Penelitian terbaru Vitalik: Bagaimana mengatasi risiko yang disebabkan oleh banyaknya janji ganda di Ethereum?

原文标题：《Perubahan protokol dan staking pool yang dapat meningkatkan desentralisasi dan mengurangi overhead konsensus》

Pengarang: Vitalik Buterin

Disusun oleh: bayemon.eth, ChainCatcher

*Terima kasih khusus kepada Mike Neuder, Justin Drake, dan lainnya atas masukan dan ulasan mereka. Lihat juga: postingan sebelumnya Mike Neuder, Dankrad Feist, dan arixon.eth tentang topik serupa. *

Status pengembangan Ethereum saat ini dapat dikatakan mencakup sejumlah besar double-tiered staking (two-tiered staking) Staking double-tiered yang disebutkan di sini mengacu pada model staking dengan dua jenis peserta.

1. Operator Node: Mengoperasikan node dan menggunakan reputasi mereka sendiri atau sejumlah modal mereka sendiri sebagai jaminan.
2. Agen Delegator: Agen menjanjikan sejumlah Ethereum, tidak ada jumlah minimum, dan tidak ada batasan tambahan pada metode partisipasi lain selain agunan.

Staking ganda yang muncul ini dihasilkan melalui partisipasi besar dalam staking pool yang menyediakan likuiditas untuk staking token (LST). (Baik Rocket Pool dan Lido berada dalam mode ini).

Namun, janji ganda yang ada saat ini mempunyai dua kelemahan:

1. Risiko sentralisasi operator node: Mekanisme pemilihan operator node saat ini di semua staking pool masih terlalu terpusat.
2. Beban konsensus yang tidak perlu: Setiap Epoch Ethereum L1 perlu memverifikasi sekitar 800,000 tanda tangan, yang merupakan beban besar untuk satu slot. Selain itu, karena kumpulan likuiditas memerlukan lebih banyak dana, jaringan itu sendiri tidak sepenuhnya mendapatkan manfaat dari beban ini. Oleh karena itu, jika jaringan Ethereum dapat mencapai desentralisasi dan keamanan yang wajar tanpa mengharuskan setiap pemangku kepentingan untuk menandatangani sesuai periodenya, maka komunitas dapat mengadopsi solusi tersebut, yang secara efektif mengurangi jumlah tanda tangan per periode.

Artikel ini akan menjelaskan solusi untuk dua masalah di atas, ** pertama dengan asumsi bahwa sebagian besar modal dipegang oleh mereka yang tidak mau secara pribadi mengelola staking node dalam bentuknya saat ini, menandatangani informasi pada setiap slot, mengunci deposit dan mengalokasikannya kembali ketika dana dipotong. Jadi dalam kasus ini, peran apa yang dapat dimainkan oleh orang-orang ini agar tetap memberikan kontribusi yang berarti terhadap desentralisasi dan keamanan jaringan? **

**Bagaimana cara kerja agunan ganda saat ini? **

Saat ini, dua staking pool paling populer adalah Lido dan RocketPool. Sejauh menyangkut Lido, dua pihak yang berpartisipasi adalah:

1. Operator Node: Dipilih oleh Lido DAO, artinya dipilih oleh pemegang LDO. Ketika seseorang menyetorkan ETH ke sistem kontrak pintar Lido, stETH akan dibuat, operator node dapat memasukkannya ke dalam jaminan pool (tetapi karena sertifikat penarikan terikat pada alamat kontrak pintar, operator tidak dapat menarik uang sesuka hati)
2. Agen: Ketika seseorang menyetorkan ETH ke sistem kontrak pintar Lido, stETH akan dihasilkan, dan operator node dapat menggunakannya sebagai jaminan (tetapi karena voucher penarikan terikat ke alamat kontrak pintar, operator tidak dapat menarik uang sesuka hati)

Untuk Rocket Pool, mereka adalah:

1. Operator Node: Siapa pun dapat menjadi operator node dengan mengirimkan 8 ETH dan sejumlah token RPL tertentu.
2. Agen: Saat seseorang menyetor ETH ke sistem kontrak pintar Rocket Pool, rETH akan dihasilkan, dan operator node dapat menggunakannya sebagai jaminan (juga karena voucher penarikan terikat ke alamat kontrak pintar, maka operator tidak dapat melakukan Penarikan sesuka hati).

Peran Agen

Dalam sistem ini (atau dalam sistem baru yang dimungkinkan oleh potensi perubahan protokol di masa depan), pertanyaan kunci yang perlu ditanyakan adalah: **Apa gunanya memiliki agen dari sudut pandang protokol? **

Untuk memahami pentingnya masalah ini, pertama-tama kita pikirkan tentang perubahan protokol yang disebutkan dalam postingan, yang akan membatasi penalti menjadi 2ETH. Rocket Pool juga akan mengurangi jumlah taruhan operator node menjadi 2ETH, dan pangsa pasar Rocket Pool akan Meningkat hingga 100%/(untuk pemangku kepentingan dan pemegang ETH, karena rETH menjadi bebas risiko, hampir semua pemegang ETH akan menjadi pemegang rETH atau operator node).

Asumsikan pengembalian sebesar 3% untuk pemegang rETH (termasuk imbalan dalam protokol dan biaya prioritas + MEV) dan pengembalian sebesar 4% untuk operator node. Kami juga berasumsi bahwa total pasokan ETH adalah 100 juta.

Hasil perhitungannya adalah sebagai berikut. Untuk menghindari penghitungan bunga majemuk, kami akan menghitung pengembalian setiap hari:

Sekarang, dengan asumsi Rocket Pool tidak ada, setoran minimum per pemangku kepentingan turun menjadi 2 ETH, total likuiditas dibatasi pada 6,25 juta ETH, dan tingkat pengembalian operator node turun menjadi 1%. Mari kita hitung lagi:

Pertimbangkan kedua skenario dari perspektif biaya serangan. Dalam kasus pertama, penyerang tidak akan mendaftar sebagai agen karena agen pada dasarnya tidak memiliki hak untuk menarik uang, sehingga tidak ada artinya. Oleh karena itu, mereka akan menjaminkan semua ETH mereka dan menjadi operator node. Untuk mencapai 1/3 dari total jumlah yang dipertaruhkan, mereka perlu mempertaruhkan 2,08 juta Ethereum (yang sejujurnya masih merupakan jumlah yang cukup besar). Dalam kasus kedua, penyerang hanya perlu mempertaruhkan dana untuk mencapai jumlah tersebut. staking pool Untuk 1/3 dari jumlah total, mereka masih perlu menginvestasikan 2,08 juta Ethereum.

**Dari perspektif ekonomi staking dan biaya serangan, hasil akhir dari kedua kasus tersebut sama persis. **Pangsa total pasokan ETH yang dimiliki oleh operator node meningkat sebesar 0,00256% setiap hari, dan pangsa total pasokan ETH yang dimiliki oleh operator non-node menurun sebesar 0,00017% setiap hari. Biaya serangannya adalah 2,08 juta ETH. ** Oleh karena itu, dalam model ini, agen tampaknya telah menjadi mesin Rube Goldberg yang tidak berarti, dan komunitas rasional bahkan cenderung menghapus perantara, secara signifikan mengurangi imbalan staking, dan membatasi jumlah total ETH yang dipertaruhkan menjadi 6,25 juta individu. **

Tentu saja, artikel ini tidak menganjurkan pengurangan hadiah staking sebanyak 4 kali lipat dan membatasi jumlah total staking menjadi 6,25 juta. Sebaliknya, poin dari artikel ini adalah bahwa atribut utama dari sistem staking yang berfungsi dengan baik adalah bahwa agen harus memikul tanggung jawab penting dalam keseluruhan sistem**. Selain itu, tidak masalah jika sebagian besar agen dimotivasi oleh tekanan komunitas dan altruisme untuk mengambil tindakan yang benar; lagipula, itulah yang memberi insentif pada solusi pertaruhan yang terdesentralisasi dan memiliki keamanan tinggi yang saat ini menjadi kekuatan utama.

Tanggung Jawab Agen

Jika agen dapat memainkan peran penting dalam sistem pertaruhan, apa peran tersebut?

Menurut saya ada dua kategori jawaban:

• **Pemilihan Agen: **Agen dapat memilih operator node mana yang akan dipercayakan taruhannya. “Bobot” operator node dalam mekanisme konsensus sebanding dengan total saham yang dipercayakan kepada mereka. Saat ini, mekanisme pemilihan agen masih terbatas, yaitu pemegang rETH atau stETH dapat menarik ETH mereka dan beralih ke pool lain, namun ketersediaan pemilihan agen sebenarnya dapat ditingkatkan secara signifikan.
• Partisipasi mekanisme konsensus: Delegator dapat memilih untuk memainkan peran tertentu dalam mekanisme konsensus. Tanggung jawabnya “lebih ringan” daripada berlangganan penuh, dan tidak akan ada periode keluar yang lama dan pengurangan risiko, namun tetap dapat berperan peran Memeriksa dan menyeimbangkan peran operator node.

Meningkatkan pemilihan agen

Ada tiga cara untuk meningkatkan kewenangan perwakilan Anda untuk memilih:

1. Peningkatan alat pemungutan suara di pool
2. Meningkatkan persaingan antar pool
3. Memperbaiki hak representasi

Saat ini, pemungutan suara di pool sebenarnya tidak praktis: di Rocket Pool, siapa pun bisa menjadi operator node, dan di Lido, pemungutan suara ditentukan oleh pemegang LDO, bukan pemegang ETH. Lido telah mengajukan proposal untuk tata kelola ganda LDO + stETH. Mereka dapat mengaktifkan mekanisme perlindungan yang mencegah suara baru dan dengan demikian mencegah operator node ditambahkan atau dihapus. Hal ini memberikan suara kepada pemegang stETH. . Namun, kekuatan ini terbatas dan bisa menjadi lebih kuat.

Persaingan lintas kelompok sudah ada saat ini, namun relatif lemah. Tantangan utamanya adalah staking token dari staking pool yang lebih kecil kurang likuid, lebih sulit untuk mendapatkan kepercayaan, dan kurang didukung oleh aplikasi.

**Kami dapat memperbaiki dua masalah pertama dengan membatasi jumlah penalti ke jumlah yang lebih kecil, seperti 2 atau 4 ETH. **Sisa ETH kemudian dapat disimpan dan ditarik dengan aman secara instan, memungkinkan penukaran dua arah tetap berlaku untuk staking pool yang lebih kecil. Kami dapat memperbaiki masalah ketiga dengan membuat kontrak penerbitan total untuk mengelola LST (mirip dengan kontrak yang digunakan ERC-4337 dan ERC-6900 untuk dompet) sehingga kami dapat menjamin setiap token yang dipertaruhkan yang dikeluarkan melalui kontrak ini Semuanya aman.

Saat ini, tidak ada kekuatan perwakilan yang kuat dalam perjanjian tersebut, namun situasi seperti itu tampaknya akan terus terjadi di masa depan. Ini akan melibatkan logika serupa dengan ide di atas, namun diimplementasikan pada tingkat protokol. Lihat artikel ini tentang pro dan kontra memperkuat sesuatu.

Ide-ide ini merupakan perbaikan dari status quo, namun manfaat yang ditawarkan terbatas**. Ada masalah dengan tata kelola pemungutan suara token, dan pada akhirnya segala bentuk pemilihan proksi yang tidak diberi insentif hanyalah sebuah bentuk pemungutan suara token; ini selalu menjadi keluhan utama saya terhadap Bukti Kepemilikan yang Didelegasikan. **Oleh karena itu, ada baiknya juga mempertimbangkan cara-cara untuk mencapai partisipasi konsensus yang lebih kuat.

Partisipasi Konsensus

Meskipun mengesampingkan masalah likuiditas staking saat ini, terdapat keterbatasan pada metode staking independen saat ini. Dengan asumsi finalitas satu slot digunakan, setiap slot idealnya dapat menangani sekitar 100.000 hingga 1.000.000 tanda tangan BLS. Bahkan jika kita menggunakan SNARK rekursif untuk mengumpulkan tanda tangan, setiap tanda tangan perlu diberi bidang bit peserta agar dapat ditelusuri. **Jika Ethereum menjadi jaringan berskala global, bidang bit penyimpanan yang terdesentralisasi sepenuhnya tidak akan cukup: 16 MB di setiap slot hanya dapat mendukung sekitar 64 juta pemangku kepentingan.

Dari perspektif ini, ada gunanya membagi staking ke dalam tingkat kompleksitas yang dapat direduksi lebih tinggi dan tingkat kompleksitas yang lebih rendah, di mana setiap slot akan aktif tetapi mungkin hanya memiliki 10.000 peserta, Lapisan kompleksitas yang lebih rendah hanya sesekali dipanggil untuk berpartisipasi. Lapisan dengan kompleksitas yang lebih rendah dapat sepenuhnya dikecualikan dari pengurangan, atau peserta dapat secara acak diberi kesempatan untuk melakukan deposit dalam beberapa slot dan menjadi target pengurangan.

Dalam praktiknya, hal ini dapat dicapai dengan meningkatkan batas saldo validator dan kemudian meningkatkan ambang batas saldo (misalnya, 2048 ETH) untuk menentukan validator mana yang berpindah ke tingkat kompleksitas yang lebih tinggi atau lebih rendah.

Berikut adalah beberapa saran mengenai cara kerja peran staking kecil ini:

1. Untuk setiap slot, 10.000 pemegang saham kecil akan dipilih secara acak, dan mereka dapat menandatangani apa yang menurut mereka mewakili slot tersebut. Jalankan aturan pemilihan garpu LMD GHOST menggunakan pasak kecil sebagai masukan. Jika ada ketidaksepakatan antara pemilihan fork yang didorong oleh pemangku kepentingan kecil dan pemilihan fork yang didorong oleh operator node, klien pengguna tidak akan menerima blok apa pun sebagai konfirmasi akhir dan menampilkan kesalahan. Hal ini memaksa masyarakat untuk turun tangan mengatasi situasi tersebut.
2. Agen dapat mengirimkan transaksi yang mengumumkan ke jaringan bahwa mereka sedang online dan bersedia menjadi pemangku kepentingan kecil selama satu jam berikutnya. Perhitungan pesan (blok atau bukti) yang dikirim oleh node memerlukan node dan agen yang dipilih secara acak untuk menandatangani informasi konfirmasi node**.
3. Agen dapat mengirimkan transaksi yang mengumumkan ke jaringan bahwa mereka sedang online dan bersedia menjadi pemangku kepentingan kecil selama satu jam berikutnya. Setiap zaman, 10 agen acak dipilih sebagai penyedia daftar inklusi, dan 10.000 agen lainnya dipilih sebagai pemilih. Ini dipilih sebelum k-slots dan diberi jendela k-slot untuk mempublikasikan pesan on-chain yang mengonfirmasi kehadiran online mereka. Setiap penyedia daftar penyertaan terpilih yang dikonfirmasi dapat menerbitkan daftar penyertaan kecuali, untuk setiap daftar penyertaan, baik transaksi yang termasuk dalam daftar penyertaan tersebut atau suara dari 1 pemilih umum yang dipilih menunjukkan bahwa daftar penyertaan tidak tersedia, jika tidak, pemblokiran akan dianggap tidak sah .

Kesamaan yang dimiliki staking node kecil ini adalah mereka tidak perlu berpartisipasi aktif di setiap slot, atau bahkan hanya membutuhkan light node untuk menyelesaikan semua pekerjaan. Oleh karena itu, penerapan node hanya memerlukan verifikasi lapisan konsensus, yang dapat dicapai oleh operator node melalui aplikasi atau plug-in browser, yang sebagian besar bersifat pasif dan tidak membebankan overhead komputasi, persyaratan perangkat keras, atau pengetahuan teknis. membutuhkan teknologi canggih seperti ZK-EVM.

“Aktor kecil” ini juga memiliki tujuan yang sama: mencegah peninjauan transaksi oleh 51% mayoritas operator node. **Jenis pertama dan kedua juga dapat menghalangi sebagian besar orang untuk berpartisipasi dalam restorasi akhir. Yang ketiga lebih berkaitan langsung dengan sensor, namun lebih rentan terhadap pilihan operator node mayoritas.

Ide-ide ini ditulis dari perspektif solusi double staking yang diimplementasikan ke dalam protokol, namun juga dapat diimplementasikan sebagai fitur staking pool. Berikut adalah beberapa ide implementasi spesifik:

1. Dari perspektif protokol, setiap verifikator dapat menetapkan dua kunci janji: kunci janji berkelanjutan P, dan alamat Ethereum terikat yang dapat dipanggil, dan menghasilkan kunci janji cepat Q. Pelacakan informasi tanda tangan node untuk pemilihan garpu diwakili oleh P, dan informasi yang ditandatangani diwakili oleh Q. Jika hasil penyimpanan PQ tidak konsisten, finalisasi blok apa pun tidak akan diterima, dan kumpulan likuiditas akan bertanggung jawab untuk memilih secara acak perwakilan.
2. Protokol sebagian besar tetap tidak berubah, namun kunci publik validator untuk periode ini akan ditetapkan ke P+Q. Perhatikan bahwa untuk reduksi, dua pesan yang dapat direduksi mungkin memiliki tombol Q yang berbeda, namun keduanya akan memiliki tombol P yang sama; desain reduksi perlu menangani kasus ini.
3. Kunci Q hanya dapat digunakan dalam protokol untuk menandatangani dan memverifikasi daftar penyertaan dalam blok. Dalam hal ini, Q bisa menjadi kontrak pintar dan bukan kunci tunggal, sehingga staking pool dapat menggunakannya untuk menerapkan logika pemungutan suara yang lebih kompleks, menerima daftar inklusif dari penyedia yang dipilih secara acak atau cukup Menunjukkan bahwa daftar yang berisi tidak tersedia untuk pemungutan suara .

Kesimpulannya

Jika diterapkan dengan benar, menyempurnakan desain proof-of-stake dapat menyelesaikan dua masalah sekaligus:

1. Memberikan kesempatan bagi mereka yang tidak memiliki sumber daya atau kemampuan untuk melakukan pembuktian kepemilikan secara independen saat ini untuk berpartisipasi dalam pembuktian kepemilikan, sehingga memiliki lebih banyak kekuasaan di tangan mereka: termasuk (i) kekuasaan untuk memilih node mana yang akan didukung * *dan (ii) berpartisipasi aktif dalam konsensus dengan cara yang lebih ringan namun tetap bermakna dibandingkan mengoperasikan sepenuhnya node bukti kepemilikan. Tidak semua peserta akan memilih salah satu atau kedua opsi ini, namun setiap peserta yang memilih salah satu atau kedua opsi ini akan mengalami peningkatan yang signifikan dibandingkan status quo.
2. Kurangi jumlah tanda tangan yang perlu diproses oleh lapisan konsensus Ethereum di setiap slot, bahkan dalam rezim finalitas satu slot, ke jumlah yang lebih kecil seperti sekitar 10.000. Hal ini juga akan membantu desentralisasi, sehingga memudahkan semua orang menjalankan validasi node.

Untuk solusi ini, solusi terhadap masalah dapat ditemukan di berbagai tingkat abstraksi: izin yang diberikan kepada pengguna dalam protokol bukti kepemilikan, pemilihan pengguna antara protokol bukti kepemilikan, dan penetapan dalam protokol. Pilihan ini harus dipertimbangkan dengan hati-hati, dan seringkali lebih baik memilih pengaturan minimum yang layak untuk meminimalkan kompleksitas protokol dan besarnya perubahan pada keekonomian protokol, sambil tetap mencapai tujuan yang diinginkan.