Validadores independentes são cruciais para a segurança, descentralização e resistência à censura do Ethereum. Eles executam nós distribuídos em todo o mundo e não podem ser facilmente influenciados. No entanto, enfrentam vários desafios-chave:

• [ ] Alto Limiar de Participação: O requisito de staking de 32 ETH é uma barreira significativa para muitos participantes potenciais.
• Custo de Oportunidade: O capital bloqueado é muito maior do que a perda potencial decorrente do mau comportamento do validador (ou seja, o corte).
• [ ] Liquidez Limitada: Os validadores independentes não podem facilmente apostar seu patrimônio e obter alavancagem enquanto operam seu validador.
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Para resolver esses problemas, propomos o protocolo SOLO, que suporta a cunhagem sem permissão de tokens de estaqueamento líquido (LSTs) para partes do estaque que provavelmente não serão perdidas, mesmo em caso de penalidades. Após a atualização Pectra, isso permite a cunhagem de até 96,1% do estaque, a menos que ocorram tanto um evento significativo de penalização quanto penalidades prolongadas por inatividade. Isso reduzirá o custo de entrada para validadores independentes para apenas 1,25 ETH. O protocolo também permite que os validadores independentes tomem emprestado de forma eficaz contra suas partes estacadas, de outra forma ilíquidas.

Nosso mecanismo cria um LST unificado e homogêneo em todos os validadores, sem depender de governança, hardware confiável (por exemplo, SGX) ou conjuntos de operadores com permissão. O protocolo utiliza o EIP-7002 da Pectra (permitindo retiradas da camada de consenso acionadas pela camada de execução) e o EIP-7251 (aumentando a flexibilidade do limite de estaqueamento para validadores multinode ajustando o “saldo efetivo máximo”). Os validadores simplesmente precisam enviar suas credenciais de retirada para o protocolo.

Para neutralizar os custos reduzidos que poderiam surgir de um ataque de 51% ao Ethereum e evitar que qualquer validador único obtenha dominação, o protocolo emprega um mecanismo econômico anti-centralização. Isso limita dinamicamente a alavancagem alcançável, prejudicando desproporcionalmente os grandes validadores, com o objetivo de evitar que qualquer entidade única obtenha controle excessivo sobre o Ethereum.

Antecedentes

O protocolo do Ethereum usa dois tipos de incentivos negativos para os validadores: penalidades e slashing. Os validadores que deixam de cumprir deveres de comitê de prova ou sincronização são penalizados. Essas penalidades são relativamente brandas, permitindo que os validadores se recuperem de um dia de inatividade e cerca de um dia de operação normal.

No entanto, o slashing é muito mais severo. Aplica-se a violações sérias do protocolo, como propor ou provar múltiplos blocos para o mesmo slot. Essa penalidade consiste em quatro partes:

• [ ] Penalidade inicial: Após a atualização do Pectra, isso resultará em uma redução de 1 ETH para cada 4096 ETH de saldo efetivo. Para um validador com 32 ETH, a perda será de 0,00781 ETH.
• Penalidade de correlação para eventos de corte em grande escala: Isso é tipicamente zero, mas se um terço ou mais do total de ETH estacado for cortado dentro de 18 dias antes ou depois do corte do validador, a penalidade poderia esgotar todo o saldo do validador. No caso de uma redução de 1% no total de ETH estacado, um validador de 32 ETH poderia perder até 0,96 ETH em penalidades de correlação.
• [ ] Penalidades perdidas na prova: O Ethereum invalidará automaticamente todas as provas de um validador punido até que elas estejam em estado de saque, o que ocorre após 8192 épocas. Para os validadores de 32 ETH de hoje, essa penalidade equivale a 0,0564 ETH.
• [ ] Multa por omissão inativa: Se a cadeia não tiver sido finalizada, um validador punido incorrerá em custos adicionais. Um validador de 32 ETH sofrerá uma perda de 0,0157 ETH por perder 128 épocas.
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Se o ETH total apostado for reduzido em até 1% e as omissões inativas não excederem 128 épocas, um validador de 32 ETH poderia sofrer uma perda de até aproximadamente 1,04 ETH, que é apenas cerca de 3,25% do seu saldo.

Isso significa que, exceto em eventos especiais de redução em grande escala, a maioria dos ETH mantidos por um único validador independente não está em risco, mesmo que o validador se envolva em conduta arbitrária.

Trabalho Anterior

Neste contexto, muitos projetos têm explorado a prática de Tokens de Estaqueamento Líquido (LST):

• [ ] Justin Drake propôs um mecanismo de LST para validadores independentes que depende de hardware confiável (SGX) para evitar penalidades de slashing.
• [ ] Dankrad Feist introduziu um sistema de estaqueamento em duas camadas com camadas separadas para fundos penalizados e não penalizados.
• O Lido permite que os detentores de ETH 'emprestem' sua ETH para os operadores de nós sem que esses operadores apropriem-se dos fundos. Seu 'módulo de estaca comunitária' suporta a participação sem permissão para stakers independentes que garantem colateral.
• Rocket Pool permite que validadores independentes emprestem até 24 ETH para cada 8 ETH fornecidos. No entanto, eles também devem estacar tokens RPL (pelo menos 10% do valor emprestado) e compartilhar as recompensas do validador proporcionalmente.
• [ ] frxETH permite que validadores individuais e anônimos emprestem até 24 ETH para cada 8 ETH fornecido, mas o ETH emprestado só pode ser usado para criar novos validadores.
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Vantagens exclusivas da SOLO para validadores independentes:

• [ ] Permite que os validadores criem validadores com apenas 1,25 ETH.
• Ele suporta a cunhagem de um único LST homogêneo para qualquer validador sem depender de hardware confiável, governança, um conjunto autorizado de operadores ou apostar tokens adicionais.
• [ ] Ele compensa os detentores de LST pelo valor temporal do ETH e o risco de dívidas ruins por meio de taxas de financiamento baseadas no mercado.
• [ ] Nenhuma alteração no Ethereum é necessária além das atualizações do Pectra, EIP-7002 e EIP-7251.
• [ ] Ele compensa dinamicamente os riscos potenciais de um ataque de 51% ao Ethereum, usando um mecanismo que impede desproporcionalmente que os grandes validadores acumulem participações excessivas.
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Visão geral do protocolo

Esse mecanismo se inspira em sistemas de stablecoin sintética como o RAI. Os operadores de nós agem como mutuários, cunhando um Token de Estaqueamento Líquido (LST) chamado SOLO contra o ETH apostado pelos validadores, enquanto os detentores de SOLO atuam como credores. Se a dívida do SOLO de um validador em relação à sua aposta se tornar muito alta, eles serão liquidados e forçados a sacar. As taxas de financiamento dinâmicas compensam os detentores de SOLO pelo valor temporal do ETH subjacente e pelo risco de dívidas ruins, mantendo o preço do token próximo a 1 ETH.

O protocolo define uma taxa de empréstimo-valor (LTV), em que o colateral para o empréstimo é o saldo efetivo do validador na camada de consenso do Ethereum, que muda dinamicamente devido ao SOLO minting, financiamento, penalidades ou recompensas do validador. O limiar de liquidação é menor do que o LTV permitido máximo e é inferior a 100%.

Estimamos que o LTV máximo seja de 96,1%, com o limiar de liquidação em 96,4%.

Cunhagem e Queima

Para criar SOLO, o credencial de retirada de um validador deve apontar para um contrato de agente controlado pelo protocolo. O operador pode registrar o validador chamando a função de registro. Em seguida, o operador pode criar SOLO para o validador chamando a função de criação. O protocolo também fornece um método “deploy” para transferir atomicamente 32 ETH do chamador, criar um novo validador através do contrato de depósito do Ethereum, definir o credencial de retirada para o contrato de agente, registrá-lo e criar SOLO em uma transação.

Para saques, os operadores iniciam uma saída total acionando uma saída voluntária na camada de consenso ou chamando a função de saque. Saques parciais só podem ser acionados por saque, garantindo que o limite de liquidação não seja alcançado. Semelhante à liquidação, essas ações dependem do EIP-7002. Após a conclusão do saque, o operador chama a função de Reivindicação para receber ETH da participação.

Estaqueamento Líquido e Penalização

Quando a taxa de colateral de um validador cai abaixo de 1, eles se tornam elegíveis para a liquidação, e a liquidação ocorre quando seu LTV excede o limite de liquidação. Uma vez que as condições são atendidas, qualquer pessoa pode acionar o processo de liquidação chamando o método de liquidação no validador. Esta chamada aciona a retirada do validador. Após a retirada ser concluída, o contrato leiloa os ETH recebidos para os detentores de SOLO para pagar a dívida do validador. Qualquer excesso de ETH pode ser devolvido ao validador (ou retido pelo protocolo como taxa de liquidação). Além da compensação por redução, os detentores de SOLO assumem o risco de má dívida. No final do processo de redução, o protocolo recebe qualquer ETH apostado restante do validador penalizado. O protocolo então leiloa os ETH para SOLO para pagar a dívida do validador reduzido, o que segue um processo semelhante à liquidação.

Taxas de Financiamento

Propomos uma taxa de financiamento dinâmica e baseada no mercado. Os minters SOLO (devedores) pagam esta taxa aos detentores de SOLO (credores). Ele funciona aumentando proporcionalmente a dívida, e os detentores de SOLO se beneficiam por meio de rebase contínua de tokens (semelhante ao stETH do Lido). Se o preço do SOLO cair abaixo de 1 ETH, a taxa de financiamento aumenta, tornando o SOLO mais atraente para manter. Por outro lado, se o preço do SOLO subir acima de 1 ETH, a taxa de financiamento diminui, reduzindo a atratividade de manter o SOLO. Em casos extremos em que o SOLO permanece abaixo de 1 ETH por um período prolongado, a taxa de financiamento acabará subindo para um nível que faz com que todas as posições sejam liquidadas. A alíquota pode ser limitada a 0%, sem reajuste negativo.

Para evitar o desacoplamento prolongado, o protocolo permite a cunhagem infinita de SOLO numa proporção de 1:1 contra ETH nativo, desde que a taxa de financiamento seja de 0%. Qualquer pessoa pode trocar SOLO por ETH em uma base de 1:1 nessas condições. Esta reserva de ETH deve ser esgotada antes que a taxa de financiamento possa subir acima de 0%.

Na prática, qualquer aumento nos retornos do protocolo pode desencadear um aumento na demanda por SOLO, o que, por sua vez, eleva a taxa de financiamento. O oposto também é verdadeiro. Com limites inferiores, este mecanismo de autoequilíbrio se torna mais eficiente. No entanto, o SOLO permite que os validadores implantem fundos emprestados em oportunidades de maior rendimento enquanto continuam a operar seus validadores. Se esses retornos, combinados com as recompensas dos validadores, excederem o custo de capital, isso pode ser uma estratégia potencialmente lucrativa.

Validador (Mecanismo Anti-Centralização)

Esta solução adota um modelo de empréstimo instantâneo, permitindo que os usuários implantem diretamente validadores via DEXs e serviços de empréstimo instantâneo. Com um LTV máximo de 96,1%, o valor mínimo necessário é de aproximadamente 1,25 ETH, reduzindo significativamente o custo para os validadores independentes.

Ao reduzir o custo de criação de validadores, o protocolo promove a descentralização e um aumento de pequenos validadores. No entanto, também pode reduzir o custo de acumular grandes participações, o que poderia até representar um risco para o Ethereum em caso de um ataque de 51% bem-sucedido. Enquanto, teoricamente, tanto os atacantes quanto os usuários honestos podem se beneficiar desse protocolo, os atacantes que conspiram podem ter mais probabilidade de explorar essa vantagem de forma eficaz. Para mitigar esse risco, propomos um mecanismo antidescentralização: um ajuste dinâmico de alavancagem que reduz automaticamente o LTV máximo à medida que a participação do protocolo no total de ETH apostado cresce.

Considere o “LTV marginal” de um único validador — a relação entre a quantidade de SOLO criado para cada nova unidade de ETH estacada como garantia. Para quem ainda não usou o protocolo, seu LTV marginal é igual ao LTV máximo. Mas para quem já usou o protocolo (especialmente participantes em grande escala), o cálculo é diferente. Devido ao mecanismo anti-centralização, cada unidade adicional de garantia depositada aumenta o LTV de toda a sua participação, o que requer que eles depositem garantias adicionais para suportar todas as suas dívidas SOLO existentes. Isso significa que o LTV marginal para grandes validadores é na verdade menor do que o de validadores menores. Os usuários que já usaram uma grande quantidade de garantias enfrentam um LTV marginal mais baixo em comparação com usuários menores. O gráfico abaixo ilustra os dois efeitos do mecanismo anti-centralização. A linha vermelha representa o LTV marginal para pequenos estacadores usando SOLO como uma função da porcentagem total estacada usando SOLO. A linha azul mostra o LTV marginal para estacadores que já controlam metade do fornecimento de SOLO.

Importante, este mecanismo não depende de quaisquer mecanismos anti-sybil baseados em identidade. Os atacantes não podem evitá-lo distribuindo suas participações entre vários validadores ou consolidando uma grande quantidade de ETH em um único validador. Este mecanismo anti-centralização fornece um desincentivo econômico para grandes stakers acumularem ações via SOLO.

SOLO aborda os principais desafios enfrentados pelos validadores independentes: altas barreiras de entrada e liquidez limitada para seus ativos estacados. Em resumo, acreditamos que esse mecanismo pode tornar a validação solo mais atraente.

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