以太坊 vs. Solana:验证者中心化和 MEV
以太坊的验证者中心化和质押主导地位
以太坊的权益证明网络已经看到质押权高度集中在少数大型实体中。截至 2023 年,大多数质押的 ETH 由中心化池或交易所控制。例如,仅Lido Finance (一个流动的质押池)就占所有质押 ETH 的约 30-32% 。与Coinbase、Kraken 和 Binance等其他顶级提供商相结合,超过 50% 的以太坊权益掌握在四个实体手中。这种趋势在 The Merge 之后立即引发了早期担忧——在 2022 年末,超过 60% 的质押 ETH 由 Lido、Coinbase、Kraken 和 Binance 持有。总体而言,分析表明,一小部分参与者发挥着过大的影响力:大约25 个实体共同管理着所有质押 ETH 的 ~84% 。这种中心化意味着少数运营商可能会影响或审查很大一部分验证者,对网络去中心化和共识构成系统性风险。尽管以太坊拥有数十万个验证器槽,但其中许多都是由这些大型权益证明服务代表用户运行的,从而集中了控制权。
•大型权益池的主导地位:Lido 的权益池已经成为以太坊上最大的单一“验证者”(按权益计算),大约有三分之一的网络 ETH 委托给它。Lido 本身将这些权益分散到一组节点运营商手中,但其DAO 治理和代币控制是集中的(Lido 治理代币的前 100 名持有者控制着其供应量的 93% 以上)。这导致以太坊研究人员警告称, “Lido 超过 1/3 是对 PoS 的中心化攻击” 。Coinbase 等其他交易所也分别持有两位数百分比的权益。对少数平台的严重依赖意味着以太坊的验证者集实际上远没有验证者原始数量所暗示的那么去中心化。
•进入壁垒加强了中心化:要运营以太坊单独验证者,必须质押至少32 ETH (价值数万美元),并维护可靠的硬件和正常运行时间。这种高资本要求一直是阻碍更广泛参与的重要障碍。无法达到 32 ETH 门槛的小额持有者会被引导使用池服务或交易所,从而进一步增加大型中介机构的持有量。就连以太坊的联合创始人Vitalik Buterin也承认了这个问题,并主张降低质押最低限额(长期来看可能降至 16 ETH 甚至 1 ETH),以“民主化”单独质押并促进去中心化。在发生此类变化之前,质押 32 ETH(或加入矿池)的需求会有效地将权力集中在矿池运营商手中,并阻碍真正独立的验证者。
以太坊上的 MEV 提取及其影响
以太坊的验证者(和区块生产者)也通过最大可提取价值(MEV)获得影响力和利润——他们通过重新排序或在区块中插入交易来获取额外价值。MEV已成为以太坊经济的一个重要方面,到 2023 年,以太坊上提取的价值将超过 6 亿美元。自过渡到 PoS 以来,MEV 机会只增不减:在合并后的前约 8 个月内,估计有 180,000 ETH 的 MEV 被提取。
• MEV 的规模:累计而言,大约有 620,000 ETH已被以太坊转换为 MEV(包括截至 2023 年中期的 PoW 时代和合并后时期)。这意味着那些控制区块包含的人从普通用户的交易中吸走了大量价值。Flashbots 和其他MEV中继系统已将这一过程正式化,让验证者拍卖区块空间以获取 MEV。验证者现在除了区块奖励之外,还可以从 MEV 中赚取可观的收入,这激励他们参与这些榨取行为。事实上,MEV 已经变得如此有利可图,以至于它占了以太坊质押奖励的很大一部分——一项分析显示,前 5 名验证者的优先费用约为 10.5 万美元,而整个验证者的优先费用为 3.9 万美元,这表明大型验证者占据了不成比例的份额。
•用户影响(“有毒” MEV) :对以太坊用户的影响主要是负面的。MEV 提取通常表现为对用户交易的抢先交易或“夹层”攻击,其中机器人(或验证者本身)在用户交易之前和之后插入他们的交易,以牺牲用户为代价获利。这导致用户在 DEX 交易中获得更差的价格或更高的滑点,实际上是一种隐形税。根据研究, MEV 会给用户带来重大财务损失、网络拥堵以及所有人的 gas 价格上涨。当许多 MEV 机器人竞争时,它们会抬高 gas 费以超越对方,从而使普通用户的交易更加昂贵。这些做法通常被称为“有毒 MEV”,因为它们直接从用户那里提取价值并降低用户体验。简而言之,以太坊的 MEV 引入了效率和公平性问题:虽然它提高了验证者的利润,但它通过更高的成本和更不可预测的交易结果损害了用户的利益。
• MEV 的中心化效应:MEV 倾向于加强大型验证者的影响力。较大的验证者或矿池有更频繁的机会提出区块,从而让他们有更多机会捕获 MEV。与规模较小的单独质押者相比,这为他们带来了更高、更稳定的回报。事实上,参与 MEV 优化(如运行专门的中继软件或私人订单流)已成为保持验证者竞争力的几乎必要条件。这种动态可能会增加中心化风险——那些拥有资源来优化 MEV 的人将获得优势,可能会挤掉规模较小的运营商或迫使他们也加入复杂的矿池安排。此外,有人担心,如果少数 MEV 中继运营商或构建者占据主导地位(正如 Flashbots 在合并后交付了大多数区块一样),这可能会在区块生产中引入事实上的中心化,即使验证者本身数量众多。以太坊社区正在积极研究解决方案(例如提议者-构建者分离和 MEV 销毁机制)以缓解这些问题,但就目前情况而言, MEV 提取放大了大型和小型验证者之间的权力差异,并可能破坏用户信任。
以太坊的验证者集:可扩展性和去中心化挑战
如今,以太坊拥有数十万活跃验证者(到 2023 年底将超过 60 万),这表明网络分布广泛。然而在实践中,有效的去中心化受到上述因素的限制。少数权益证明提供商的主导地位意味着以太坊的中本聪系数(合谋破坏链所需的最小实体数)非常低——据估计,如果考虑到像 Lido 这样的实体,则低至1-2 。(仅 Lido 就几乎超过了停止链所需的 33% 的门槛,而 Lido + 一家交易所则轻松超过三分之一。)即使使用更严格的 50% 权益门槛,分析仍然发现以太坊的中本聪系数在实践中只有 2-3 左右。这远低于 Solana 或其他网络(均为两位数),说明以太坊上的少数参与者如何对共识产生过度影响。
以太坊的验证器设计还涉及可扩展性的考虑。网络有意限制新验证器加入或退出的速度(流失率)以保持稳定性。在质押或取消质押需求旺盛的时期(比如上海升级启用提现之后),由于每个时期只能处理一定数量的验证器,因此会形成排队。虽然这是一种协议保障,但这意味着即使有大量新的独立验证器涌入,以太坊也无法立即分散或重新分配质押;为了稳定,增长受到了限制。此外,运行验证器需要维护两个软件(执行客户端和共识客户端)并处理诸如提议区块和证明之类的职责。
尽管以太坊的设计(委员会随机抽样和 BLS 签名聚合)迄今为止已处理多达约 100 万个验证者,但协调非常大的验证者集会带来网络开销和投票聚合的复杂性。尽管如此,一些人推测,如果以太坊的验证者集在没有进一步协议优化的情况下变得非常庞大,它可能会面临通信开销或状态膨胀的挑战。
总而言之,以太坊当前的验证者模型牺牲了一些去中心化,以换取安全性和简单性。高资本要求和技术复杂性将参与度吸引到矿池,这导致少数运营商的影响力过大。这些条件不一定会限制基础层的吞吐量(按照设计,以太坊的 TPS 保持在 10-30 左右),但确实会增加治理和共识风险。降低质押要求、鼓励分布式验证者技术(DVT)和限制任何单一提供商的份额等社区举措都是旨在改善去中心化的回应。在这些措施生效之前,以太坊的共识可以说很容易受到少数大型验证者的影响,即使网络在理论上仍然不需要许可,任何人都可以用 32 ETH 加入。
Solana 的验证者结构和去中心化
Solana 采用了不同的方法,其高性能权益证明网络。它的验证者比以太坊少,但每个验证者在整体权益分配中所占的权重相对较小。截至 2024 年底,Solana 在全球拥有约1,400 个活跃的主网验证者(共识节点),由 46 个国家/地区共约 5,000 多个节点(包括 RPC 节点)提供支持。这个数字比以太坊的验证者数量低一个数量级,但 Solana 的权益去中心化程度(在验证者之间分配权益)相对较高:
•权益分配:Solana 中没有任何一个验证者持有超过3% 的总权益。事实上,最大的验证者的权益约占所有 SOL 的 3.2% ,而前 30 名左右的验证者共同构成了达成共识的关键阈值 (33%)。Solana 共识的Nakamoto 系数(串通以停止网络所需的最少验证者数量)约为 18-31,具体取决于测量方法。换句话说,需要数十个独立的验证者共同恶意行动才能破坏 Solana 的链,而在以太坊上只有几个实体可以做到这一点。这表明Solana 的验证者集中的权益和权力分布更加分散。Solana 的权益也由数千名个人代币持有者主动委托给许多不同的验证者,从而防止单个权益池主导网络。即使是 Solana 上的主要机构验证者(例如交易所或大型质押服务)也无法接近 Lido 或 Coinbase 在以太坊上的网络份额 —— 例如,没有一个 Solana 验证者(即使是由大公司运营的验证者)的股份超过约 3% ,而前 19 名验证者持有约三分之一的股份(NC=19) 。
•验证者要求和参与:与以太坊固定的 32 ETH 要求不同, Solana 并不要求运行验证者需要最低 SOL 质押—— 从技术上讲,任何人都可以启动验证者节点。Solana真正的障碍是基础设施。运行 Solana 验证者需要强大的硬件和快速的网络连接。Solana 优先考虑高吞吐量和低延迟,这意味着验证者通常需要高端 CPU、大量 RAM(128GB+)和企业级带宽才能跟上链的快速区块生产。这意味着更高的成本:相比之下,运营一个 Solana 节点的成本可能比运营以太坊节点高出约 5 倍。这引发了人们的批评,即 Solana 的网络虽然在质押上是去中心化的,但就谁可以实际运行验证者(通常是专业验证者或数据中心)而言,它有些排他。
事实上,Solana 的验证者倾向于聚集在数据中心;大约 68% 的股权在位于欧洲的验证者中(主要枢纽在德国和荷兰),显示出地理 / 基础设施方面的一定程度的中心化。Solana 基金会和社区试图通过鼓励更多地理分布的节点和通过激励计划支持较小的验证者来缓解这种情况。重要的是, Solana 上的代币持有者可以轻松地将其 SOL 委托给任何验证者,而无需锁定期(激活时期除外),并且可以在验证者表现不佳时进行切换。这种委托股权模型与去中心化的激励措施相一致:验证者在性能和费用方面竞争以吸引委托人,并且新的验证者如果证明自己可靠,即使他们以低股权开始,也可以引导。
•共识设计:Solana 的共识结合了权益证明和独特的历史证明 (PoH) 机制来对区块进行排序。网络采用领导者计划运行 - 验证者轮流担任领导者(区块生产者)一小段时间(一个“时隙”,只有 400 毫秒)。这种快速轮换意味着领导权(以及决定交易排序的权力)会在许多验证者之间快速轮换,而不是由少数大型矿工或验证者长期主导。在每个时隙中,选定的领导者验证者可以组织交易(包括任何 MEV 机会),然后其他人对提议的区块进行投票。由于领导者在按权益加权的循环中每个时隙都会发生变化,因此没有一个验证者能够在其指定的轮次之外持续控制区块排序。快速的计划和高吞吐量(Solana 通常每秒处理数百或数千笔交易,并记录了约 65k TPS 的峰值)与以太坊的约 12 秒区块时间和约 30 TPS 形成鲜明对比。因此,Solana 的设计强调性能和吞吐量,但代价是更高的复杂性。
Solana 的激励措施、MEV 和值得注意的权衡
Solana 对验证者的激励结构也与众不同。验证者从通货膨胀(新 SOL 发行)和部分交易费中获得奖励,类似于以太坊,但Solana 上的每笔交易费用极低。这意味着网络更多地依赖通货膨胀奖励(以及可选的 MEV)来补偿验证者。
• Solana 上的 MEV :最大可提取价值也存在于 Solana 上,特别是以众多基于 Serum 的 DEX 市场之间的套利形式以及在 NFT 铸币期间(吸引了机器人活动)存在。然而,从历史上看,Solana 的高吞吐量和更便宜的交易导致了不同的 MEV 动态。Solana 上的 MEV 搜索者不会像在以太坊上那样抬高费用,而是有时会向网络发送大量交易以竞相套利,这在过去造成了拥堵。生态系统通过开发MEV 感知基础设施做出了回应:例如, Jito Labs推出了一个针对 MEV 优化的 Solana 客户端,允许验证者更优雅地捕获 MEV(捆绑有利可图的交易并分享收入),而不是让机器人发送垃圾邮件破坏网络。截至 2023 年底,超过30% 的 Solana 验证者运行 Jito 客户端以利用这些 MEV 优化。到目前为止,MEV 对 Solana 用户的影响没有对以太坊那么直接——Solana 通常不会让用户因夹层攻击而损失大量资金,因为其订单簿的设计和缺乏公共内存池(Solana 交易被转发给领导者)使抢先交易变得不那么简单。话虽如此,机器人过去曾试图获取 NFT 铸币利润,导致全网问题(如导致中断的流量高峰) ,这是 MEV 类行为的间接负面影响。Solana 社区的做法是通过 Jito 等客户端将 MEV 集成到协议中,旨在在不损害网络稳定性的情况下为验证者实现其货币化。
这仍然是一个发展中的领域,但与以太坊相比, MEV 总体上对 Solana 验证者收入的影响较小,并且Solana 上的用户体验受到隐藏的 MEV 税的价格影响较小。
•性能与去中心化: Solana 的主要优势在于其高性能和可扩展性——它可以处理比以太坊大得多的链上吞吐量,使其非常适合高频交易、游戏和其他要求苛刻的应用程序。它在峰值负载下一天实现了 1.38 亿笔交易,大大超过了以太坊的容量。这是由验证者设计(强大的节点、PoH 等)实现的,但它以复杂性和偶尔的不稳定性为代价。网络中断一直是 Solana 的一个已知问题。值得注意的是, Solana 经历过周期性的中断,网络停止后必须重新启动——例如,2021 年 9 月的一次约 17 小时的中断,以及 2022 年的几次较短的事件。即使在 2024 年,2 月份的一次事故也造成了大约 5 小时的停机时间。这些中断通常与错误或过大的负载有关,尽管核心开发人员已经改进了代码库(在 2024 年 2 月发生事件之前,网络连续近一年 100% 正常运行),但停机历史与以太坊更持续的正常运行时间形成了鲜明对比。以太坊更保守的设计(较低的 TPS,每个节点上的执行更简单)意味着它很少甚至从未遭遇过全面中断,而 Solana 则突破了极限,偶尔会失败。因此,以太坊优先考虑去中心化和稳定性,而 Solana 优先考虑速度和吞吐量,接受更多的复杂性。
•验证者客户端多样性:以太坊目前为其验证者提供了多个独立的客户端实现(Prysm、Lighthouse、Teku 等),这对于弹性至关重要。Solana 历史上只有一个主要客户端(Solana Labs 的),但最近它在多客户端生态系统方面取得了进展。Jump Crypto 的“Firedancer”(C++ Solana 客户端)等项目正在开发中,并已证明能够进一步提高吞吐量(测试中超过 100 万 TPS)。截至 2023 年 10 月,Solana 有四个不同的验证者客户端正在开发中(Solana Labs、Jito、Firedancer 和 Zig 中的新客户端),其中 Jito 已经得到广泛使用。这一演变将降低单客户端风险,并在软件去中心化方面缩小与以太坊的差距。这是一个重要的区别,因为单个客户端中的错误不应该导致整个网络崩溃。以太坊在 2021 年吸取了这一教训,当时一个流行客户端中的一个错误导致了链分裂(但由于其他客户端仍在运行,网络得以保持运行)。 Solana 转向多个客户端的举措同样会在软件层面加强其去中心化。
•治理和控制:在以太坊中,大型验证者和质押提供商可以间接影响治理(例如,表示支持升级,或者在未来进行链上投票的情况下,利用其质押获得大量投票权)。但是,以太坊的核心升级是通过社区共识和社会治理在链下决定的,而不是通过代币加权投票。另一方面,Solana 对某些参数进行链上治理,并且更加以基金会为主导。Solana 基金会和核心贡献者在推动更新(例如费用市场变化或升级以修复中断)方面发挥着重要作用,大型 SOL 持有者可以影响治理提案。但是,由于没有一个验证者控制着大量的股份,因此 Solana 上没有任何一个验证者或交易所可以单方面决定治理结果——需要许多人同意才能达成多数。这两个网络在治理上都具有一定的中心化(以太坊通过有影响力的核心开发者和权益池;Solana 通过其基金会和投资者代币持有),但在纯验证者层面, Solana 的控制权在其验证者之间更加分散,而以太坊的控制权更加集中。
比较以太坊和 Solana 验证者影响力
为了清楚地对比以太坊验证者的影响力与……
Solana 的结构,以下是其主要区别:
•权益集中度:以太坊– 少数实体占主导地位(例如, 4 个提供商控制着约 54% 的质押 ETH ,一个池子控制着约 30%),这让他们拥有巨大的影响力。Solana –权益更加分散;没有一个验证者拥有超过约 3%的权益,并且需要约 20 个以上最大的验证者才能达到三分之一的权益。这意味着以太坊更容易受到少数验证者勾结的影响,而 Solana 则需要更大的勾结才能威胁网络。
•最大可提取价值 (MEV) :以太坊– MEV 提取是一个主要方面,验证者挪用了数亿美元,通常是以牺牲用户为代价(通过抢先交易和更高的费用)。这不仅损害了用户的利益,而且还不成比例地奖励更大的验证者,从而巩固他们的地位。Solana – MEV 存在但危害较小;网络的设计和吞吐量意味着每个区块可提取的价值更少,费用市场也不再是赢家通吃的。Solana 新兴的 MEV 解决方案(如 Jito)旨在在不损害用户高额费用或可见抢先交易的情况下获取价值,到目前为止, MEV 并没有显著降低 Solana 上的用户体验。Solana 上的验证者确实受益于 MEV(例如通过 Jito 拍卖),但与以太坊由 MEV 驱动的经济学相比,其影响更小、更分散。
•验证者进入和基础设施:以太坊——硬件要求低(消费级计算机即可运行节点),但成为验证者需要高资本(32 ETH) 。这种财务障碍将许多人推入权益池,造成了中心化压力。Solana——没有固定的最低权益要求,但要成为高效的验证者,对硬件和带宽的要求非常高。这意味着任何具有技术实力的人都可以尝试,但实际上,大多数数据中心级的运营商都能成功。这导致验证者总数减少,但每个验证者都更加独立(权益方面),因为委托可以选择广泛的运营商。本质上,以太坊让运行验证者节点变得容易但难以负担得起,而 Solana 让(相对)容易负担权益但难以运行节点。每种模型都有一个中心化的力量:以太坊的资金障碍 VS Solana 的硬件障碍。
•网络吞吐量与稳定性:以太坊——优先考虑安全性和去中心化;吞吐量是故意限制的,并且网络非常稳定(没有发生过重大中断)。 Solana——优先考虑可扩展性;它实现了非常高的吞吐量和低延迟,但在早期曾遇到过中断和重置。 从验证者的角度来看,这种理念上的差异意味着以太坊的验证者每个节点处理的负载较少(使得许多业余爱好者可以参与),而Solana 的验证者处理大量负载(需要专业设置)。 结果是以太坊的验证者影响力来自经济权重(权益) ,而Solana 的影响力更多地来自技术能力,但分布式权益确保没有任何一个技术运营商在权益权重上占主导地位。
综上所述,以太坊的验证者格局以少数大型质押实体的过度影响力和 MEV 驱动的奖励为特征,这可能会破坏用户的公平性,尽管名义上的验证者数量众多,但仍引发了人们对去中心化问题的担忧。 Solana 的验证者结构有很大不同—— 它具有更少但权重更均匀的验证者、高性能要求和更高的勾结门槛,反映了一种倾向于性能的设计,同时试图通过质押分配来保持去中心化。 每种方法都有其权衡,但很明显,以太坊目前面临着来自验证者主导地位和 MEV 的集中化风险,而 Solana 则以更高的硬件集中化为代价,将影响力更均匀地分散在验证者之间。
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