以太坊 Staking 生态系统全景：有哪些重要参与者？
2022-10-10 18:00
撰文：Staking Rewards
编译：比得潘 @BlockBeats
以太坊在合并后，已切换到了 PoS 共识机制，PoS 培育了一个由参与者组成的质押生态系统，它们在保护以太坊网络方面发挥着重要作用。本文将具体分解以太坊质押堆栈，展示以太坊 Staking ( 质押 ) 生态中的所有活动部分，并阐明相关质押方式的运行机制。因此了解这些堆栈以及 Staking 选项之间的微妙差异，将有助于用户在质押他们的 ETH 时做出更好的决定。这些堆栈是自下而上读取的，以以太坊协议为基础，然后是执行和共识客户端、中间件、DVT 网络、质押选项、基础设施服务、质押池、流动质押衍生品、托管人、钱包、数据供应商和工具等。不过，该图仍可能会错过一些项目，因此在下一次的迭代中还会陆续进行更新。
以太坊协议是以太坊节点运行的一组规则，这些节点体现了数千个去中心化应用程序的核心基础设施。以太坊上的交易由全节点签署，它们将签名的交易广播到验证节点网络，验证节点执行交易（执行层），验证其资格并达成状态共识（共识层 / 信标链）。然后，新的状态再次存储在具有最新块的完整节点中。而执行层由运行在全球数千台计算机上的执行客户端管理，它们维护以太坊区块链的整体状态，同时使用以太坊虚拟机完成交易。共识层则是由运行在同一台计算机上的共识客户端管理，它们在数千台计算机之间就以太坊区块链的最新状态达成共识，同时验证其准确性。
以太坊是一个分布式计算机（节点）网络，运行可以验证区块和交易数据的软件。要参与以太坊网络，用户需要在自己的计算机上安装称为客户端的软件，以将其变成以太坊节点。「节点」是以太坊客户端软件的任何实例，它连接到以太坊软件的其他计算机，形成一个网络。但并非以太坊上的所有节点都相同，主要分为了全节点和验证节点：全节点执行以太坊协议的共识规则，这样它们就不会被欺骗接受不遵循它们的区块，节点将会进行：验证者节点接收来自全节点的广播交易，然后执行交易，验证其资格并达成状态共识（在共识层）。由于客户端软件，所有节点仅与协议工作和交互。客户端是以太坊的实现，它根据协议规则验证数据并保持网络安全。以太坊网络中的每个验证者都必须使用这些客户端，无论用户是在家中质押还是通过某种服务，客户端都需要使用以太坊协议并与之交互，它们构成了质押堆栈的第一级。合并后的以太坊有两部分：执行层和共识层，两个层都运行不同的客户端并扮演特定的角色。1）Execution Client（执行客户端）监听网络中广播的新交易，在以太坊虚拟机（EVM）中执行它们，并保存一个数据库和所有当前以太坊数据的最新状态。以太坊的一些主要执行客户端包括：Besu、Erigon、Geth、Nethermind2）Consensus Client（共识客户端）实现 PoS 共识算法，使网络能够根据来自执行客户端的经过验证的数据达成一致。以太坊的一些主要共识客户端包括：Lighthouse、Lodestar、Nimbus、Prysm、Teku客户端多样性是建立弹性网络的重要组成部分。通过让节点使用的客户端多样化，它可以限制错误或攻击对单个客户端的影响并保护网络。如果超过 66% 的验证者使用单个客户端，并且该客户端受到攻击或遇到严重错误，将会对整个以太坊网络构成风险，并可能导致区块链中断以及节点运营商的巨额损失。要在网络上达到最终确定性，则需要 66.6% 的验证者。如果客户拥有超过 66.6% 的市场份额并且他们分叉到自己的链上，他们便能够完成。一旦发生分叉并最终确定，验证者将无法返回原始（真实）链，并不会受到惩罚；如果 66.6% 的链同时被 slash，则 slashing 惩罚为 32 枚 ETH。那有什么解决方案呢？这些情况可以通过将客户市场份额限制在 33%，并教育社区了解客户多样性的重要性和鼓励他们使用不太受欢迎的客户端，以追求保持以太坊网络的完整性和弹性来避免以上情况。当前共识和执行客户端的分布如下：
最大可提取价值（MEV）是指通过更改或排除一个区块中的交易顺序，可以从超过标准区块奖励和 gas 费的区块生产中提取的最大值，这个概念最初是由工作证明（PoW）矿工应用的。以太坊合并后，该如何提取 MEV？被称为「searchers」（搜索者）的独立网络参与者将提取大部分 MEV，搜索者运行算法来检测有利可图的 MEV 机会，并使用机器人将这些有利可图的交易提交到网络。验证者则会收到此 MEV 的一部分，因为搜索者支付更高的 gas 费用（这些费用将交给验证者）以确保他们的交易包含在一个区块中。MEV 机会主要来自使用整个 DeFi 生态系统并与之交互的市场参与者。借贷协议在 DeFi 生态系统中非常流行，借贷协议允许用户存入一些抵押品（即 ETH），然后以该抵押品借入资产。该抵押品（ETH）的价值随着 ETH 市场价值的变化而波动，如果抵押品的价值低于某个阈值，协议将允许任何人清算抵押品（以偿还借入的资产）。如果头寸被清算，通常会涉及与清算人分摊的清算费用——这就是 MEV 机会出现的地方，而搜索者则是竞相寻找清算交易并首先提交以赚取清算费用。套利交易是在一个交易所（如 Uniswap）购买 Token，然后在另一个交易所（如 Sushiswap）以更高的价格出售相同 Token 的行为。由于区块链的机制，用户可以一次性完成此交易, 搜索者将监控 DEX 的价格差异，并寻找执行此类交易的机会。3）Sandwich trading ( 三明治交易 )「Sandwich trading」( 三明治交易 ) 是在 DEX 套利机会的背后进行的。假设一个大的 DEX 套利交易被提交到内存池，这个交易很可能会推高 / 压低所购买 Token 的价格。而搜索者将观察内存池并计算该交易对货币对可能产生的影响，如果它可能会大幅推高 / 下跌价格，它们可以在大宗交易完成之前执行买入 / 卖出订单，然后在不久之后出售 / 购买它，从交易中获利。- 观察内存池（交易所在的位置）以获取有利可图的交易；
- 一旦领跑者确认交易确实有利可图，他们就会提高交易的 gas 价格以领先于原始交易并获取原始搜索者找到的 MEV。
作为回应，便出现了新的服务。Flashbots 是一个独立项目，它通过一项服务扩展了 Go-ethereum 客户端，该服务允许搜索者向矿工提交 MEV 交易，而无需向公共内存池透露交易，这解决了领先者造成的问题，并有助于降低高昂的 gas 价格。MEV-Boost 则是一个开源中间件，验证者可以运行它来进入竞争激烈的区块构建市场。中间件允许验证者从构建者市场访问区块，MEV-boost 将简单地插入用户的共识客户端，允许其外包专门的区块构建，而无需了解它如何工作的技术细节，这些构建者生成的区块包含交易订单流和区块提议验证者的费用。此外，Flashbots 团队发现，将提议者与区块构建者的角色分开可以促进以太坊的更大竞争、去中心化和审查阻力。
分布式验证技术（DVT：Distributed Validator Technology）是指在多个非信任节点上运行的以太坊验证器，以提高容错性和安全性。它消除了单点故障问题，如果 DVT 集群中 <33% 的参与节点下线，剩余的活动节点仍然可以就签署什么内容达成共识，并为其 Staking 职责生成有效签名。- 为委托人提供无削减的去中心化安全层，同时获得质押奖励；
- 为几乎没有或没有技术知识或以前接触过加密货币的人简化设置验证器的过程；
- 为以太坊质押社区建立基础，确保去中心化的精神继续保持在网络的核心。
DVT 创建了去中心化的质押基础设施，使分发以太坊验证者的操作、提高安全性、增加包容性和网络去中心化成为可能。验证者客户端是代表验证者行动的软件，通过持有和使用其私钥对链的状态进行证明。单个验证器客户端可以保存许多密钥对，控制许多验证器。验证者使用他们的抵押私钥签署消息，该私钥只能由验证者客户端软件访问，该软件用于根据分配给验证器的职责安排消息的创建和签名。而这种设置的风险主要有：- 质押私钥位于一个（集中式）位置，如果有人未经授权访问此私钥，则可能会产生冲突消息，从而可能导致验证者的 ETH 被削减；
- 如果用户不操作自己的验证器，则需要将质押私钥交给用户正在使用的运营商，而这需要产生一个假设，用户要相信运营商安全可靠地存储了质押私钥；
- 如果验证者客户端软件没有及时创建消息来执行验证者职责，验证者将遭受活动泄漏，这将减少他们的 ETH 余额，这可能是由软件错误、互联网停机时间、硬件问题和断电等引起的。
不过，目前也已经开发了一些解决方案来帮助解决这些问题，SSV network 便是其中一个研发项目，于 2021 年获得了以太坊基金会的资助，致力于解决传统验证器客户端设置缺陷的方法。SSV 提供了用于将验证器私钥拆分和分发到多个「KeyShares」的基础设施，以跨多个非信任节点运行以太坊验证器。目前，验证器必须在单个节点上运行，这会导致单点故障。如果该节点需要维护或因问题而下线，它可能会被削减。SSV 将该节点的验证器私钥拆分为多个 KeyShares 并分发到各个节点，如果某个节点由于上述原因之一下线，则其余持有该 KeyShares 的节点将响应并操作验证器以确保不停机。这创建了一个安全的质押解决方案，用户无需将验证器私钥交给运营商，从而解决了当前质押私钥处理的问题。Obol Labs 是一个构建 PoS 基础设施的研究和软件开发团队，专注于互联网债券、DVT 和多运营商验证。Obol 网络通过多运营商验证促进信任最小化质押，这为采用低信任访问以太坊质押打开了大门，它可以用作各种 Web3 产品的核心构建区块。此外，Obol 还构建了「Charon」，这是一个中间件，使任何现有的以太坊验证器客户端都可以作为分布式验证器的一部分一起运行。它作为普通验证客户端与其连接的信标节点之间的中间件，拦截和代理 API 流量。
个人质押被称为「Solo-Staking」，用户至少需要存入 32 枚 ETH 才能激活验证器软件。作为验证者，该用户将负责向区块链添加新区块、处理交易和存储数据，同时这个过程中，也在保护整个网络，并将获得新的 ETH 奖励。在我们看来，在以太坊上单独抵押是最好的抵押方法，它提供了充分的参与奖励，改善了网络的去中心化，并且永远不需要用户的资金信任其他方。此外，用户也可在家中运行物理专用硬件，这被称为「Home-Staking」，该硬件将 7x24 小时连接到互联网，并具有稳定的电源。Home-Staking 被广泛认为是 Staking 的黄金标准，主要优势有：- 直接从协议中获得最大奖励，以保持您的验证器正常运行和在线；
- 可以运行家用硬件并亲自添加到以太坊网络的安全性和去中心化；
- 必须对机器和网络进行物理准备、维护和潜在的故障排除。
在家中进行 Solo-staking 的推荐硬件要求：不过，根据用户选择的客户端，所需的硬件也会略有不同。人们通常面临的最大瓶颈是磁盘空间，即使在与以太坊区块链同步之后，最好还是使用具有大量额外空间的 SSD。在此处查看完整的设置指南。Cloud-Staking 是指使用云服务器来运行节点，它可能比构建和维护自己的家庭服务器更容易。它提供较长的服务器正常运行时间和静态公共 IP 地址，并且可能更具成本效益。这种方式的缺陷则是需要信任第三方，并且正在通过使用 AWS 等云服务为网络的集中化做出贡献。不过，有一些去中心化的云解决方案可用，例如 Flux 或 Ethernity Cloud。- 提供商提供高服务器正常运行时间和静态公共 IP 地址；
- 由于完整节点所需的存储大小，租用服务器的价格可能会变得非常昂贵。
Staking Providers（质押提供商）是进入以太坊质押生态中更大的类别之一，它们设置、维护和运行硬件和日常验证节点操作。它们被视为运行所有计算机和物理基础设施的后端操作员，这些计算机和物理基础设施使 PoS 区块链发挥作用。Staking Providers 也是提供 Staking 服务机构的总称，主要有以下质押提供者：- 验证者即服务 (VaaS)，包括提供机构验证服务的机构
质押池的基础设施提供商直接向质押池提供验证服务，他们拥有专用硬件来维护和运行通过质押池设置的节点，并专注于大规模运营并提供可扩展的解决方案以满足 Staking Pools 的需求。同时，基础设施提供商与 Solo Stakers 和 VaaS 区别之处在于：Solo Stakers 运行自己的基础设施，主要专注于自己的家庭设置；基础设施提供商提供大规模解决方案，它们能够为 Staking Pool 设置、维护和监督数千个节点；而 Vaas 则是指使用第三方服务来设置验证器、处理节点操作并进行持续维护的人，该服务允许用户以固定费用外包「艰苦工作」或运行和维护节点。
验证即服务，也称为质押即服务 (SaaS)，代表了一种质押服务类别，用户可以在其中为验证者存入 32 枚 ETH 并生成密钥。但在这种情况下，用户将节点操作委托给了第三方。此外，用户不是在家里运行硬件或使用预配置的节点（Solo staking），而是使用第三方提供商来进行硬件或云设置、维护和升级。这与云质押有何不同？关键区别在于，在 Cloud Staking 中，用户选择了云服务并且仍在进行验证者节点的整个设置、监控和升级的人。而在 VaaS 中，用户无需管理、监控或运行节点的任何操作，只需将其 32 枚 ETH 带到 VaaS 并为其服务支付月费。用户可以获得自己的一组签名密钥，当然还有取款密钥，并可以通过正在使用的服务创建仪表板来监控进度。它本质上是半托管的，因为密钥在用户和 VaaS 之间共享。VaaS 提供商从头到尾帮助用户完成整个过程，用户可以忘记硬件规格、设置、维护和任何需要完成的升级。用户通常不需要提供取款密钥，这会阻止服务提取、转移或花费其资金。越来越多的 VaaS 提供商可以帮助用户质押 ETH，但每个提供商都有不同的风险和收益。此列表中的一些提供商迎合机构投资者，可能不适用于个人，但它们仍在提供验证器服务，因此属于此类。
质押池是一种协作方式，允许许多拥有少量 ETH 的不同用户获得激活一组验证者密钥所需的 32 个 ETH。这使得较小的参与者有可能参与网络上的质押，并导致建立更多的验证节点。值得注意的是，以太坊协议本身并不支持质押池服务，因此单独构建了共享服务解决方案来满足这一需求，它具有三个主要优势：大多数质押池允许用户以低至 0.01 ETH 进行质押，这比满足单独质押的 32 ETH 要求更容易实现。用户无需担心维护和设置节点，并且存入池的过程通常就像将一个 Token 换成另一个 Token 一样简单。质押池通常会为用户提供代表其质押的 ETH 的 Token。该 Token 可以像使用任何其他 Token 一样使用，使投资者能够获得质押奖励，同时能够跨去中心化金融协议进行转移、存储、交易和赚取收益。流动性 Token 将在下面的「流动性质押协议」下进一步讨论。此外，质押池服务通常使用智能合约运行，其中资金存入管理和跟踪用户的股份并向其发放 Token 以代表合约中的股份。质押池可以进一步分为三类，根据它们是否允许开放、有限或专门策划的验证器集将它们分开。对验证者开放参与意味着每个人都可以参与共识过程，并成为网络中的节点运营商，无论你是 机构还是个人。它不依赖于投票过程来决定谁可以或不可以成为网络上的验证者，用户与任何其他节点运营商一样被对待。这种民主化的质押系统不偏袒任何一方，是无许可质押的缩影，使用该协议的一个示例是 RocketPool。一组有限的验证者是指某些协议采取的方法，其中精心挑选专业验证者以最大化收益并限制削减处罚。该协议有一个委员会来选择一流的验证者以最小化赌注风险，这意味着由一组决策者决定谁可以成为验证者，这使其成为一个许可协议。- 运行自己的基础设施的专业节点运营商并不多，这可能导致协议耗尽候选池。
此外，如果这种选择过程长期持续下去，它可能会形成一个全面的垄断联盟，并导致以太坊的反乌托邦结果。虽然这不太可能，但集中在少数 Token 持有者手中的决策权并不是以太坊的最佳结果，而且从长远来看，对于选择这条道路的网络来说，结局也不是很好，其中一个示例是 Lido Finance。使用一组独家运营商的 Staking 矿池，如：Ankr Staking、Alluvial Finance、Stakewise、Stafi。
Staking Pools 的一个独特主张是他们发行流动性 Token，这些 Token 代表了质押的 ETH，并允许用户在 DeFi 应用程序中交易或使用该 Token，以及作为新交易 / 投资机会的回报。为质押资产发行流动性 Token 的概念被称为流动质押，这是大多数质押池为其用户提供的。传统上，在基于 PoS 的项目上进行质押涉及锁定期，在此期间用户的资产无法交易或撤回。以以太坊为例，在上海升级完成之前，无法从信标链上的验证者提取资金，这限制了用户实际兑换自己的流动性 Token 以获得锁定在共识层中的 ETH 奖励的能力。这就是为什么流动性质押如此受投资者欢迎的原因，因为它被允许提取他们的 ETH，而无需实际从质押合约中移除 ETH。Lido Finance (stETH)、 RocketPool (rETH)、 Ankr Staking (aETHc)、 Alluvial Finance、 Stakewise (SETH2)、 Stafi (rETH)；Binance (BETH)、Kraken (ETH2.S)、 Coinbase、cbETH。
托管人是实际拥有用户金融资产的机构，它通常是经纪公司、商业银行或其他类型的机构，为了方便和安全而持有用户的资金和投资。此外，托管人通过使投资者能够将其数字资产存储在受监管的第三方托管提供商处，在机构采用 ETH 方面发挥着关键作用。
数据供应商是提供数据供第三方使用的组织或企业，一些数据供应商免费提供对数据集的访问，还有一些销售数据有偿，以及一些数据供应商提供免费和收费的混合数据服务。绝大多数以太坊数据提供商免费提供他们的服务，并致力于通过公正和实时的 Staking 市场数据为社区提供见解。此外，数据供应商可以分为：- Staking Rewards: 加密质押行业的中央信息中心和数据聚合器
- Token Terminal: 聚合区块链和去中心化应用程序的收益数据分析
- Clientdiversity.org ：客户多样性分析
- Eth2-fork-mon : 一组可配置信标节点的分叉监视器
- Ethstats : 用于跟踪执行层节点状态的 Web UI
- Beaconscan : 官方的 Etherscan 信标链浏览器
以太坊社区已经开发了一些工具来使质押过程更加安全、高效和可扩展。这些工具大部分都是开源的，可以在 Github 上找到：- Consensus-monitor ：通过其信标 API 检查用户的以太坊共识层节点的 Web UI
- dshackle : 用于区块链 api 的容错负载均衡器，包括 Ethereum RPCfauceth，使用 Hcaptcha 的 EIP1559 兼容网络水龙头
- ganache : 用于执行层开发和测试目的的模拟器
- genesis-generator ：为执行层和共识层客户端生成和公开创世文件的工具
- rpc-proxy : Web3 JSONRPC 的代理，速率限制和方法过滤
- testnet-faucet ：可用于向用户分发测试网 ETH 的 Web 水龙头
- testnet-homepage ：简单的网站，可用于显示有关用户测试网的有用信息
- ethereum-metrics-exporter ：用于以太坊执行和共识客户端的 prometheus 导出器
钱包和浏览器是用户、协议和以太坊链之间的连接点，钱包有不同的功能来满足用户的需求，列出的这些提供了以太坊质押作为钱包的一个关键功能。
托管质押意味着用户通过一个中心化实体（即 Binance、Kraken、Coinbase）质押加密货币，但这意味着交易所是用户资产的保管人，用户将私钥的管理委托给了交易所，并受其条款的约束。但不太推荐这个选项作为用户的首选，因为它需要很大的信任假设并且不利于网络的去中心化。如果用户不喜欢使用自托管钱包而更喜欢使用中心化交易所的话，那另当别论。但是，还是始终鼓励用户支持去中心化并学习如何使用其他选项。如果你是以太坊 Staking 生态系统的新手，看了上面这些还是感到困惑或不知所措，那么下面的树形图则可帮助更清晰地了解它们。
以太坊 Staking 社区是网络的核心，致力于支持以太坊在全球范围内构建数字未来的愿景。随着越来越多的用户开始质押他们的 ETH 以及现有的利益相关者继续开发新的质押产品，预计以太坊将在未来几年成为主要的质押资产。https://newsletter.stakingrewards.com/p/mapping-the-ethereum-staking-ecosystem
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