Vitalik：尊重以太坊，改进以太坊无需许可性和去中心化的特点

撰文：Vitalik

编译：Chris，Techub News

 

我写这篇文章时正值肯尼亚以太坊开发者互操作活动的最后一天。我们在实施和解决即将到来的重要以太坊改进方面取得了显著进展，尤其是在 PeerDAS、Verkle Tree过渡以及在 EIP-4444 背景下去中心化存储历史记录等方面。从我的角度来看，以太坊的发展速度以及我们提供重要功能的能力正在不断提升，这些功能可以显著改善节点运营商和 L1、L2 用户的体验。

 

以太坊客户端团队共同努力交付 Pectra devnet

 

鉴于技术能力的增强，需要提出的一个重要问题是：我们是否正在朝着正确的目标前进？ Geth 核心开发人员 Peter Szilagyi 最近发布的表达一系列不满的推文促使我们思考这个问题：

 

 

这些担忧是有道理的，也是以太坊社区中许多人共同表达的担忧。我个人也曾多次担心过这些问题。然而，我并不认为情况像 Peter 的推文所暗示的那样绝望。相反，许多问题已经通过正在进行的协议改进得到了解决，而其他问题也可以通过对当前路线图进行一些现实的调整来解决。

 

为了了解这在实践中意味着什么，我们可以逐一回顾 Peter 提供的三个例子。这些问题是许多社区成员普遍关注的，解决这些问题至关重要。

 

MEV 和区块构建者依赖性

 

过去，以太坊区块是由矿工通过相对简单的算法创建的。用户将交易发送到公共 p2p 网络，通常称为「mempool」。矿工监听内存池，接受有效交易并收取手续费。他们包括可以进行的交易，如果没有足够的空间，他们会优先处理费用最高的交易。

 

这是一个非常简单且去中心化友好的系统：作为矿工，你只需运行默认软件，就可以从一个区块中获得与高度专业的矿场相同水平的费用收入。然而，到 2020 年左右，人们开始利用所谓的矿工可提取价值（MEV）：只有通过执行复杂策略才能获得的收入，这些策略利用对各种 DeFi 协议内部活动的了解。

 

例如，考虑像 Uniswap 这样的去中心化交易所。假设在时间 T，中心化交易所和 Uniswap 上的 USD/ETH 汇率为 3000 美元。在 T+11 时刻，中心化交易所的 USD/ETH 汇率升至 3005 美元。但以太坊还没有下一个区块。在 T+12 时刻确实如此。无论谁创建了该区块，他们的第一笔交易都可以是一系列 Uniswap 购买，以 3000 美元到 3004 美元的价格购买 Uniswap 上所有可用的 ETH。这是一种额外收入，称为 MEV。除去中心化交易所以外的应用程序也存在类似问题。2019 年发表的 Flash Boys 2.0 论文对此进行了详细介绍。

 

Flash Boys 2.0 论文中的图表显示了使用上述各种方法可获取的收入金额。

 

问题在于，这破坏了挖矿（或 2022 年后的区块提议）「公平」的本质：现在，拥有更好优化提取算法能力的大型参与者在每个区块中可以获得更高的回报。

 

从那时起，关于两种策略的争论一直存在：MEV 最小化和 MEV 隔离。MEV 最小化有两种方式：

 

1. 积极开发像 CowSwap 这样的无 MEV 替代品

 

1. 构建协议内技术，如加密内存池，减少区块生产者可获取的信息，从而减少他们的收入。尤其是，加密内存池可以防止三明治攻击等策略，这些策略通过在用户交易之前和之后插入交易来经济上利用用户。

 

MEV 隔离的原理是接受 MEV，但试图通过将市场分为两类参与者来限制其对质押中心化的影响：验证者负责验证和提议区块，而选择区块内容的任务通过拍卖协议来进行。个人质押者不再需要担心优化 DeFi 套利；他们只需加入拍卖协议并接受最高出价。这被称为提议者 / 构建者分离（PBS）。这种方法在其他行业已有先例：餐馆能够保持去中心化，主要是因为它们依赖相当集中的供应商来进行具有规模经济的业务。迄今为止，PBS 在确保小型和大型验证者公平竞争方面已相当成功，至少在 MEV 方面是如此。然而，这带来了另一个问题：选择包含哪些交易的任务变得更加集中。

 

我的观点是，MEV 最小化是好的，我个人经常使用 CowSwap，我们应该追求 MEV 最小化，尽管加密内存池有许多挑战，MEV 最小化可能仍不够；因此，我们也需要某种形式的 MEV 隔离。这个任务有趣之处在于：我们如何使 「MEV 隔离箱」尽可能小？我们如何给予构建者尽可能少的权力，同时仍让他们能够进行优化套利和其他形式的 MEV 收集？

 

如果构建者有权将交易完全排除在区块之外，那么很容易就会出现攻击。假设你在 DeFi 协议中拥有由价格快速下跌的资产支持的抵押债务头寸（CDP）。你想增加抵押品或退出 CDP。恶意构建者可能会试图串通拒绝包含你的交易，从而推迟交易，直到价格下跌到足以强行清算你的 CDP 为止。如果发生这种情况，你将不得不支付巨额罚款，而构建者将获得很大一部分收益。我们如何防止构建者排除交易并完成此类攻击呢？

 

这就是包含列表的作用所在。

 

 

包含列表允许区块提议者（即利益相关者）选择需要纳入区块的交易。构建者仍然可以重新排序交易或插入自己的交易，但必须包括提议者的交易。最终，包含列表被修改为约束下一个区块，而不是当前区块。无论哪种情况，它们都会剥夺构建者将交易完全排除在区块之外的能力。

 

MEV 是一个复杂的问题； 即使上面的描述也遗漏了许多重要的细节。正如所说，「你可能不是在寻找 MEV，但 MEV 正在寻找你」。以太坊研究人员已经一致致力于「最小化隔离箱」的目标，尽可能减少构建者可能造成的危害（例如，通过排除或延迟交易来攻击特定应用程序）。

 

也就是说，我认为我们可以做得更多。历史上，包含列表通常被视为一种「特殊情况功能」：通常你不会考虑它们，但如果有人「恶意破坏」，它们会给你「第二条小路」。这种态度反映在当前的设计决策中：在当前的 EIP 中，包含列表的 Gas 限制约为 210 万个。但我们可以在如何看待包含列表方面做出哲学上的转变：将包含列表视为区块，并将构建者的角色视为添加一些交易以收集 MEV 的辅助功能。如果建设者有 210 万个 Gas 限制怎么办？

 

我认为「真正推动隔离箱尽可能小」的这个方向的想法非常有趣，我支持朝这个方向发展。这是一种与「2021 时代哲学」的转变：在 2021 时代哲学中，我们更热衷于这样的想法：既然我们现在有了构建者，我们可以「超载」他们的功能，让他们以更复杂的方式为用户服务，例如通过支持 ERC-4337 费用市场。在这种新理念中，ERC-4337 的交易验证部分必须被纳入协议中。幸运的是，ERC-4337 团队已经越来越热衷于这个方向。

 

总结：MEV 思维已经回到了赋权区块生产者的方向，包括赋予区块生产者直接确保用户交易纳入的权力。账户抽象提案已经回到了消除对中心化中继器甚至捆绑器的依赖的方向。然而，有一个很好的论点表明我们走得还不够远，我认为推动开发进程朝这个方向走得更远的压力是非常受欢迎的。

 

流动性质押

 

如今，单独的质押者在所有以太坊质押中所占的比例相对较小，并且大多数质押是由各种提供商完成的 —— 一些中心化运营商和其他 DAO，例如 Lido 和 Rocket Pool。

 

 

我做了自己的研究 —— 通过各种民意调查、调查问卷以及面对面的交流，询问了一个问题：「为什么你不进行单独质押？」对我来说，一个强大的单独质押生态系统是我对以太坊质押的首选目标。而以太坊最好的地方之一是我们确实在努力支持这个强大的单独质押生态系统，而不仅仅是依赖委托。然而，我们离这个目标还有很长的路要走。在我的调查中，有一些一致的趋势：

 

绝大多数不进行单独质押的人将其主要原因归结为最低 32 ETH 的要求。

 

在那些提出其他原因的人中，最大的障碍是运行和维护验证节点的技术挑战。

 

此外，ETH 即时可用性的丧失、「热」私钥的安全风险以及失去同时参与 DeFi 协议的能力，都是重要但相对较小的问题。

 

Farcaster 民意调查显示，人们不进行单独质押的主要原因。

 

质押研究需要解决两个关键问题：

 

1. 我们如何解决这些担忧？

 

1. 即使大多数人仍然不愿单独质押，我们如何保持协议的稳定性和抗攻击性？

 

许多正在进行的研究和开发项目正是针对这些问题：

 

1. Verkle Tree和 EIP-4444：这些技术允许质押节点以非常低的硬盘要求运行，并能几乎立即同步，从而简化了设置过程和实现切换。同时，它们通过减少为每个状态访问提供证明所需的数据带宽，使以太坊轻客户端更加可行。

 

1. 验证器集扩展研究：通过这些研究（如一些提案），可以实现更大的验证器集（从而减少质押的最小值），同时降低共识节点的开销。这些想法可以作为单槽最终性的一部分实施，使轻客户端更安全，因为它们能够验证全套签名而不是依赖同步委员会。

 

1. 以太坊客户端优化：尽管历史数据不断增长，正在进行的优化工作持续降低了运行验证器节点的成本和难度。

 

1. 惩罚上限研究：这可能会减轻对私钥风险的担忧，使质押者能够同时将他们的 ETH 质押到 DeFi 协议中（如果他们愿意的话）。

 

1. 0x01 提现凭证：这种凭证允许质押者将 ETH 地址设置为提现地址，使去中心化的质押池更加可行，并在竞争中优于中心化的质押池。

 

然而，我们仍有许多改进空间。理论上，可以允许验证者更快地撤回：即使验证者集在每次最终确定时（即每个时期一次）变化几个百分点，Casper FFG 仍然是安全的。因此，如果我们努力，可以大大缩短周期。如果我们想大幅减少最小存款规模，可以在其他方面做出权衡，例如将最终确定时间增加四倍，从而将最小存款规模减少四倍。单槽最终性以后可以通过完全超越「每个质押者参与每个时代」模型来解决这个问题。

 

质押经济学也是整个问题的重要组成部分。一个关键问题是：我们是否希望质押成为一项相对小众的活动，还是希望每个人或几乎每个人都质押他们的 ETH？如果每个人都在质押，那么我们希望他们承担什么责任？如果人们因为懒惰而选择简单地委托责任，最终可能会导致中心化。这涉及重要且深刻的哲学问题。错误的答案可能导致以太坊走向中心化，并「通过额外的步骤重新创建传统金融体系」；而正确的答案可以创造一个成功的生态系统，拥有广泛且多样化的独立质押者和高度去中心化的质押池。为了解决这些核心经济和价值观问题，我们需要更多样化的参与。

 

节点硬件要求

 

以太坊去中心化的许多关键问题最终都归结为一个定义了区块链十年的问题：我们希望如何方便地运行节点，以及如何实现这一目标？

 

如今，运行节点依然很困难，大多数人并不这样做。以我用来写这篇文章的笔记本电脑为例，我安装了一个 reth 节点，它占用了 2.1 TB 的存储空间 —— 这已经是通过英勇的软件工程和优化实现的。我不得不额外购买一个 4 TB 的硬盘来存储这个节点。显然，我们都希望运行节点变得更加容易。在我的理想世界中，人们甚至可以在手机上运行节点。

 

正如我上面提到的，EIP-4444 和 Verkle Tree是让我们更接近这一理想的两项关键技术。如果这两者都实现，节点的硬件需求最终可能会减少到不到 100 GB。如果我们完全消除历史存储责任（可能仅适用于非质押节点），则可能会接近于零。类型 1 ZK-EVM 将消除您自己运行 EVM 计算的需要，因为您可以简单地验证执行是否正确的证据。在我的理想世界中，我们将所有这些技术结合起来，甚至以太坊浏览器扩展钱包（例如 MetaMask、Rabby）也可以内置节点来验证这些证明，进行数据可用性采样，并确保链的正确性。

 

通过这些技术，我们可以显著降低运行节点的难度，使更多人能够参与以太坊网络，从而实现真正的去中心化。这不仅有助于提升网络的安全性，还能进一步推动区块链技术的普及和发展。

 

上述愿景通常被称为「The Verge」

 

这些问题众所周知，即使那些对以太坊节点规模提出担忧的人也明白这一点。然而，有一个重要的担忧：如果我们卸下了维护状态和提供证明的责任，这不是一种中心化的风险吗？即使他们不能通过提供无效数据来作弊，但过于依赖他们是否违背了以太坊的去中心化原则？

 

这种担忧的一个近期版本是许多人对 EIP-4444 的疑虑：如果常规以太坊节点不再需要存储旧的历史记录，那么谁会负责存储这些数据？一个常见的答案是：肯定有足够多的大型参与者（例如区块浏览器、交易所、Layer 2）有动力持有这些数据。相比于 Wayback Machine 存储的 100 PB 数据，以太坊链的数据量相对较小。因此，认为任何历史数据会实际丢失的想法是荒谬的。

 

然而，这一论点依赖于少数大型参与者。在我的信任模型分类中，这属于 1 /N 的假设，但 N 非常小。这带有风险。我们可以做的一件事是将旧的历史记录存储在对等网络中，其中每个节点仅存储一小部分数据。这种网络仍然会进行足够的复制以确保稳健性：每条数据都会有数千个副本，并且将来我们可以使用纠删码（实际上，通过将历史记录放入 EIP-4844 样式的 blob 中，这已经内置纠删码）以进一步提高稳定性。

 

通过这种方式，我们可以在不依赖少数大型参与者的情况下，确保历史数据的存储和可用性，从而保持以太坊网络的去中心化原则。这不仅降低了尾部风险，还增强了网络的整体稳健性和可靠性。

 

Blob 在 Blob 内和 Blob 之间具有纠删码。 为以太坊的所有历史提供超稳定性存储的最简单方法很可能是将信标和执行块放入 blob 中。 图片来源：codex.storage

 

长期以来，这项工作一直处于次要地位。虽然门户网络确实存在，但它并没有得到与其在以太坊未来的重要性相称的关注。幸运的是，现在越来越多的人对将更多资源投入到专注于分布式存储和历史可访问性的最小化门户版本中表现出了浓厚的兴趣。我们应该以此为基础，努力尽快实施 EIP-4444，并配合强大的去中心化点对点网络来存储和检索旧历史记录。

 

对于状态和 ZK-EVM，这种分布式方法更加复杂。要构建一个高效的区块，您需要拥有完整的状态。在这种情况下，我个人倾向于采取务实的方法：我们定义并坚持拥有一个「做所有事情的节点」所需的硬件要求，这些要求高于简单验证节点的（理想情况下不断降低的）成本链，但仍然足够低，使爱好者可以负担得起。我们依赖 1/N 假设，但确保 N 相当大。

 

ZK-EVM 证明可能是最具挑战性的部分，即使有像 Binius 这样的进步以及多维 Gas 的最坏情况边界，实时 ZK-EVM 证明器可能需要比存档节点更强大的硬件。我们可以在分布式证明网络上努力，其中每个节点承担部分证明责任，例如：区块执行的百分之一，然后区块生产者只需在最后聚合一百个证明。证明聚合树可以提供更多帮助。如果这种方法不能很好地工作，另一种妥协是允许证明的硬件要求变得更高，但确保「做所有事情的节点」能够直接验证以太坊区块（无需证明），速度足够快以有效参与网络。

 

通过这些努力，我们可以在保持去中心化原则的同时，确保以太坊网络的稳健性和效率。

 

总结

 

我认为，只要存在某种市场机制或零知识证明系统来迫使中心化参与者诚实行事，2021 时代的以太坊思想确实已经习惯于将责任转移给少数大型参与者。 此类系统通常在一般情况下运行良好，但在最坏的情况下会发生灾难性故障。

 

我们没有这样做

 

与此同时，我认为有必要强调，目前的以太坊协议提案已经大大偏离了之前的模型，更加认真地对待真正去中心化网络的需求。围绕无状态节点、MEV 缓解、单时隙最终性和类似概念的想法已经朝着这个方向迈出了更大步伐。一年前，人们还在认真考虑通过中继作为半中心化节点进行数据可用性采样。今年，PeerDAS 取得了令人惊讶的进展，使得我们不再需要这些措施。

 

然而，在我提到的所有三个关键问题以及许多其他重要问题上，我们还有很多可以做的事情来进一步推进这个方向。Helios 在为以太坊提供「真正的轻客户端」方面取得了巨大进步。现在，我们需要将其默认包含在以太坊钱包中，并让 RPC 提供商提供证明及其结果，以便对其进行验证，并将轻客户端技术扩展到第 2 层协议。如果以太坊通过以 Rollup 为中心的路线图进行扩展，那么第 2 层需要获得与第 1 层相同的安全性和去中心化保证。在以 Rollup 为中心的世界中，还有许多其他方面我们需要更加认真地对待，例如分散且高效的跨 L2 桥接。许多 dapp 通过中心化协议获取日志，因为以太坊的本机日志扫描变得太慢。我们可以通过专用的去中心化子协议来改进这一点，这是我提出的一个建议。

 

目前有几乎无限数量的区块链项目瞄准「我们可以超快，去中心化稍后再考虑」 这一市场。我认为以太坊不应该加入这一行列。以太坊 L1 可以而且应该成为采用超大规模方法的第 2 层项目的强大基础层，使用以太坊作为去中心化和安全性的支柱。即使以L2为中心的方法也要求 L1 本身具有足够的可扩展性来处理大量操作。但我们应该深深尊重使以太坊独一无二的特性，并在以太坊扩展的同时继续努力维护和改进这些特性。