最高者的拍卖场。

4. BRAID 的独特性：BRAID 的结构较为复杂，质押者分为轻质押者和重质押者。交易按费用优先级进行选择，实际上是通过费用市场拍卖区块顶部的选择，这方式像是封装版的 PBS（提议的区块选择）。

5. 安全性提醒：BRAID 的安全性依赖加密的内存池，若没有这个保护，区块顶部的拍卖机制可能会遭遇策略窃取攻击（简单来说就是复制别人交易，加上更高的费用换取成功）。这也是为什么 PBS 难以实施的重要原因。

6. 激进版本的探讨：最后，FOCIL + APS 的更“激进”版本出现了，其中 APS 仅确定块末尾选项，如下所示： 剩下的关键任务包括：

7. 巩固提案与分析后果

8. 理解以太坊社区目标与中心化容忍度

每个提案都得做点儿功课，比如：

• 加密内存池设计：继续努力，确保设计既稳健又简单易用。
• 优化多个 inclusion list：确保不浪费数据，尤其是在处理 blob 时，还要友好对待无状态验证器。
• 深入研究 APS 最佳拍卖设计。

值得一提的是，这些提案不一定互相排斥。例如，FOCIL + APS 的实施，可以轻松铺垫 BRAID 的实现。采取「观望」策略可能是明智的，先实施一种方案，限制质押者的权限，将大部分权限拍卖，随着我们对实时网络中 MEV 市场运作的了解逐渐深入，再慢慢增加质押者的权限。

与路线图互动

解决质押中心化的瓶颈与其他瓶颈之间有积极的互动。想象一下，如果创业需要自己种食物、造电脑和组建军队，那只有少数公司能存活。解决其中任一问题都有帮助，但解决两个问题的效果会是一个的两倍。解决三个问题的收益会更高——要么所有问题都解决，要么你就没机会了。

具体来说，质押中心化的瓶颈包括：

• 区块构建中心化（本部分）
• 经济因素导致的质押中心化（下一节）
• 32 ETH 最低限额导致的质押中心化（已通过 Orbit 等技术解决）
• 硬件要求导致的质押中心化（在 Verge 通过无状态客户端和后来的 ZK-EVM 解决）

解决这四个问题中的任何一个，都会增加解决其他问题的收益。

此外，区块构建与单时隙最终性设计之间也存在互动，特别是在减少时隙时间时。很多区块构建设计会增加时隙时间，且很多流程涉及到证明者的角色。因此，在设计时，区块构建和单时隙最终性要同时考虑哦。

修复质押经济

我们在解决什么问题？🤔

• 目前，大约 30% 的 ETH 处于活跃质押状态，这个比例足以抵御 51% 攻击。但如果质押的 ETH 进一步增加，可能会引发一些新问题，主要包括：

  1. 质押义务：专家的盈利性任务变为所有 ETH 持有者的“必做”事项，普通质押者可能更倾向选择便捷的中心化运营商，而非自己质押。

  2. 罚没机制信任度下降：一旦几乎所有 ETH 都被质押，罚没机制的可信度可能会受到影响。

  3. 流动性质押代币问题：单一的流动性质押代币可能会主导大部分质押，甚至影响 ETH 的「货币」效应。

  4. 不必要的 ETH 发行：以太坊每年额外发行约 100 万 ETH，流动性质押代币主导后，可能会导致大量价值被 LST 捕获。

它是什么？如何运作？💡

• 从历史上看，一个可能的解决方案是：如果质押成为必然且流动质押代币不可避免，那就需要一个友好的质押环境，设计一种无需信任、中立且去中心化的流动质押代币。一种简单的方法是将质押惩罚限制在 1/8，这样 7/8 的质押 ETH 不会被罚没，有资格进入流动质押代币。另一种方案是创建两层质押：一层是“承担风险”的可罚没质押（限制在所有 ETH 的 1/8），另一层是“无风险”的不可罚没质押，人人可参与。

• 不过，针对这种方法的批评在于，它实际上可能和更简单的做法等效：一旦质押量接近上限，就减少发行量。基本论点是：假设我们生活在一个风险承担层回报率为 3.4%，而无风险层回报率为 2.6% 的世界，这与质押 ETH 仅有 0.8% 的回报率和持有 ETH 0% 的回报率的情况是一样的。在这两种情况下，风险承担层的动态，包括总质押量和中心化，都是相同的。因此，应当采取简单措施，减少发行量。

• 对此的主要反驳是，是否能让「无风险层级」发挥一定作用并保持一定程度的风险（例如 Dankrad 在此处的观点）。

• 这两个提议都暗示需要调整发行曲线，以便在质押量过高时，回报率降低。📉 左图：Justin Drake 的发行曲线调整提案。右图：Anders Elowsson 的另一组提案。

双层质押需要明确两条回报曲线：

1. 基本质押（低风险）回报率
2. 风险质押的溢价

设置这些参数的方法有很多，比如，设定一个硬性参数：1/8 的质押是可罚没的，这样市场动态将影响可罚没质押的回报率溢价。

MEV 捕获是另一个关键主题。如今，MEV 收入（如 DEX 套利、夹层交易等）归提议者，质押者拥有。这种收入对于协议来说是完全“隐形”的：协议无法判断它是 0.01% APR 还是 20% APR。从多个角度来看，这种收入流的存在带来了不便：

1. 不稳定的收入：个人质押者只有在提议区块时才能获得收入，频率大约为每 4 个月一次，导致人们倾向于加入矿池以获取更稳定的收益。

2. 激励分配不均：提议的激励过多，证明的激励却太少。

3. 股权上限难以实施：即使“官方”回报率为零，单靠 MEV 收入也足以刺激所有 ETH 持有者进行质押。因此，实际的股权上限提案必须让回报接近负无穷大，这无疑增加了质押者，特别是 solo stake 者的风险。

解决这些问题的方法是使 MEV 收入对协议透明并有效捕获。最早的提案来自 Francesco 的 MEV smooth；如今，大家普遍认为，任何能提前拍卖区块提议者权利的机制（或更广泛地说，能捕获几乎所有 MEV 的权力）都能实现同样的目标。

与现有研究的联系：

· 发行.wtf：链接
· 终局质押经济学，一个针对性的案例：链接

• 发行水平的属性，Anders Elowsson的研究揭示了共识激励和潜在奖励曲线的多样性。更多信息

• 验证器集大小上限的探讨，Vitalik Buterin提出了总存款经济学限制的重要性。更多信息

• 多层质押理念的想法，Vitalik Buterin分享了关于质押的新视角。更多信息

• 彩虹质押的概念被提出，更多信息

• Dankrad的流动性质押提案，探索流动性质押的未来。更多信息

• MEV smoothing的研究，Francesco提出了委员会驱动的MEV平滑方案。更多信息

• MEV burn，Justin Drake提出了简单设计的MEV燃烧方案。更多信息

接下来的步骤？需要权衡啥？

主要任务是：同意不采取任何行动，接受几乎所有ETH都处于LST内的风险，或者最终明确并同意上述提案的具体细节和参数。收益与风险的总结如下：

政策决策的风险

• 不采取行动 * MEV burn执行细节 * 几乎100%的ETH被质押，可能集中在LST中（也许是主导LST） * 宏观经济风险

• 质押上限（通过调整发行曲线） * 奖励函数和参数（特别是上限是多少） * MEV burn执行细节 * 质押者的进出问题尚未解决，剩余质押者可能导致中心化。 双层质押 🚀
  无风险层的作用

• 参数分析：确定在风险承担层质押的资金经济学。

• MEV燃烧实施：探讨如何影响质押者的回报。

• 利益相关者：目前哪些人进出风险承担集仍未解决，可能导致集中化。

与路线图的互动

• 涉及到 solo stake 的部分。现在，运行以太坊节点的最低 VPS 费用大约是每月 60 美金，主要是硬盘存储的开销。对于质押 32 ETH（当时约 84,000 美金）的人来说，这样算下来 APY 约为 (60 * 12) / 84000 ≈ 0.85%。如果质押回报低于这个数字，很多人在这个水平上就没法再选择 solo stake 了。

• 想要支持 solo stake，就得降低节点的运营费用（这会在 Verge 中实现）：无状态性将减轻存储需求，而 L1 EVM 有效性证明会进一步降低成本。

• 从另一角度看，MEV燃烧对 solo stake 是有利的。虽然会压低每个人的收益，但更重要的是，它减小了收益的波动性，质押就不再像买彩票那么随机了。

• 最后，任何发行量的变化都会与质押设计的其他基本变化（比如彩虹质押）发生相互作用。特别要关注的是，如果质押回报降得很低，我们可能得在这两方面做选择：（i）降低惩罚，减少对不当行为的威慑；（ii）维持高额惩罚，这样即使是出于好意的验证者，在遭遇技术问题或攻击时也可能面临负回报。

应用层解决方案

• 上述部分集中讨论以太坊 Layer-1 的变更，这些改动能减轻集中化风险。不过，以太坊不仅仅是个 Layer-1，它还是个庞大的生态系统，因此一些关键的应用层策略也可以帮忙缓解这些风险。以下是一些例子：

• 🎉 专用质押硬件解决方案：像 Dappnode 这样的公司正推出专门的硬件，旨在让用户更轻松地操作质押节点。要提升这类解决方案的有效性，可以考虑以下问题：如果用户已经投入精力让设备全天候运行并连网，那这个设备还能为用户或他人提供哪些去中心化的附加服务呢？

  • 例如：
    1. 出于自我主权和隐私原因，运行本地托管的 LLM。
    2. 为去中心化 VPN 运行节点。

• 小队质押：Obol 提供的这个方案让多人可以以 M-of-N 的方式进行共同质押。随着时间推移，这种方式可能越来越受欢迎，因为无状态性和后来的 L1 EVM 有效性证明将降低运行更多节点的成本，参与者也不必担心在线的复杂性，反而会让这种优势逐渐占据主导地位。这是减少质押认知负担的又一有效方式，确保个人质押在未来能够蓬勃发展。✨

• 空投：Starknet 为 solo stake 的参与者提供了空投。其他项目也希望拥有去中心化且价值观一致的用户基础，可以考虑向潜在的 solo stake 验证者发放空投或折扣，真是个不错的主意呢！🎉

• 去中心化区块构建市场：结合 ZK、MPC 和 TEE，可以打造去中心化的区块构建者。他们不仅能参与并赢得 APS 拍卖游戏，还能为用户提供预先确认的隐私和审查抵制的保障。这是改善 APS 生态中用户福利的又一途径。🚀

• 应用层 MEV 最小化：构建单一应用时，可以以更少的 MEV 流失到 L1 的方式来减少区块构建者设计专用算法收集 MEV 的动机。一种简单但不太方便的策略是将所有传入的操作放入队列，并在下一个区块中执行，同时拍卖跳过队列的权利。更复杂的方法像 Cowswap 那样在链下做更多的工作。还可以重新设计预言机，以最小化它们可提取的价值。💡