Lido：通往去信任的以太坊質押之路

2021-08-10 00:08:42

2020 年 12 月 1 日，信標鏈發布，以太坊由此踏上了向 PoS (權益證明) 共識過渡的徵程。雖然用戶首次擁有了質押 ETH 的機會，但這個過程中仍然存在一些摩擦：

1、無法解鎖質押：一旦質押了存款，在信標鏈啓用轉账功能之前，驗證者都無法提出 ta 們的質押金。這意味着在未來的幾個月甚至是幾年裏，參與質押都是一個單向的過程。

2、缺乏流動性：在質押的過程中，用戶不能轉移、交易 ta 們的 ETH，也不能使用其 ETH 作為抵押品參與 DeFi 協議。無法從信標鏈中提出質押金，這個代價是尤其大的。

3、高資本要求：用戶質押的 ETH 數量只能是 32 及 32 的倍數，將余額較少或余額為奇數的用戶排除在門檻之外。

4、操作上的負擔：盡管以太坊核心开發者表示質押對硬件和正常運行時間的要求較低，但許多用戶仍然偏向於提供資金，然後將運營工作外包給第三方。

我們很早就清楚地意識到，用戶想要一個解決這些問題的方案，而我們也不是唯一試圖解決這些問題的服務商。

第一個，同時也是最明顯的競爭者是中心化交易所。對於它們來說，將用戶的 ETH 集中起來 (解決問題 3)；為用戶提供質押服務 (解決問題 4)；並發行流動性衍生品以替代用戶的鎖倉質押資產 (解決問題 1-2) 等等操作，都是輕而易舉的事情。考慮到顧客獲取和流動性對於交易所的業務是如此的重要，它們甚至可以免費為用戶提供這項服務。

快進到今天，中心化交易所正成為以太坊質押領域的早期贏家。由 Kraken 或 Binance 等交易所運營的驗證者節點成為佔比最大的群體。像 Coinbase 這樣不太顯眼的交易所可能會在已質押的 ETH 中佔據更大的份額。

圖解以太坊質押服務佔比：

Lido：通往去信任的以太坊質押之路

然而，交易所已經成為以太坊最重要的用戶之一；讓它們成為最大的區塊生產者可能會嚴重損害以太坊的去中心化特性。

因此，我們認為像 Lido 這樣的去中心化質押池需要與中心化交易所的質押池進行抗衡。

以太坊質押池完全去信任為何如此關鍵？

1、以以太坊的安全為中心：如前所述，許多用戶希望委托其質押服務。但由於以太坊不支持協議內委托，這為第三方質押服務商提供了一個機會。考慮到安全性對於以太坊來說是多么重要，去信任的質押池比需要信任的和中心化的質押池更為可取。

2、質押具有中心化力量：PoS 的 Staking (質押) 可能要比 PoW 的 Mining (挖礦) 更加中心化，支持更加少數、更加集中的贏家。這是因為質押池能夠發行一個流動的質押衍生品 (如 stETH) 並以此創造一個強大的網絡效應，而這是 PoW 所沒有的。

在本文中，我們解釋了 Lido 當前設計的想法來源以及我們將如何把 Lido 轉變成一個完全去信任的基礎設施。

創建一個去信任的質押池和衍生品

此前我們發布 Lido 時就實現完全去信任的質押池和衍生品是不可能的。所以我們必須在兩者之間進行選擇 a) 延期發布 b) 先提供目前替代交易所質押池的最佳方案，同時最小化信任

盡管第一種方法比第二種方法更加去信任，但延期發布會將競爭機會讓給交易所 (因為它們不會對自己施以同樣的要求)。我們並不清楚去信任的質押能否克服如此大的先發優勢，因而對於團隊來說，等待似乎是更危險的選擇。

因此，我們選擇了一種迭代的方法，允許我們與中心化交易所質押池競爭並獲得市場份額，同時不斷減少系統的信任特性 (當能夠這樣做時)。

那么，目前阻礙質押衍生產品完全去信任化的關鍵因素有哪些呢？下面，我們指出了阻礙 Lido 完全去信任化的主要三點：

1、2021 年 7 月 15 日之前的質押存款是托管的：在我們發布 Lido 時，不可能將智能合約設置為信標鏈驗證者的所有者。所以 Lido 驗證者的提款憑證由一群有聲望的以太坊構建者組成的一個 6-of-11 多籤控制。我們已經將托管轉到一個智能合約中，但這個功能還未適用於現有的質押存款。

2、目前提款功能還不是無需許可的：由於提款憑證的設計方式，Lido 驗證者目前必須手動解除質押。因此，stETH 持有者不能強迫 Lido 節點運營者解除質押，相反，ta 們必須相信節點運營者誠實作為而不是作惡。

3、目前成為一個節點運營者還不是無需許可的：目前只有 LDO 代幣持有者控制的 Lido 注冊中心可以添加新的節點運營者。因此，stETH 用戶需要相信 LDO 持有者將繼續支持合理的、分布式的驗證者子集。

請注意，從信標鏈中提款的功能尚未啓用，也就是說任何人 (包括 6-of-11 多籤) 都無法從存款合約中提取資金。這也意味着目前 stETH 持有者無法從信標鏈中贖回 ETH，因此 ta 們不會受到攻擊而損失資產。所以，上述的前兩個問題目前還不會對用戶造成影響。而我們之所以把這個兩個問題也列出來，是因為一旦信標鏈啓用了提款功能，這兩個問題就會出現。

移除這些信任要求

將托管轉到一個智能合約中

正如前面所說的，當 Lido 發布時無法將智能合約設置成信標鏈驗證者節點的所有者。

智能合約提現地址格式已添加到信標鏈規範中，上周我們將Lido 新質押者的提款憑證轉到一個智能合約中。

要想理解為什么這不能適用於現有的存款，我們需要先了解信標鏈中的提款憑證是什么：

1、如前所述，以太坊質押一开始僅支持一種提款憑證 0x0。這僅允許 BLS 地址類型成為驗證者節點的所有者，甚至連以太坊地址都不可以。

2、2020 年 12 月，規範中引進了 0x01 以允許以太坊地址設置驗證者節點。

3、要想轉換現有驗證者的提款憑證，必須要先解鎖質押的 ETH，然後使用新的提款憑證重新質押。然而，在提款功能啓用之前，任何人都無法解鎖質押的 ETH 並重新質押。所以現在想要將提款憑證從 0x0 轉為 0x01，需要採用第二種機制，這個機制允許驗證者不需要解鎖質押就能夠轉換 ta 們的提款憑證

我們用於新提款憑證的智能合約被實現為一個架構型的可升級智能合約。這樣做是因為我們仍然缺少實現遠程提款 (即，智能合約觸發驗證者解鎖質押) 的關鍵功能，因此我們需要在引入這些功能時保有可升級的選項。

在 2021 年 7 月 15 日進行了對智能合約提款憑證的升級，也就是說，Lido 上在此之後的任意新質押存款都是完全非托管的。

遠程強制驗證者解鎖質押

如有用戶現在就想解鎖質押 (這行不通，因為存款合約中的 ETH 既不能提出來，亦不能重新質押)，Lido 將不得不向驗證者發送信息。然後，該驗證者必須手動解鎖質押，從而允許 ta 們破壞甚至勒索 Lido 協議。為了緩解這一問題，到目前為止，我們一直在以許可的方式 (permissioned manner) 加入新的節點運營者。

最理想的情況是，我們可以通過允許 stETH 持有者遠程觸發驗證者解鎖質押來徹底解決這個問題。最近，以太坊研究人員提出了一個新提案，該提議將允許委托方強制其代理人解鎖質押。這個地址臨時標記為0x03，它可以作為一個獨立憑證來實現，也可以在信標鏈提款功能啓用後作為對 0x01 的修正來實現。

該提案通過在以太坊上引進一個新的“規範” Exit Contract (退出合約) —— 有點類似於 Deposit Contract (存款合約) —— 來實現。0x03 提款憑證的所有者將能夠指定與其相匹配的任意驗證者。然後信標鏈就會為該驗證者觸發“自愿退出”機制，作為信標鏈狀態轉換函數的一部分。這意味着該驗證者接收了用戶的遠程解鎖質押指令並執行。

开放驗證者注冊

正如我們所見，托管問題和 Griefing attack (損人不利己的攻擊) 具有簡單的技術解決方案。幸運的是，它們同時也是非常重要的問題，而解決這些問題是讓 Lido 協議更加去信任的兩個首要任務。

這給我們留下了一個問題：誰能夠成為 Lido 的節點運營者。這是一個更為復雜的問題，其解決方案也沒有那么簡單。

首先，為什么 Lido 需要控制誰能成為節點運營者？

Lido 價值主張的核心部分是流動性質押 (liquid staking)，因此針對用戶的質押存款發行 stETH 衍生品。在一個簡單的實現中，針對不同驗證者發行的衍生品應該以不同的市場價格進行交易，因為這些衍生品的性能和可靠性各不相同。然而，由此產生的代幣不能相互替代，這使得為它們構建流動性變得更加困難。

相反，Lido 用戶通過質押獲得相同的可替代的 stETH 代幣，允許交易所、借貸市場等來使用它們。

這種可替代性雖然非常可取，但也產生了一個新問題：它要求在所有 stETH 持有者中社會化那些劣質驗證者節點的不良表現和罰沒風險，即 stETH 持有者不僅僅是單個驗證者的衍生品的持有者。比如，如果一個驗證者被罰沒，所有 stETH 持有者都會損失一點資產，而不是單個衍生品持有者損失一大筆資產。

如果質押衍生品相互不可替代，那么用戶將不得不使用一些激勵來吸引一些最好的節點運營者幫 ta 們運行節點，因為節點運行的質量直接影響其質押衍生品的價值。換句話說，節點運營者的質量控制將由市場來執行。但如果質押衍生品相互可替代，Lido 必須確保只有合格的節點運行者才能夠接受用戶的委托。

這種對於節點運營者進行的中央“質量控制”檢查不是一個輕易的問題。我們列出了一些可能的解決方案，以下為解決方案的不完全清單：

中央注冊 + 鏈下聲望 (Central registry + off-chain reputation)：最簡單的解決方案就是僅允許具有良好記錄和法律追索權的頂級節點運營者參與，ta 們可以由 LDO 治理投票選拔出來。這是當前的解決方案，但是這可能會賦予協議治理過多的權力。如果 stETH 的網絡效應變得太過強大，以至於盡管以太坊上出現一個更加去中心化的質押提供商，人們也愿意使用它，這時協議的治理權就變得無比大了。

由質押者管理的注冊表 (Staker-curated registries)：一個更加去中心化和價值一致的解決方案是讓質押者選擇節點運營者集。這也不是一個輕易的問題，因為質押金具有流動性，而且質押者不必承擔其行為的長期後果。然而，如果該問題得到了解決，Lido 協議將無需許可，並與質押者的利益高度一致。

債券解決方案 (Bonding)：Tezos 等其他區塊鏈和 Rocket Pool 等其他質押池使用的一種方法是要求驗證者提供保證金。例如，在 Rocket Pool 中，驗證者必須與其委托方一齊質押。在一對一的保證金系統中，用戶實際上沒有罰沒風險，因為系統也會首先罰沒驗證者的保證金。

然而，從以往加密歷史上的經驗告訴我們，資本效率非常重要。並且債券解決方案通常較晚上市，規模更小，而對於持有者來說，這個解決方案比非債券解決方案成本更高。按理說，同樣的道理也適用於質押市場。更糟糕的是，這給那些托管的流動性質押池解決方案 (如交易所) 帶來了相當大的優勢，因為它們可以免費地使用其他人的代幣在其他質押池中購买債券以賺取利益。

祕密共享驗證者 (Secret Shared Validators)：以太坊基金會提出了一個新提案 Secret Shared Validators (SSV)，這個方法在不影響性能的情況下提高系統的容錯性。

SSV 將單個驗證者拆分為由不同實體控制的多籤。然後，這些實體將首先通過鏈下投票協議達成共識，從而共同生產區塊。雖然這種方案的代價是帶來了更高的通信开銷，但優點是：單個驗證者無法自己造成任何故障，因為 ta 們可能控制 10 個驗證者節點的 10%，而不是控制一整個驗證者節點。

目前在 Lido 論壇上有討論 SSV 的相關研究。

跟蹤驗證者的性能 (Tracking validator performance)：另一個容易實現的方案可能是跟蹤驗證者的協議內性能，並根據該信息在系統內分配 ETH。這個方案首先需要信標鏈公开驗證者的統計信息 (例如其正常運行時間)，以便質押池的智能合約能夠計算其鏈上性能。

驗證者的鏈上數據可以用在幾個方面。例如，性能較好的節點運營者更有可能被分配到新的質押 ETH。此外，當用戶想要解鎖質押其 ETH 時，系統能夠移除性能最差的驗證者，而不是隨機移除。

保險 (Insurance)：Lido 可以將驗證者的質檢工作重新外包給市場，例如，通過擁有一個公共保險系統。這實際上是一個預測市場，Lido 將提供一些獎勵，讓用戶預測哪些驗證者的月度表現最佳。

節點運營者積分制 (Node operator score)：重申一下，Lido 需要對節點運營者進行質量控制檢查。盡管如此，Lido 還是不希望以一種由 LDO 治理者或其他人決定的中心化方式來實現。

最佳的解決方案是，將上述許多想法與一個驗證者積分系統結合。每當新的 ETH 排隊等待質押時，得分較高的節點運營者將更容易獲得 ETH 以進行質押，直到分配給其的 ETH 達到了安全限制。當系統上出現提款要求時，積分低節點運營者可能也會首先受到懲罰，如果 ta 們的積分低於最低閾值，甚至會被完全從系統中移除。

每一個新加入系統的節點運營者起始積分都為零，這意味着其信任度低並且接受委托的機會很小。然後，節點運營者可以通過執行各種提高信任度的操作來獲取積分，例如：