Vitalik：EthereumThe Scourge階段的關鍵目標

2024年10月22日 02:40

作者：Ethereum創始人Vitalik；編譯：鄧通，金色財經

按：本文為Ethereum創始人Vitalik近期發表的“Ethereum協議的未來發展”系列文章的第三部分“PossiblefuturesoftheEthereumprotocol,part3:TheScourge”。第二部分見金色財經“Vitalik：TheSurge階段Ethereum協議應該怎么發展”，第一部分見“EthereumPoS還有哪些可以改進”。以下為第三部分全文：

EthereumL1面臨的最大風險之一是由于經濟壓力而導致的權益證明中心化。如果參與核心權益證明機制存在規模經濟，這自然會導致大型利益相關者占據主導地位，而小型利益相關者則退出加入大型礦池。這導致51%攻擊、交易審查和其他危機的風險更高。除了中心化風險之外，還存在價值提取的風險：一小部分人獲取了原本會流向Ethereum用戶的價值。

去年，我們對這些風險的了解大大增加。眾所周知，這種風險存在于兩個關鍵地方：（i）區塊構建，以及（ii）質押資本規定。較大的參與者可以運行更復雜的算法（“MEV提取”）來生成區塊，從而為他們帶來更高的區塊收入。大型參與者還可以通過將資金作為流動質押Tokens（LST）釋放給其他人，更有效地解決資金被鎖定的不便。除了小質押者與大質押者的直接問題之外，還存在是否（或將會）過多質押ETH的問題。

MEVBoost正在做的事情的程式化圖表：專門的構建者承擔紅色的任務，利益相關者承擔藍色的任務。

有多種版本，包括“提議者-構建者分離”（PBS）和“證明者-提議者分離”（APS）。它們之間的區別與finegrained的細節有關，即哪些責任由兩個參與者中的哪一個承擔：粗略地說，在PBS中，驗證者仍然提出區塊，但從構建者那里接收有效負載，而在APS中，整個槽位都成為構建者的責任。最近，APS比PBS更受青睞，因為它進一步降低了提案者與構建者共處一地的動機。請注意，APS僅適用于包含交易的執行塊；包含權益證明相關數據（例如證明）的共識塊仍將被隨機分配給驗證者。

這種權力分離有助于保持驗證者的Decentralization，但它有一個重要的成本：執行“專門”任務的參與者很容易變得非常中心化。這是今天的Ethereum區塊構建：

在時間T，隨機選擇的質押者創建一個包含列表，即在當時Blockchain當前狀態下有效的交易列表。在時間T+1，區塊構建者（可能是通過協議內拍賣機制提前選擇的）創建一個區塊。該區塊需要包含包含列表中的每筆交易，但他們可以選擇順序，并且可以添加自己的交易。

分叉選擇強制包含列表（FOCIL）提案涉及每個區塊的多個包含列表創建者組成的委員會。為了將交易延遲一個區塊，k個包含列表創建者中的k個（例如k=16）必須審查該交易。FOCIL與通過拍賣選出的最終提議者的組合需要包括包含列表，但可以重新排序和添加新交易，通常稱為“FOCIL+APS”。

解決該問題的另一種方法是多個并發提議者(MCP)方案，例如BRAID。BRAID試圖避免將區塊提議者角色分為低規模經濟部分和高規模經濟部分，而是嘗試將區塊生產過程分配給許多參與者，這樣每個參與者提議者只需要具有中等程度的復雜性就可以最大化他們的收入。MCP的工作原理是讓k個并行提議者生成交易列表，然后使用確定性算法（例如，按費用從高到低排序）來選擇順序。

BRAID并不尋求實現運行默認軟件的dumb-pipe塊提議者是最佳的目標。它不能這樣做的兩個容易理解的原因是：

后動者套利攻擊：假設提案者提交的平均時間為T，而你最后可能提交并仍然被納入的時間約為T+1�，F在，假設在CEX上，ETH/USDC價格在T和T+1之間從2500美元到2502美元。提議者可以多等一秒鐘，然后添加額外的交易來對鏈上DEX進行套利，每ETH可獲得高達2美元的利潤。與網絡有良好聯系的老練的提議者更有能力做到這一點。

獨占訂單流：用戶有動力將交易直接發送給單個提議者，以最大程度地減少其遭受搶先交易和其他攻擊的脆弱性。經驗豐富的提議者具有優勢，因為他們可以建立基礎設施來接受這些直接來自用戶的交易，并且他們擁有更強的聲譽，因此向他們發送交易的用戶可以相信提議者不會背叛并搶先交易（這可以緩解使用可信硬件，但可信硬件有自己的信任假設。）

在BRAID中，證明者仍然可以分離并作為dumb-pipe功能運行。

除了這兩個極端之外，還存在一系列介于兩者之間的可能設計。例如，您可以拍賣僅有權附加到塊，而無權重新排序或前置的角色。您甚至可以讓它們附加或前置，但不能插入中間或重新排序。這些技術的吸引力在于，拍賣市場的獲勝者可能非常集中，因此降低他們的權威有很多好處。內存池加密

對于成功實施許多此類設計（具體來說，BRAID或APS版本，其中對拍賣功能有嚴格限制）至關重要的一項技術是加密內存池。加密內存池是一種技術，用戶以加密形式廣播其交易，并附上某種有效性證明，并且交易以加密形式包含在區塊中，而區塊構建者不知道其內容。交易內容稍后公布。

實現加密內存池的主要挑戰是提出一種設計，確保所有交易稍后都會被披露：簡單的“提交和披露”方案行不通，因為如果披露是自愿的，則選擇披露或不披露的行為本身就是對可被利用的區塊的一種“最后推動者”影響。兩種主要技術是(i)閾值解密和(ii)延遲加密，這是一種與可驗證延遲函數(VDF)密切相關的原語。

與現有研究有哪些聯系？

MEV和構建器集中化解釋：https://vitalik.eth.limo/general/2024/05/17/decentralization.html#mev-and-builder-dependence

MEVBoost：https://github.com/flashbots/mev-boost

EnshrinedPBS（早期提出的針對這些問題的解決方案）：https://ethresear.ch/t/why-enshrine-proposer-builder-separation-a-viable-path-to-epbs/15710

MikeNeuder的包含列表相關讀物列表：https://gist.github.com/michaelneuder/dfe5699cb245bc99fbc718031c773008

包含列表EIP：https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-7547

FOCIL：https://ethresear.ch/t/fork-choice-enforced-inclusion-lists-focil-a-simple-committee-based-inclusion-list-proposal/19870

MaxResnick的BRAID演示：https://www.youtube.com/watch?v=mJLERWmQ2uw

“優先級就是您所需要的”，作者：DanRobinson：https://www.paradigm.xyz/2024/06/priority-is-all-you-need

關于多提議者小工具和協議：https://hackmd.io/xz1UyksETR-pCsazePMAjw

VDFResearch.org：https://vdfresearch.org/

可驗證的延遲函數和攻擊（重點關注RANDAO設置，但也適用于加密內存池）：https://ethresear.ch/t/verABLE-delay-functions-and-attacks/2365

MEV執行票證捕獲和Decentralization：https://www.arxiv.org/pdf/2408.11255

APS集中化：https://arxiv.org/abs/2408.03116

多塊MEV和包含列表：https://x.com/_charlienoyes/status/1806186662327689441

還需要做什么，需要權衡什么？

我們可以將上述所有方案視為劃分參與stake的權限的不同方式，按照從較低規模經濟（“dumb-pipe”）到較高規模經濟（“專業化友好”）的范圍排列。2021年之前，所有這些權限都捆綁在一個參與者中：

BRAID則完全不同�！百|押者”部分更大，但它分為兩部分：輕質押者和重質押者。同時，由于交易是按優先費用降序排列的，因此區塊頂部的選擇事實上通過費用市場被拍賣，這一方案可以被視為類似于PBS。

請注意，BRAID的安全性在很大程度上取決于加密的內存池；否則，塊頂拍賣機制很容易受到策略竊取攻擊（本質上是：復制其他人的交易，交換接收者地址，并支付0.01%的高額費用）。這種對預包含隱私的需求也是PBS實施起來如此棘手的原因。

最后，FOCIL+APS的更“激進”版本，例如。APS僅確定塊末尾的選項如下所示：

剩下的主要任務是（i）致力于鞏固各種提案并分析其后果，以及（ii）將這種分析與對Ethereum社區的目標的理解結合起來，即它將容忍何種形式的中心化。每個單獨的提案還需要完成一些工作，例如：

繼續致力于加密內存池設計，并達到這樣的程度：我們的設計既穩健又相當簡單，并且似乎已經準備好納入其中。

優化多個包含列表的設計，以確保(i)不會浪費數據，特別是在包含blob的包含列表的上下文中，以及(ii)對無狀態驗證器友好。

關于APS最優拍賣設計的更多工作。

此外，值得注意的是，這些不同的提議并不一定是彼此不兼容的岔路口。例如，實施FOCIL+APS可以輕松地作為實施BRAID的墊腳石。一個有效的保守策略是“觀望”方法，我們首先實施一個解決方案，其中質押者的權限受到限制，大部分權限被拍賣，然后隨著時間的推移，隨著我們對實時網絡上的MEV市場運作的了解更多，慢慢增加利益相關者的權力。

特別是，質押的中心化瓶頸是：

區塊建設集中化（本節）

出于經濟原因的質押中心化（下一節）

由于32ETH最低限額而導致質押中心化（通過Orbit或其他技術解決；請參閱有關合并的帖子）

由于硬件要求而進行質押集中化（在Verge中通過無狀態客戶端和后來的ZK-EVM解決）

解決這四個問題中的任何一個都會增加解決其他任何一個問題的收益。

此外，塊構建管道和單時隙最終設計之間存在相互作用，特別是在嘗試減少時隙時間的情況下。許多區塊施工管道設計最終都會增加時隙時間。許多區塊構建管道在流程的多個步驟中涉及證明者的角色。因此，值得同時考慮區塊構建管道和單時隙最終性。修復質押經濟學

我們要解決什么問題？

如今，大約30%的ETH供應量正在積極質押。這足以保護Ethereum免受51%攻擊。如果質押的ETH比例變得更大，研究人員擔心會出現不同的情況：如果幾乎所有ETH都被質押，就會出現風險。這些風險包括：

質押從專家的一項有利可圖的任務變成了所有ETH持有者的責任。因此，普通的質押者會更加不熱情，并會選擇最簡單的方法（實際上，將他們的Tokens委托給最方便的中心化運營商）

如果幾乎所有ETH都被質押，那么削減機制的可信度就會減弱

單一流動質押Tokens可以接管大部分股權，甚至接管ETH本身的“貨幣”網絡效應

Ethereum每年不必要地額外發行約100萬個ETH。在一種流動性質押Tokens獲得主導網絡效應的情況下，該價值的很大一部分甚至可能被LST捕獲。

它是什么，它是如何工作的？

從歷史上看，一類解決方案是：如果每個人都不可避免地進行質押，并且流動性質押Tokens是不可避免的，那么讓我們讓質押變得友好，以擁有實際上是去信任的、中立的和最大程度Decentralization的流動性質押Tokens。一種簡單的方法是將質押懲罰限制在1/8，這將使7/8的質押ETH不可削減，因此有資格放入相同的流動性質押Tokens中。另一種選擇是明確創建兩層質押：“承擔風險”（可削減）質押。

然而，對這種方法的一個批評是，它在經濟上似乎相當于簡單得多的事情：如果股權接近某個預先確定的上限，則大幅減少發行量�；菊擖c是：如果我們最終進入一個風險承擔層回報率為3.4%，無風險層（每個人都參與）回報率為2.6%的世界，那實際上與質押ETH的世界是一樣的回報率為0.8%，僅持有ETH回報率為0%。風險承擔層的動態，包括質押總量和中心化程度，在兩種情況下都是相同的。所以我們應該做簡單的事情并減少發行。

對這一論點的主要反駁是，我們是否可以使“無風險層”仍然具有一些有用的作用和一定程度的風險（例如，如Dankrad在此提出的）。

這兩條建議都意味著改變發行曲線，如果股權數量過高，回報率就會極低。

https://issuance.wtf/

Endgame質押經濟學，定位案例：https://ethresear.ch/t/endgame-stake-economics-a-case-for-targeting/18751

發行級別的屬性，AndersElowsson：https://ethresear.ch/t/properties-of-issuance-level-consensus-incentives-and-variability-across-pottial-reward-curves/18448

驗證器設置大小上限：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/single_slot_finality?type=view#Economic-capping-of-total-deposits

關于多層質押想法的思考：https://notes.ethereum.org/@vbuterin/stake_2023_10?type=view

彩虹質押：https://ethresear.ch/t/unbundling-stake-towards-rainbow-stake/18683

Dankrad的流動質押提案：https://notes.ethereum.org/Pcq3m8B8TuWnEsuhKwCsFg

MEVsmoothing，作者：Francesco：https://ethresear.ch/t/committee-driven-mev-smoothing/10408

MEVburn，作者：JustinDrake：https://ethresear.ch/t/mev-burn-a-simple-design/15590

還需要做什么，需要權衡什么？

剩下的主要任務是要么同意不采取任何行動，并接受幾乎所有ETH都在LST內的風險，要么最終確定并就上述提案之一的細節和參數達成一致。收益和風險的大致總結如下：

它如何與路線圖的其他部分交互？

一個重要的交叉點與單獨投注有關。如今，可以運行EthereumNode的最便宜的VPS每月費用約為60美元，主要是由于硬盤存儲成本。對于32ETH質押者（在撰寫本文時為84,000美元），這會使APY降低(60*12)/84000~=0.85%。如果總質押回報率低于0.85%，那么對于許多處于這個水平的人來說，單獨質押是不可行的。

如果我們希望單獨質押繼續可行，這進一步強調需要降低Node運營成本，這將在Verge中完成：無狀態將消除存儲空間需求，這本身可能就足夠了，然后是L1EVM有效性證明將使成本變得微不足道。

另一方面，MEV銷毀可以說有助于單獨質押。盡管它降低了每個人的回報，但更重要的是減少了方差，使質押不再像彩票一樣。

最后，發行的任何變化都會與質押設計的其他根本變化相互作用（例如彩虹質押）。一個特別值得關注的問題是，如果質押回報變得非常低，這意味著我們必須在以下兩者之間做出選擇：(i)降低處罰力度，減少對不良行為的抑制因素；(ii)保持較高的處罰力度，這會增加一系列情況即使是善意的驗證者，如果不幸遇到技術問題甚至攻擊，也會意外地獲得負回報。應用層解決方案

上述部分重點介紹了EthereumL1的變化，這些變化可以解決重要的中心化風險。然而，Ethereum不僅僅是一個L1，它是一個生態系統，還有重要的應用層策略可以幫助減輕上述風險。一些例子包括：

專門的質押硬件解決方案——一些公司（例如Dappnode）正在銷售專門設計的硬件，以便盡可能輕松地操作質押Node。使該解決方案更有效的一種方法是提出一個問題：如果用戶已經花費精力讓一個盒子運行并連接到互聯網，它還可以提供哪些其他服務（向用戶或其他人））從權力下放中受益？我想到的例子包括(i)出于自我主權和隱私原因運行本地托管的法學碩士，以及(ii)運行DecentralizationVPN的Node。

小隊質押——Obol的這一解決方案允許多人以M-of-N格式一起質押。隨著時間的推移，這可能會變得越來越流行，因為無狀態和后來的L1EVM有效性證明將減少運行更多Node的開銷，并且每個參與者無需擔心始終在線的好處開始占據主導地位。這是減少質押認知開銷的另一種方法，并確保單獨質押在未來蓬勃發展。

空投——Starknet向單獨的質押者提供空投。其他希望擁有Decentralization且價值觀一致的用戶群的項目也可以考慮向被確定為可能是單獨權益持有者的驗證者提供空投或折扣。

Decentralization的區塊構建市場 ——使用ZK、MPC和TEE的組合，可以創建一個Decentralization的區塊構建器，參與并贏得APS拍賣游戲，但同時提供預確認隱私和抗審查保證它的用戶。這是APS世界中改善用戶福利的另一條途徑。

應用層MEV最小化 ——單個應用程序可以以“泄漏”更少MEV到L1的方式構建，從而減少區塊構建者創建專門算法來收集MEV的動力。一個簡單但通用的策略是合約將所有傳入操作放入隊列并在下一個區塊中執行，并拍賣插隊的權利，盡管不方便且破壞可組合性。其他更復雜的方法包括在鏈下進行更多工作，例如。就像Cowswap所做的那樣。預言機還可以重新設計，以最大限度地減少預言機可提取的價值。

特別感謝JustinDrake、CasparSchwarz-Schilling、PhilDaian、DanRobinson、CharlieNoyes和MaxResnick的反饋和審查，以及ethstakers社區的討論。

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