文章系统梳理了以太坊在 The Merge 后面临的质押与共识扩展难题,重点讨论 SSF 目标下签名聚合带来的高门槛,以及 LST/LSP 导致的资本与节点中心化问题。
本篇文章内容由AI与作者共同编写,最终的产出由作者审阅及润饰
2022 年 The Merge 之后,以太坊正式进入了 PoS 的时代。随后这几年,以太坊生态呈现爆炸性成长,为了达到更快的最终确定性,同时兼顾去中心化,研究社群提出了许多方案。今天想来聊聊以太坊最新质押机制的设计- Rainbow Staking。

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The Merge 之后,任何人只要质押 32 ETH,就能启动一个验证者。这个设计中验证者是一个「单体架构(Monolith)」,包办以下所有任务:
这设计一开始看似简单直观,但随着以太坊的野心越来越大,「一个验证者做所有事」的架构遇到了两个难以回避的系统性瓶颈。
# 瓶颈一:效能与硬件的物理极限 #
以太坊下一个重大目标是 SSF(Single-Slot Finality(*)):一个 slot(12 秒)就完成最终确认,而不是现在的 2 个 epoch(12.8 分钟)。
SSF 的核心技术挑战在于 签名聚合。目前全网有超过 100 万个活跃验证者,要在 12 秒内聚合这么多 BLS 签名,对网络带宽与计算资源都是几乎不可能的要求。目前研究人员提出的解法是:将每个 slot 的有效签名者上限控制在约 8,192 个(参考 Sticking to 8192 signatures…),使得聚合能在时限内完成。
但这带来了严重的代价:
假设质押量目标 = ETH 总供应量的 1/4 ≈ 3000 万 ETH
每个 SSF 席位需要: 3000 万 ÷ 8192 ≈ 3662 ETH(约 800 万美元)
这个门槛直接把绝大多数的家用节点与独立质押者排除在外。追求效能的代价,是去中心化的倒退。
* 上一篇文章 有提到目前偏向的设计是 3SF 而不是 SSF,不过在研究者论坛里,大家都还是习惯使用 SSF 来代表新一代的快速最终性,而 3SF 比较像是 SSF 的一种实现方式。因此,这里会写 SSF,后面提到 SSF 也是一样的意思。
# 瓶颈二:资本垄断与 LST 的威胁 #
32 ETH 的质押门槛本来就不是每个人都负担得起。于是市场自然催生出了 Liquid Staking Protocol(LSP,流动质押协议) 来解决这个问题:使用者不需要凑足 32 ETH,只需要把任意数量的 ETH 存入 Lido 等协议,由协议统一汇集资金、委托给节点营运者进行质押。作为回报,使用者会拿回等值的 LST(流动质押代币,如 stETH)。
LST 的出现让资本利用效率大幅提升 — 使用者的 ETH 一边在帮网络质押赚取奖励,同时手上的 stETH 还可以拿去 DeFi 借贷、提供流动性,等于同一笔资金同时做了两件事。这对散户来说极具吸引力。
这创造了一种 双重中心化:
当某个 LST 的市占率足够高,它实际上已取代 ETH 成为以太坊生态的「储备资产」,这威胁了 ETH 的货币地位,例如:stETH 持有者透过投票,决定都不投票甚至都不出块,这样就会威胁到原本以太网络的稳定性。
SSF 带来的高门槛 与 LST 带来的中心化,这两大瓶颈构成了后续所有设计变革的出发点。
2023 年 10 月,Vitalik 发表了 一篇文章。他并没有直接给出上述瓶颈的技术解法,而是更根本地点出了一个问题:
如果大多数 ETH 持有者不愿意亲自跑节点,他们还能对网络做出什么「有意义的贡献」?
要理解为什么资本提供者(Delegator)必须做有意义的事,Vitalik 用了一个假设来说明「如果资本提供者只是被动提供资本」为什么对网络安全是没有帮助的。
# 先设定前提:一个「几乎完美」的 LSP 世界 #
假设以太坊协议把罚没(slashing)上限缩减至 2 ETH,可以想象 Rocket Pool 也会把节点营运者(Node Operator)的最低保证金降至 2 ETH,因为这样做,营运一个节点的门槛更低了,就可以吸引更多节点加入。这样一来,如果节点营运者作弊把保证金都罚完了,资本提供者的资金也不会受损。
在这个世界里,rETH 本质上等同于有利息的 ETH,持有它几乎没有任何额外风险。结果就是:ETH 持有者都会把资金存进 Rocket Pool,要么成为节点营运者(自己出 2 ETH 保证金、接受大量委托资金),要么持有 rETH(纯被动收益)。
攻击成本的计算** ](https://learnblockchain.cn/article/17633)。这篇文章建立在 Vitalik 的基础上,把散落的想法整合成了一个完整的框架。
以软件工程来类比,其核心主张为:当一个单体应用变得太庞大复杂,就把它拆成微服务(Microservices),每个服务只专心做一件事,透过标准接口沟通,系统反而更稳定。Rainbow Staking 对以太坊共识层做的,正是同样的事。
这篇文章的设计可以分成四个维度来理解:
① 架构:从「双层」到「四象限」
Vitalik 主要构想是「重型/轻型」双层。Barnabé 则彻底将它微服务化,在基础协议层面将「营运者(Operator)」与「资本提供者(Delegator)」分开。这让资本提供与技术运维这两个角色正式解耦。
② 发行曲线:从直觉描述到 2-D MVI
Vitalik 的版本仅初步讨论了为轻重两层设定不同回报率的可能性。Barnabé 将总发行量拆分为重型服务曲线与轻型服务曲线,让协议根据各角色的参与比例动态调整收益。同时多定义了「轻型 LST」– 一种不可互换的协议物件,有别于目前市场上的 LST 衍生品。

③ 执行权的剥离:整合 APS 概念
Vitalik 的版本仍假定验证者需要出块(Propose)与见证(Attest)。Barnabé 则进一步将「执行服务(Execution Services)」从共识验证中分开,把这两个服务解耦,往 见证者与出块者分离(Attester-Proposer Separation, APS) 的设计更前进了一步。
④ 轻型质押者的职责落实:IL 的正式绑定
Barnabé 明确将 「抗审查性」 定义为轻型服务的核心产出,并将 IL 机制(现今的 FOCIL)与轻型质押者的职责正式绑定,让轻节点专心扮演反审查守门员。
Rainbow Staking 沿着两个维度切割质押机制:
- 重型服务(Heavy Services) 需要顶级硬件与大量资本,负责「经济最终性」
- 轻型服务(Light Services) 家用硬件即可,负责「抗审查性」
- 营运者(Operators) 实际运行节点
- 资本提供者(Delegators) 提供资本获取收益

# 定位:网络的经济最终性基石 #
重型服务的核心是 Gasper — 以太坊的共识机制,结合了 FFG(Casper Finality)最终确认与 LMD-GHOST 链头选择。它负责回答那个最根本的问题: 「哪条链是真的?」
Gasper 的安全性建立在罚没机制上:若营运者试图破坏 FFG 安全性(例如双重投票),其全部质押将被协议销毁。
重型服务需要:
# 谁适合参与? #

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可以想象专业机构会是重型服务的主力,他们有规模化的基础设施,对于资本的管理也有经验。
而独立质押者(Solo Staker)若想加入,则可透过以下两种机制参与:
机制一:部分抵押池(Partial Pool):
借鉴 Cosmos LSM(Liquid Staking Module) 的设计,让营运者不需自备全额质押,由资本提供者补足差额。参考 Rocket Pool 1:3(营运者 8ETH,资本提供者 24 ETH)与 LSM 的预设是 1:250,Barnabé 取了中间值 1:100。委托关系记录的 LSM Share:
营运者自备: ~36 ETH(保证金,若出问题优先被罚没)
资本提供者提供: ~3626 ETH(委托,受部分保护)
合计: ~3662 ETH → 取得一个 SSF 席位
机制二:DVT(Distributed Validator Technology)
DVT 让多个小额节点透过 门槛签名(Threshold Signature) 共同组成一个「虚拟营运者」,对协议对外呈现为单一验证者:

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原始的 BLS 私钥被拆分成多个「密钥片段(key shares)」分散给各节点,任何 N/M 个节点同意就能产生有效签名,没有任何单一节点持有完整私钥。这解决了两个问题:单点故障(部分节点离线仍可运作)与私钥泄漏风险。
DVT 池内部各节点的最低质押要求,目前 协议层没有统一规定,在质押金额的高低上有以下的取舍:
Rainbow Staking 的态度是:这个问题可以先交给 LSP 在市场层解决— LSP 为了维护 LST 可信度,会自行设计 DVT 池的准入规则(例如要求每个节点至少抵押一定金额作为保证金)。协议只需提供基础设施让 DVT 在技术上可行,不需要强制规定每个节点的最低金额。
# Heavy LST 的诞生:从 Enshrinement 到市场竞争 #
在说明 Heavy LST 如何诞生之前,需要先厘清一个常见的误解: Enshrined LST 不是以太坊协议自己发行一个「官方 stETH」,协议不会印代币。
「Enshrine」指的是: 让协议能够「看见」并管理质押的委托关系,使 LST 的铸造流程建立在协议认可的基础设施上,而非完全依赖外部智能合约。
今天的问题在哪里?
当你把 ETH 存入 Lido,整个委托关系只存在于 Lido 的智能合约里。以太坊协议只看到「有人质押了 ETH、启动了一个验证者」,但对于「谁是真正的资本提供者(你)」、「谁是实际的营运者(Lido 的节点)」完全无从得知。这让快速换营运者、让 LSP 之间能公平竞争、防止主导地位出现等目标都难以在协议层实现。
# Enshrinement 的解法:让协议看见委托关系 #
Remember me for faster sign in
Rainbow Staking 借鉴 Cosmos LSM 的设计,设想在协议层引入一个标准化的委托凭证物件,概念上像这样:
class Share:
amount: Gwei
owner: address # 资本提供者(Delegator)是谁
heavy_operator: address # 委托给哪个重型营运者
light_operator: address # 委托给哪个轻型营运者(可选)
有了这个结构,协议就能「看见」资本提供者与营运者的分离关系,进而支持:
# Heavy LST 的完整资本流动路径 #

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(例如:要求至少 20% 来自 DVT 节点、最多单一营运者持有 10%)
这个设计的关键在于:协议提供的是 标准化的底座(LSM Share 机制),任何 LSP 都可以在上面建立自己的产品。
LST 可信度成为竞争核心
在这个架构下, LSP 之间竞争的核心从费率转向 LST 可信度 — — 市场评估的是「这个 LSP 的营运者组成够不够多元、够不够抗罚没」。一个以 DVT 节点与独立质押者为基础的 LSP,其 LST 被市场认为更安全,自然吸引更多委托。协议不需要判断谁的节点「够去中心化」,市场与资本提供者的再委托选择会自行完成筛选。
轻型服务的目标不是经济安全,而是 抗审查性。它的安全性来自 Preference Entropy。

source: https://ethresear.ch/uploads/default/original/2X/d/d7dbff8196573f5476c3b4ed54e59b20532b1cf2.jpeg
上图是原文中的图, Perference Entropy 代表了地理位置上的乱度。为什么这很重要?因为位于不同地区、受不同法律管辖的节点,会观察到不同的 mempool 状态。就算某个国家的节点因法规过滤了特定交易,其他地区的节点仍然会把它们提交上来。独立散户的分散性,在这里从劣势变成了核心竞争力。
# Light LST:协议物件,而非市场产品 #
轻型资本提供者存入 ETH 后会获得 Light LST,但这种代币跟 Heavy LST 有本质区别:
LightETH-A,委托给营运者B 拿到的是 LightETH-B,两者不等价Barnabé 特别指出,以太坊其实已经有轻型服务的先例:同步委员会(Sync Committee)就是一个轮值的轻型服务,占全网发行量约 3.5%。差别在于同步委员会的服务类型(协助轻客户端同步)与 、轻型服务理想的服务类型(抗审查性)不同,但「协议用发行量激励轻型服务」的模式已经存在。
在 Rainbow Staking 文章中提到,轻型服务的输出(IL)该如何约束重型营运者,有两个选择方案:
Barnabé 在文章中倾向弱耦合的方案。不过,目前的 FOCIL 实作选择了强制约束的强耦合路线(但在 liveness 上保留了弱耦合的弹性)。
*以目前设计来说,light certificate 就是指 IL
聊完了理论框架,我们来看看轻型服务抗审查性的实作:Fork-choice enforced ILs(FOCIL,EIP-7805)。FOCIL 将在下半年的 Hegotá 升级中上线。
FOCIL 的设计非常精妙,它利用了一个 12 秒 slot 内的时间分段,让 IL 的建构与区块的建构 并行而非串行。我们摊开时间轴来看:
SlotN:
t = 0s— 新 slot 开始,接收上个 slot 的区块,确认链头。t = 0 ~ 8s — 16 个 IL Committee 成员各自扫描 mempool,建构并广播自己的 IL。(每份 IL 大小上限为 8 KiB)t = 9s — 「视图冻结截止点」。所有节点停止收录新的 IL,以自己当下已收到的 IL 集合为准。Slot N+1:
t = 0s — 区块提案者广播新区块(必须收入所有已收到的 IL )。t = 4s — 见证者截止投票。只对「有满足所有 IL 」的区块投票。若区块缺漏 IL 中的交易且不符合豁免条件,见证者会直接拒绝投票。
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这里的重点是 视图冻结截止点(t=9s)。为什么需要这个时间点?因为如果不强制在 t=9s 冻结视图,区块建构者(Builder) 就有可能在 t=11s 故意「遗忘」某些他不喜欢的 IL,声称网络延迟没收到,借此制造争议并绕过审查限制。有了这条死线,见证者(Attester)与区块建构者对「哪些 IL 是有效的」的认知就被强制对齐了。
所以回应上节的「强耦合 vs. 弱耦合」,FOCIL 在设计上不会有额外的奖励(强耦合),但在视图冻结时决定了要收入哪些 IL,有可能因为网络的延迟在视图冻结时只收到 10 份 IL,甚至完全没收到,而不会纠结于要收到完整的 16 份 IL 而造成整条链停摆。
与以往的提案不同,FOCIL 规定执行层(EL)与共识层(CL)必须深度协同工作,这也是实作上最复杂的地方。
如果这三个条件都满足却仍未纳入,EL 会回传INCLUSION_LIST_UNSATISFIED 给 CL,而 CL 就会拒绝这个区块。
看完 FOCIL 的细节,我们换个角度切入。Barnabé 在 2025 年 3 月发表的 Paths to SSF revisited 中点出一个关键:Rainbow Staking 在研究社群中越来越受重视,很大程度是因为它解开了 SSF 最难解的去中心化难题。
第一章提到的 3662 ETH 这个数字,是基于「全网 1/4 的 ETH 供应量全部质押」这个极端假设所推算出来的理论上限,用来说明 SSF 对去中心化带来的压力。但 Paths to SSF revisited 给出了一个更贴近现实的估算。
根据 2024 年的数据,全网约有 12,000 个节点,但约有 5,000 个节点并未链接到任何的见证子网络(attestation subnet),因此这些节点很有可能不是有质押的节点,所以我们可以假设质押节点约只有 7,000 个。如果这些节点能够充分整合资金,以 8,192 个席位的上限来算,每个席位平均只需要承担现行水准的质押量 — 最低门槛甚至可能维持在 32 ETH 附近。
然而,Barnabé 明确指出这是最乐观的情境。现实中,节点不一定会主动整合资金,加上更短 slot 时间(如 4 秒)的效能目标,需要的席位数可能远少于 8,192 个。在那种情况下, 最低进入门槛将超过 32 ETH,但具体会落在哪里,取决于节点整合的程度与效能目标的取舍。
重点是:现行的独立质押者不一定会被完全排除,但也无法保证都能留下, 而这个不确定性,正是路线选择的挑战之处。
过去的高 TPS 链大多选择直接限制验证者数量 — 人少好办事,但这与以太坊去中心化的初衷相违背。效能与去中心化一直是天平的两端。SSF 也面对同样的问题,而在验证者不分工的设计下,只有两条路可走:
Rainbow Staking 的四象限架构提供了一个全新思路: 验证最终确认(重型服务)和保障交易被收入(轻型服务)是两件截然不同的事,可以交给不同类型的参与者分别负责。
这个拆解让路线 B 的抗审查性漏洞有了填补的可能。Barnabé 在这篇文章中正式提出了 Light FOCIL。门槛极低,任何愿意运行节点的人都可以成为轻型服务。只要 16 位 IL Committee 成员中有一位诚实,抗审查性就能维持。
用一句话总结: 我们也许得不到 1 ETH 的验证者,但 Rainbow Staking 让我们可以得到 1 ETH 的交易收入者(includer)。
因此目前正向 路线 B + Rainbow Staking 移动。因为限制验证者数量的路线的最大风险是抗审查性下降, Light FOCIL 填补了这个漏洞。此外,Rainbow Staking 的重型层设计(LSM + DVT)让被排除在直接席位之外的独立质押者,仍然可以间接参与。而 Orbit 的复杂度严重被低估,时程太遥远,目前暂不考虑或等待有完整的设计。
没有 Rainbow Staking 的重型/轻型服务设计,路线 B 的去中心化论证就难以成立,SSF 的到来也可能遥遥无期。 Rainbow Staking 不只是 SSF 之后的理想终态,而是让 SSF 得以在合理时程内成立的必要前提。
Rainbow Staking 的底层变革,不只对核心开发者有影响。对于应用层的 DApp 开发者与整个 DeFi 生态系,也是底层逻辑的全面重构。
过去,DeFi 协议习惯使用单一的 stETH 作为底层抵押资产,因为它流动性最好、整合最广。但 Rainbow Staking 导入后,质押代币将分裂为两种截然不同的形态:
Heavy LST(重型流动质押代币)
Light LST(轻型质押凭证)
LightETH-Obol 绝对不等于 LightETH-SSV)。对开发者的实际冲击:
这不是「旧的 stETH 消失」,而是资产类型的分化与精细化。开发者必须为这两种资产设计完全不同的风险模型:
这个框架虽然愿景清晰,但也面临几个难以回避的挑战:
Rainbow Staking 的提出,标志着以太坊对一个根本性问题的重新思考:
共识机制的参与权,应该属于谁?
现行的「单体架构」把资本、硬件、技术能力三者绑在一起,让只有全部具备的人才能有意义地参与。这在设计上把「谁能参与」的问题交给了市场,而市场的答案,几乎永远是「资本最充裕的人」。
Rainbow Staking 选择了另一条路: 承认不同类型的参与者有不同的比较优势,并为每种优势设计对应的服务类型与激励机制。让专业机构的资本效率服务于重型层的安全性;让独立质押者的地理分散与多元偏好,服务于轻型层的抗审查性。两者不是竞争关系,而是互补的。
从 2023 年 Vitalik 的提问,到 2024 年 Barnabé 的四象限框架,再到 2026 年 FOCIL 的即将上链。这不只是工程上的最佳化,更是一套关于去中心化网络应当如何组织的设计哲学 — — 不是让所有人做同样的事,而是让每个人做自己最擅长的事,共同支撑一个更强健的整体。
Special thanks to
and Anton Cheng for reviewing and improving this post
参考资料
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