Os 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:

• [ ] Limiar de Participação Elevado: O requisito de estaca de 32 ETH é uma barreira significativa para muitos potenciais participantes.
• [ ] Custo de Oportunidade: O capital bloqueado é muito maior do que a potencial perda devido a comportamento inadequado do validador (ou seja, corte).
• [ ] Liquidez Limitada: Os validadores independentes não podem facilmente apostar o seu capital e obter alavancagem enquanto operam o seu validador.
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Para resolver esses problemas, propomos o protocolo SOLO, que suporta a criação sem permissão de tokens de aposta líquida (LSTs) para partes da aposta que dificilmente serão perdidas, mesmo no caso de penalizações. Após a atualização do Pectra, isso permite a criação de tokens para até 96,1% da aposta, 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 validadores independentes tomem emprestado de forma eficaz contra suas partes da aposta, que de outra forma seriam ilíquidas.

O nosso mecanismo cria uma LST unificada e homogénea em todos os validadores, sem depender de governança, hardware de confiança (por exemplo, SGX) ou conjuntos de operadores com permissão. O protocolo aproveita o EIP-7002 da Pectra (permitindo levantamentos da camada de consenso desencadeados pela camada de execução) e o EIP-7251 (aumentando a flexibilidade do limite de aposta para validadores de vários nós, ajustando o "saldo efetivo máximo"). Os validadores apenas precisam de submeter as suas credenciais de levantamento ao protocolo.

Para contrariar os custos reduzidos que podem surgir de um ataque de 51% ao Ethereum e evitar que um único validador ganhe predominância, o protocolo utiliza um mecanismo econômico anti-centralização. Isso limita dinamicamente a alavancagem alcançável, prejudicando desproporcionalmente os grandes validadores, com o objetivo de evitar que uma única entidade tenha controle excessivo sobre o Ethereum.

Background

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

No entanto, o corte é muito mais severo. Aplica-se a violações graves do protocolo, como a proposição ou prova de múltiplos blocos para o mesmo slot. Esta penalidade consiste em quatro partes:

• [ ] Penalidade inicial: Após a atualização Pectra, isso resultará em um corte de 1 ETH para cada 4096 ETH de saldo efetivo. Para um validador de 32 ETH, a perda será de 0,00781 ETH.
• [ ] Penalidade de correlação para grandes eventos de penalização: Normalmente é zero, mas se um terço ou mais do ETH apostado total for penalizado dentro de 18 dias antes ou depois da penalização do validador, a penalidade poderá esgotar todo o saldo do validador. No caso de uma redução de 1% no ETH apostado total, um validador de 32 ETH poderá perder até 0,96 ETH em penalidades de correlação.
• [ ] Penalidades de prova perdidas: O Ethereum invalidará automaticamente todas as provas de um validador punido até que estejam num estado retirável, que ocorre após 8192 épocas. Para os validadores de 32 ETH de hoje, esta penalidade equivale a 0,0564 ETH.
• [ ] Penalidade por omissão inativa: Se a cadeia não tiver sido finalizada, um validador penalizado incorre 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 apostado total for reduzido em até 1% e as omissões inativas não excederem 128 épocas, um validador de 32 ETH poderá sofrer uma perda de até aproximadamente 1,04 ETH, o que representa apenas cerca de 3,25% do seu saldo.

Isso significa que, exceto por eventos massivos de redução, a maioria dos ETH detidos 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 Estaca Líquida (LST):

• [ ] Justin Drake propôs um mecanismo LST para validadores independentes que depende de hardware confiável (SGX) para evitar penalidades de corte.
• Dankrad Feist introduziu um sistema de estaca de dois níveis com camadas separadas para fundos cortados e não cortados.
• [ ] A Lido permite que os detentores de ETH "emprestem" seus ETH para operadores de nós sem que esses operadores desviem os fundos. Seu "módulo de aposta da comunidade" suporta a participação sem permissão para apostadores independentes que oferecem garantia.
• [ ] A Rocket Pool permite que os validadores independentes emprestem até 24 ETH para cada 8 ETH que fornecem. No entanto, também devem apostar tokens RPL (pelo menos 10% do valor emprestado) e partilhar proporcionalmente as recompensas dos validadores.
• [ ] frxETH permite que validadores anônimos individuais peguem emprestado até 24 ETH para cada 8 ETH que fornecem, mas o ETH emprestado só pode ser usado para criar novos validadores.
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Vantagens Únicas da SOLO para Validadores Independentes:

• Permite que os validadores criem validadores com apenas 1,25 ETH.
• Ele suporta a criação de uma única LST homogênea para qualquer validador sem depender de hardware confiável, governança, um conjunto de operadores permissionados ou estacar tokens adicionais.
• [ ] Compensa os detentores de LST pelo valor temporal do ETH e pelo risco de dívida ruim através de taxas de financiamento baseadas no mercado.
• [ ] Não são necessárias alterações no Ethereum, exceto as atualizações 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 grandes validadores acumulem apostas excessivas.
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Visão Geral do Protocolo

Este mecanismo inspira-se em sistemas de stablecoin sintéticos como o RAI. Os operadores de nó atuam como mutuários, cunhando um Liquid Staking Token (LST) chamado SOLO contra o ETH apostado pelos validadores, enquanto os detentores SOLO servem como credores. Se a "dívida" SOLO de um validador em relação à sua participação se tornar demasiado elevada, este será liquidado e forçado a retirar-se. As taxas de financiamento dinâmicas compensam os detentores de SOLO pelo valor temporal do ETH subjacente e pelo risco de dívida incobrável, mantendo o preço do token próximo de 1 ETH.

O protocolo define uma relação empréstimo-valor (LTV), onde a garantia para o empréstimo é o saldo efetivo do validador na camada de consenso Ethereum, que muda dinamicamente devido à emissão de SOLO, financiamentos, penalidades ou recompensas do validador. O limiar de liquidação é inferior à relação LTV máxima permitida e é inferior a 100%.

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

Cunhagem e Queima

Para criar SOLO, a credencial de saque 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, implantar um novo validador através do contrato de depósito do Ethereum, definir a credencial de saque para o contrato de agente, registrá-lo e criar SOLO em uma transação.

Para levantamentos, os operadores iniciam uma saída completa ao desencadear uma saída voluntária na camada de consenso ou ao chamar a função de retirada. Os levantamentos parciais só podem ser desencadeados por retirada, garantindo que o limiar de liquidação não seja atingido. Semelhante à liquidação, essas ações dependem do EIP-7002. Após o levantamento ser concluído, o operador chama a função de Reivindicação para receber ETH da aposta.

Aposta líquida e Redução

Quando a relação de garantia de um validador cai abaixo de 1, eles se tornam elegíveis para 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 liquidate no validador. Essa chamada aciona a retirada do validador. Após a conclusão da retirada, o contrato leiloa os ETH recebidos para os detentores de SOLO para pagar a dívida do validador. Qualquer ETH excedente pode ser devolvido ao validador (ou retido pelo protocolo como taxa de liquidação). Além da compensação por redução, os detentores de SOLO suportam o risco de dívida ruim. No final do processo de redução, o protocolo recebe qualquer ETH apostado restante do validador penalizado. O protocolo, em seguida, leiloa o 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 emissores de SOLO (devedores) pagam esta taxa aos detentores de SOLO (credores). Funciona aumentando proporcionalmente a dívida, e os detentores de SOLO beneficiam através de um rebase contínuo de tokens (semelhante ao stETH da Lido). Se o preço do SOLO cair abaixo de 1 ETH, a taxa de financiamento aumenta, tornando o SOLO mais atrativo de 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 permaneça abaixo de 1 ETH por um período prolongado, a taxa de financiamento acabará por subir para um nível que cause a liquidação de todas as posições. A taxa pode ser limitada a 0%, sem ajuste negativo.

Para evitar o desacoplamento prolongado, o protocolo permite a criação infinita de SOLO numa proporção de 1:1 em relação ao ETH nativo, desde que a taxa de financiamento seja de 0%. Qualquer pessoa pode trocar SOLO por ETH numa base de 1:1 nessas condições. Essa 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, aumenta a taxa de financiamento. O oposto também é verdadeiro. Com limites mais baixos, esse mecanismo de autoequilíbrio se torna mais eficiente. No entanto, o SOLO permite que os validadores implementem fundos emprestados em oportunidades de maior rendimento enquanto continuam operando seus validadores. Se esses retornos, combinados com as recompensas dos validadores, excederem o custo de capital, essa pode ser uma estratégia potencialmente lucrativa.

Validador (Mecanismo Anti-Centralização)

Esta solução adota um modelo de empréstimo relâmpago, permitindo que os usuários implantem diretamente validadores via DEXs e serviços de empréstimo relâmpago. Com um LTV máximo de 96,1%, o valor mínimo necessário é de aproximadamente 1,25 ETH, reduzindo significativamente o custo para 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 acumulação de grandes participações, o que poderia representar um risco para o Ethereum em caso de um ataque bem-sucedido de 51%. Embora, em teoria, tanto os atacantes quanto os usuários honestos possam se beneficiar desse protocolo, os atacantes em conluio podem ser mais propensos a explorar efetivamente essa vantagem. Para mitigar esse risco, propomos um mecanismo de anti-centralização: um ajuste dinâmico de alavancagem que automaticamente reduz 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 proporção da quantidade de SOLO cunhada para cada nova unidade de ETH apostada como garantia. Para quem ainda não usou o protocolo, o 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 sua aposta inteira, o que exige que eles depositem garantias adicionais para suportar toda a sua dívida existente de SOLO. Isso significa que o LTV marginal para grandes validadores é na verdade menor do que o de validadores menores. Usuários que já usaram uma grande quantidade de garantias enfrentam um LTV marginal menor 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 apostadores usando SOLO como uma função da porcentagem total apostada usando SOLO. A linha azul mostra o LTV marginal para apostadores que já controlam metade do fornecimento de SOLO.

Importante, este mecanismo não depende de nenhum mecanismo anti-sybil baseado em identidade. Os atacantes não o podem contornar distribuindo as suas participações por vários validadores ou consolidando uma grande quantidade de ETH num único validador. Este mecanismo anti-centralização fornece um desincentivo económico 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 apostados. Em resumo, acreditamos que esse mecanismo pode tornar a validação solo mais atraente.

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