本篇文章內容由AI與作者共同編寫,最終的產出由作者審閱及潤飾
2022 年 The Merge 之後,以太坊正式進入了 PoS 的時代。隨後這幾年,以太坊生態呈現爆炸性成長,為了達到更快的最終確定性,同時兼顧去中心化,研究社群提出了許多方案。今天想來聊聊以太坊最新質押機制的設計-Rainbow Staking。

The Merge 之後,任何人只要質押 32 ETH,就能啟動一個驗證者。這個設計中驗證者是一個「單體架構(Monolith)」,包辦以下所有任務:
這設計一開始看似簡單直觀,但隨著以太坊的野心越來越大,「一個驗證者做所有事」的架構遇到了兩個難以迴避的系統性瓶頸。
# 瓶頸一:效能與硬體的物理極限 #
以太坊下一個重大目標是 SSF(Single-Slot Finality(*)):一個 slot(12 秒)就完成最終確認,而不是現在的 2 個 epoch(12.8 分鐘)。
SSF 的核心技術挑戰在於簽名聚合。目前全網有超過 100 萬個活躍驗證者,要在 12 秒內聚合這麼多 BLS 簽名,對網路頻寬與計算資源都是幾乎不可能的要求。目前研究人員提出的解法是:將每個 slot 的有效簽名者上限控制在約 8,192 個(參考 Sticking to 8192 signatures…),使得聚合能在時限內完成。
但這帶來了嚴重的代價:
假設質押量目標 = ETH 總供應量的 1/4 ≈ 3000 萬 ETH
每個 SSF 席位需要: 3000 萬 ÷ 8192 ≈ 3662 ETH(約 800 萬美元)
這個門檻直接把絕大多數的家用節點與獨立質押者排除在外。追求效能的代價,是去中心化的倒退。
*上一篇文章有提到目前偏向的設計是 3SF 而不是 SSF,不過在研究者論壇裡,大家都還是習慣使用 SSF 來代表新一代的快速最終性,而 3SF 比較像是 SSF 的一種實作方式。因此,這裡會寫 SSF,後面提到 SSF 也是一樣的意思。
# 瓶頸二:資本壟斷與 LST 的威脅 #
32 ETH 的質押門檻本來就不是每個人都負擔得起。於是市場自然催生出了 Liquid Staking Protocol(LSP,流動質押協議)來解決這個問題:使用者不需要湊足 32 ETH,只需要把任意數量的 ETH 存入 Lido 等協議,由協議統一彙集資金、委託給節點營運者進行質押。作為回報,使用者會拿回等值的 LST(流動質押代幣,如 stETH)。
LST 的出現讓資本利用效率大幅提升 — 使用者的 ETH 一邊在幫網路質押賺取獎勵,同時手上的 stETH 還可以拿去 DeFi 借貸、提供流動性,等於同一筆資金同時做了兩件事。這對散戶來說極具吸引力。
這創造了一種雙重中心化:
當某個 LST 的市占率足夠高,它實際上已取代 ETH 成為以太坊生態的「儲備資產」,這威脅了 ETH 的貨幣地位,例如:stETH 持有者透過投票,決定都不投票甚至都不出塊,這樣就會威脅到原本以太網路的穩定性。
SSF 帶來的高門檻與 LST 帶來的中心化,這兩大瓶頸構成了後續所有設計變革的出發點。
2023 年 10 月,Vitalik 發表了一篇文章。他並沒有直接給出上述瓶頸的技術解法,而是更根本地點出了一個問題:
如果大多數 ETH 持有者不願意親自跑節點,他們還能對網路做出什麼「有意義的貢獻」?
要理解為什麼資本提供者(Delegator)必須做有意義的事,Vitalik 用了一個假設來說明「如果資本提供者只是被動提供資本」為什麼對網路安全是沒有幫助的。
# 先設定前提:一個「幾乎完美」的 LSP 世界 #
假設以太坊協議把罰沒(slashing)上限縮減至 2 ETH,可以想像 Rocket Pool 也會把節點營運者(Node Operator)的最低保證金降至 2 ETH,因為這樣做,營運一個節點的門檻更低了,就可以吸引更多節點加入。這樣一來,如果節點營運者作弊把保證金都罰完了,資本提供者的資金也不會受損。
在這個世界裡,rETH 本質上等同於有利息的 ETH,持有它幾乎沒有任何額外風險。結果就是:ETH 持有者都會把資金存進 Rocket Pool,要麼成為節點營運者(自己出 2 ETH 保證金、接受大量委託資金),要麼持有 rETH(純被動收益)。
在這個假設之下,攻擊者要取得全網 1/3 的質押量需要花多少錢?
資本提供者只有出錢,而實際有投票權的是節點營運者,所以攻擊者只需要取得節點營運者保證金的 1/3。計算如下:
文章中假設以太坊總供應量約 1 億 ETH
Rocket Pool 的保證金比例為 2:32(節點營運者出 2 ETH、委託資金出 30 ETH)
→ 每 32 ETH 的質押量中,只有 2 ETH 是節點營運者的保證金
→ 節點營運者保證金佔全網 ETH 的比例 = 2/32 = 6.25%
→ 全網節點營運者保證金總量 = 1 億 × 6.25% = 6.25M ETH
攻擊者要取得 1/3 的投票權:
→ 攻擊成本 = 6.25M ETH × 1/3 ≈ 2.08M ETH
# 對照情境:如果根本沒有資金委託的行為呢?#
現在想像另一個世界:不存在任何 LSP 或資金委託機制,但我們把最低質押門檻從 32 ETH 直接降到 2 ETH,同時把全網可質押的 ETH 總量硬性上限到 6.25M ETH。
這個世界的攻擊成本是多少?攻擊者要取得全網 1/3 的質押量,同樣需要 2.08M ETH — — 跟有資金委託的世界一模一樣。
# 結論:資金委託成為「Rube Goldberg Machine」#
從純粹的安全性角度來看,這兩個世界沒有任何區別。資金委託機制的存在,既沒有讓鏈更安全,也沒有讓攻擊更困難,但衍生出一套複雜的 LSP 生態。如果資本提供者只是被動提供資本而不做任何其他事,就只是一台 Rube Goldberg Machine(魯布·戈德堡機關):用一套精心設計的複雜裝置,最終做了一件用更簡單的方式也能辦到的事。
這篇文章不是在主張「取消 LSP」,而是提出底層設計的缺陷:資本提供者必須被賦予某種真正影響協議運作的能力 — 否則他們的存在只是製造複雜度,沒有帶來對應的安全或去中心化收益。 這正是 Vitalik 接下來要探討的核心問題。
Vitalik 提出了兩個方向:
在原文 Vitalik 也說:Token voting governance sucks。這種委託選擇權,本質上仍是一種 token 投票,而 token 投票治理有已知的缺陷。這也是為什麼他認為單靠委託選擇權還不夠,必須搭配輕型共識參與才能真正發揮作用。
2. 輕型共識參與(Consensus Participation):這是更關鍵的想法。他提出了幾種「小質押者角色」:
這些設計有三個共同特徵:不需要每個 slot 都參與、不承擔罰沒風險、不需要全節點(甚至可以用瀏覽器外掛實現)。共同目標是防止節點營運者的 51% 多數進行交易審查。不過,Vitalik 的文章最終沒有給出一個解法,比較是像點出了這個問題,提出了一些有可能的解決方案。
2024 年 2 月,EF 研究員 Barnabé Monnot 發表了《Unbundling staking: Towards rainbow staking》。這篇文章建立在 Vitalik 的基礎上,把散落的想法整合成了一個完整的框架。
以軟體工程來類比,其核心主張為:當一個單體應用變得太龐大複雜,就把它拆成微服務(Microservices),每個服務只專心做一件事,透過標準介面溝通,系統反而更穩定。Rainbow Staking 對以太坊共識層做的,正是同樣的事。
這篇文章的設計可以分成四個維度來理解:
① 架構:從「雙層」到「四象限」
Vitalik 主要構想是「重型 / 輕型」雙層。Barnabé 則徹底將它微服務化,在基礎協議層面將「營運者(Operator)」與「資本提供者(Delegator)」分開。這讓資本提供與技術維運這兩個角色正式解耦。
② 發行曲線:從直覺描述到 2-D MVI
Vitalik 的版本僅初步討論了為輕重兩層設定不同回報率的可能性。Barnabé 將總發行量拆分為重型服務曲線與輕型服務曲線,讓協議根據各角色的參與比例動態調整收益。同時多定義了「輕型 LST」– 一種不可互換的協議物件,有別於目前市場上的 LST 衍生品。

③ 執行權的剝離:整合 APS 概念
Vitalik 的版本仍假定驗證者需要出塊(Propose)與見證(Attest)。Barnabé 則進一步將「執行服務(Execution Services)」從共識驗證中分開,把這兩個服務解耦,往見證者與出塊者分離(Attester-Proposer Separation, APS)的設計更前進了一步。
④ 輕型質押者的職責落實:IL 的正式綁定
Barnabé 明確將 「抗審查性」定義為輕型服務的核心產出,並將 IL 機制(現今的 FOCIL)與輕型質押者的職責正式綁定,讓輕節點專心扮演反審查守門員。
Rainbow Staking 沿著兩個維度切割質押機制:

# 定位:網路的經濟最終性基石 #
重型服務的核心是 Gasper — 以太坊的共識機制,結合了 FFG(Casper Finality)最終確認與 LMD-GHOST 鏈頭選擇。它負責回答那個最根本的問題:「哪條鏈是真的?」
Gasper 的安全性建立在罰沒機制上:若營運者試圖破壞 FFG 安全性(例如雙重投票),其全部質押將被協議銷毀。
重型服務需要:
# 誰適合參與? #

可以想像專業機構會是重型服務的主力,他們有規模化的基礎設施,對於資本的管理也有經驗。
而獨立質押者(Solo Staker)若想加入,則可透過以下兩種機制參與:
機制一:部分抵押池(Partial Pool):
借鑑 Cosmos LSM(Liquid Staking Module)的設計,讓營運者不需自備全額質押,由資本提供者補足差額。參考 Rocket Pool 1:3(營運者 8ETH,資本提供者 24 ETH)與 LSM 的預設是 1:250,Barnabé 取了中間值 1:100。委託關係記錄的 LSM Share:
營運者自備: ~36 ETH(保證金,若出問題優先被罰沒)
資本提供者提供: ~3626 ETH(委託,受部分保護)
合計: ~3662 ETH → 取得一個 SSF 席位
機制二:DVT(Distributed Validator Technology)
DVT 讓多個小額節點透過門檻簽名(Threshold Signature) 共同組成一個「虛擬營運者」,對協議對外呈現為單一驗證者:

原始的 BLS 私鑰被拆分成多個「金鑰片段(key shares)」分散給各節點,任何 N/M 個節點同意就能產生有效簽名,沒有任何單一節點持有完整私鑰。這解決了兩個問題:單點故障(部分節點離線仍可運作)與私鑰洩漏風險。
DVT 池內部各節點的最低質押要求,目前協議層沒有統一規定,在質押金額的高低上有以下的取捨:
Rainbow Staking 的態度是:這個問題可以先交給 LSP 在市場層解決 — LSP 為了維護 LST 可信度,會自行設計 DVT 池的准入規則(例如要求每個節點至少抵押一定金額作為保證金)。協議只需提供基礎設施讓 DVT 在技術上可行,不需要強制規定每個節點的最低金額。
# Heavy LST 的誕生:從 Enshrinement 到市場競爭 #
在說明 Heavy LST 如何誕生之前,需要先釐清一個常見的誤解:Enshrined LST 不是以太坊協議自己發行一個「官方 stETH」,協議不會印代幣。
「Enshrine」指的是:讓協議能夠「看見」並管理質押的委託關係,使 LST 的鑄造流程建立在協議認可的基礎設施上,而非完全依賴外部智能合約。
今天的問題在哪裡?
當你把 ETH 存入 Lido,整個委託關係只存在於 Lido 的智能合約裡。以太坊協議只看到「有人質押了 ETH、啟動了一個驗證者」,但對於「誰是真正的資本提供者(你)」、「誰是實際的營運者(Lido 的節點)」完全無從得知。這讓快速換營運者、讓 LSP 之間能公平競爭、防止主導地位出現等目標都難以在協議層實現。
# Enshrinement 的解法:讓協議看見委託關係 #
Rainbow Staking 借鑑 Cosmos LSM 的設計,設想在協議層引入一個標準化的委託憑證物件,概念上像這樣:
class Share:
amount: Gwei
owner: address # 資本提供者(Delegator)是誰
heavy_operator: address # 委託給哪個重型營運者
light_operator: address # 委託給哪個輕型營運者(可選)
有了這個結構,協議就能「看見」資本提供者與營運者的分離關係,進而支援:
# Heavy LST 的完整資本流動路徑 #

這個設計的關鍵在於:協議提供的是標準化的底座(LSM Share 機制),任何 LSP 都可以在上面建立自己的產品。
LST 可信度成為競爭核心
在這個架構下,LSP 之間競爭的核心從費率轉向 LST 可信度 — — 市場評估的是「這個 LSP 的營運者組成夠不夠多元、夠不夠抗罰沒」。一個以 DVT 節點與獨立質押者為基礎的 LSP,其 LST 被市場認為更安全,自然吸引更多委託。協議不需要判斷誰的節點「夠去中心化」,市場與資本提供者的再委託選擇會自行完成篩選。
輕型服務的目標不是經濟安全,而是抗審查性。它的安全性來自 Preference Entropy。

上圖是原文中的圖, Perference Entropy 代表了地理位置上的亂度。為什麼這很重要?因為位於不同地區、受不同法律管轄的節點,會觀察到不同的 mempool 狀態。就算某個國家的節點因法規過濾了特定交易,其他地區的節點仍然會把它們提交上來。獨立散戶的分散性,在這裡從劣勢變成了核心競爭力。
# Light LST:協議物件,而非市場產品 #
輕型資本提供者存入 ETH 後會獲得 Light LST,但這種代幣跟 Heavy LST 有本質區別:
Barnabé 特別指出,以太坊其實已經有輕型服務的先例:同步委員會(Sync Committee)就是一個輪值的輕型服務,佔全網發行量約 3.5%。差別在於同步委員會的服務類型(協助輕客戶端同步)與 、輕型服務理想的服務類型(抗審查性)不同,但「協議用發行量激勵輕型服務」的模式已經存在。
在 Rainbow Staking 文章中提到,輕型服務的輸出(IL)該如何約束重型營運者,有兩個選擇方案:
Barnabé 在文章中傾向弱耦合的方案。不過,目前的 FOCIL 實作選擇了強制約束的強耦合路線(但在 liveness 上保留了弱耦合的彈性)。
*以目前設計來說,light certificate 就是指 IL
聊完了理論框架,我們來看看輕型服務抗審查性的實作:Fork-choice enforced ILs(FOCIL,EIP-7805)。FOCIL 將在下半年的 Hegotá 升級中上線。
FOCIL 的設計非常精妙,它利用了一個 12 秒 slot 內的時間分段,讓 IL 的建構與區塊的建構並行而非串行。我們攤開時間軸來看:
SlotN:
Slot N+1:

這裡的重點是視圖凍結截止點(t=9s)。為什麼需要這個時間點?因為如果不強制在 t=9s 凍結視圖,區塊建構者(Builder) 就有可能在 t=11s 故意「遺忘」某些他不喜歡的 IL,聲稱網路延遲沒收到,藉此製造爭議並繞過審查限制。有了這條死線,見證者(Attester)與區塊建構者對「哪些 IL 是有效的」的認知就被強制對齊了。
所以回應上節的「強耦合 vs. 弱耦合」,FOCIL 在設計上不會有額外的獎勵(強耦合),但在視圖凍結時決定了要收入哪些 IL,有可能因為網路的延遲在視圖凍結時只收到 10 份 IL,甚至完全沒收到,而不會糾結於要收到完整的 16 份 IL 而造成整條鏈停擺。
與以往的提案不同,FOCIL 規定執行層(EL)與共識層(CL)必須深度協同工作,這也是實作上最複雜的地方。
看完 FOCIL 的細節,我們換個角度切入。Barnabé 在 2025 年 3 月發表的 Paths to SSF revisited 中點出一個關鍵:Rainbow Staking 在研究社群中越來越受重視,很大程度是因為它解開了 SSF 最難解的去中心化難題。
第一章提到的 3662 ETH 這個數字,是基於「全網 1/4 的 ETH 供應量全部質押」這個極端假設所推算出來的理論上限,用來說明 SSF 對去中心化帶來的壓力。但 Paths to SSF revisited 給出了一個更貼近現實的估算。
根據 2024 年的數據,全網約有 12,000 個節點,但約有 5,000 個節點並未連結到任何的見證子網路(attestation subnet),因此這些節點很有可能不是有質押的節點,所以我們可以假設質押節點約只有 7,000 個。如果這些節點能夠充分整合資金,以 8,192 個席位的上限來算,每個席位平均只需要承擔現行水準的質押量 — 最低門檻甚至可能維持在 32 ETH 附近。
然而,Barnabé 明確指出這是最樂觀的情境。現實中,節點不一定會主動整合資金,加上更短 slot 時間(如 4 秒)的效能目標,需要的席位數可能遠少於 8,192 個。在那種情況下,最低進入門檻將超過 32 ETH,但具體會落在哪裡,取決於節點整合的程度與效能目標的取捨。
重點是:現行的獨立質押者不一定會被完全排除,但也無法保證都能留下, 而這個不確定性,正是路線選擇的挑戰之處。
過去的高 TPS 鏈大多選擇直接限制驗證者數量 — 人少好辦事,但這與以太坊去中心化的初衷相違背。效能與去中心化一直是天平的兩端。SSF 也面對同樣的問題,而在驗證者不分工的設計下,只有兩條路可走:
Rainbow Staking 的四象限架構提供了一個全新思路:驗證最終確認(重型服務)和保障交易被收入(輕型服務)是兩件截然不同的事,可以交給不同類型的參與者分別負責。
這個拆解讓路線 B 的抗審查性漏洞有了填補的可能。Barnabé 在這篇文章中正式提出了 Light FOCIL。門檻極低,任何願意運行節點的人都可以成為輕型服務。只要 16 位 IL Committee 成員中有一位誠實,抗審查性就能維持。
用一句話總結:我們也許得不到 1 ETH 的驗證者,但 Rainbow Staking 讓我們可以得到 1 ETH 的交易收入者(includer)。
因此目前正向路線 B + Rainbow Staking 移動。因為限制驗證者數量的路線的最大風險是抗審查性下降, Light FOCIL 填補了這個漏洞。此外,Rainbow Staking 的重型層設計(LSM + DVT)讓被排除在直接席位之外的獨立質押者,仍然可以間接參與。而 Orbit 的複雜度嚴重被低估,時程太遙遠,目前暫不考慮或等待有完整的設計。
沒有 Rainbow Staking 的重型 / 輕型服務設計,路線 B 的去中心化論證就難以成立,SSF 的到來也可能遙遙無期。Rainbow Staking 不只是 SSF 之後的理想終態,而是讓 SSF 得以在合理時程內成立的必要前提。
Rainbow Staking 的底層變革,不只對核心開發者有影響。對於應用層的 DApp 開發者與整個 DeFi 生態系,也是底層邏輯的全面重構。
過去,DeFi 協議習慣使用單一的 stETH 作為底層抵押資產,因為它流動性最好、整合最廣。但 Rainbow Staking 導入後,質押代幣將分裂為兩種截然不同的形態:
Heavy LST(重型流動質押代幣)
Light LST(輕型質押憑證)
對開發者的實際衝擊:
這不是「舊的 stETH 消失」,而是資產類型的分化與精細化。開發者必須為這兩種資產設計完全不同的風險模型:
這個框架雖然願景清晰,但也面臨幾個難以迴避的挑戰:
Rainbow Staking 的提出,標誌著以太坊對一個根本性問題的重新思考:
共識機制的參與權,應該屬於誰?
現行的「單體架構」把資本、硬體、技術能力三者綁在一起,讓只有全部具備的人才能有意義地參與。這在設計上把「誰能參與」的問題交給了市場,而市場的答案,幾乎永遠是「資本最充裕的人」。
Rainbow Staking 選擇了另一條路:承認不同類型的參與者有不同的比較優勢,並為每種優勢設計對應的服務類型與激勵機制。讓專業機構的資本效率服務於重型層的安全性;讓獨立質押者的地理分散與多元偏好,服務於輕型層的抗審查性。兩者不是競爭關係,而是互補的。
從 2023 年 Vitalik 的提問,到 2024 年 Barnabé 的四象限框架,再到 2026 年 FOCIL 的即將上鏈。這不只是工程上的最佳化,更是一套關於去中心化網路應當如何組織的設計哲學 — — 不是讓所有人做同樣的事,而是讓每個人做自己最擅長的事,共同支撐一個更強健的整體。
Special thanks to Nic Lin and Anton Cheng for reviewing and improving this post
參考資料
Rainbow Staking:以太坊質押機制的典範轉移 was originally published in Taipei Ethereum Meetup on Medium, where people are continuing the conversation by highlighting and responding to this story.
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