隨著 Ethereum 上海升級時間點越來越接近，LSD (Liquid Staking Derivatives) 板塊也越來越火熱。其中前一陣子推出白皮書的 EigenLayer 更是大家關注的焦點。EigenLayer 最核心的概念就是 Restaking（再質押）。 什麼是 Restaking 成為我第一次接觸 EigenLayer 時最大的問題。經過研究後總算有一些初步的理解。透過這篇文章希望可以幫助跟我有相同疑問的讀者們，能更理解 Restaking 來由和想要解決的問題。

區塊鏈的信任演進

開始理解什麼是 Restaking 之前，讓我們先回顧區塊鏈信任這件事情的實際意思和演化的過程。

Bitcoin 去中心化信任

中本聰提出的 Bitcoin 本身就是一種去中心化信任的架構，這樣的信任來自於每個礦工都有自己的帳本。即便當中有惡意礦工自行修改帳本，仍會被其他的善良礦工發現並不承認惡意礦工的帳本。

上圖中簡單將 Bitcoin 的架構分成三個階層。最下面一層是指礦工們，運行整個 Bitcoin 網路。中間層代表礦工們都遵循一套 PoW (Proof of Work）的規則來產生下一個 block 。最上層（Limited Programmability）則是指在這個網路運行的應用服務，在 Bitcoin 中主要應用就是點對點轉帳。大家會相信最上層的點對點轉帳服務是正確，主要原因是來自於信任下面的礦工們都遵循一樣的規則（PoW）產生 block（修改帳本），中間沒有存在惡意修改的問題（若有惡意修改將不會被其他礦工承認）。這是一個由下往上的信任過程。

早期若要建立另一套去中心化的應用服務，等於是要重新複製相同的架構。需要產生誘因吸引礦工們，礦工會共同遵循某種特定的規則來運行去中心化網路，最後在這個去中心化網路上去運行去中心化應用服務。如同下圖所示，這就是早期新的去中心化服務對應地就會有一條新鏈的主要原因。

Ethereum 信任模組化

直到 Ethereum 問世後又為了這信任架構帶來創新。與 Bitcoin 的信任架構最大的差別在於最上層不再是被受侷限的 script 語言，取而代之是一個圖靈完備的程式執行器：EVM （Ethereum Virtual Machine）。 透過 EVM 任何人可以在 Ethereum 網路上面打造自己的去中心化服務（DApps），像是 AAVE，ENS 或 Uniswap …等。這些去中心化服務都是透過 EVM 來執行，而 EVM 執行結果的正確性則是由下層的節點保證（遵循 PoS 的共識規則）。透過這樣的機制，使得想打造不同的 DApps 人們不再需要另外建立一個去中心化網路來獲得信任，而是直接使用 Ethereum 的信任網路，等於是將信任給模組化（modularizing trust）。這樣的信任模組化架構帶來的好處是大幅度地降低 DApps 創新的門檻，因為不再需要為了一個特定的 DApp 去建立另一套去中心化網路。

Barries to open innovation: Middlewares

這樣的信任模組化仍然還有一些問題尚未解決。主要原因是因為 Ethereum 能提供的只有 block making 層級的信任。 block making 信任主要是指兩件事

• transaction ordering
• transaction execution

若需要鏈上交易以外資料的服務，就無法從 Ethereum 網路上獲得信任（因為 Ethereum 只能保證交易是會按照 contract 程式碼正確執行）。通常這類的服務仍需要自己建立另一個信任（去中心化）網路。大部分這類型的服務同時也會是某個 Dapp 系統的一部分，這裡統稱之為 Middlewares。

為了保證 Middlewares 的安全性，會需要設計一套機制來保證資料的正確性（保證資料不會被惡意篡改）。最常見的的情形就是設計一個高年利率的經濟模型，鼓勵其他人進行質押來保證服務的安全性（e,g, ChainLink Staking）。這會使得 Middlewares 主要成本會是保持高 APR 的經濟成本，而非運行服務的營運成本。凡是具有自己的分布式驗證機制以進行驗證的服務都稱之為 Actively Validated Services (AVS）。上述利用代幣經濟機制確保安全性只是其中一種方法。其他方法如 Nomad 跨鏈橋採用的 optimistic verification，以及 Wormhole/Axie 跨鏈橋透過信任特定幾個許可的 relayer 來保障安全性，都是 EigenLayer 希望通過 Restaking 來解決的信任問題。

通常一個大型的 Dapp 除了自己的本身運行的服務之外，通常還會需要整合不同的 Middlewares （e,g, Oracle, Brdige,… etc）。在每個 Middlewares 會有自己的 AVS 來保證資料可信任的情形下，會如下圖所示。

The Problems for current DAapp

目前 DApps 架構存在一些問題：

• AVS 無法從現有的 ETH 身上繼承信任。 Ethereum 本身已經有運行一套信任機制，Middlewares 無法從這一套信任機制取得信任（安全），需要另外打造一套信任網路（AVS）。
• 從頭打造一個新全信任網路（AVS）的門檻非常高
• 每個 AVS 都有自己的池子，Staker 除了支付 Ethereum 手續費外，還需支付給這些池子額外的費用。使用 EigenLayer 後，不需要為這些池子支付額外費用，或者說手續費轉移給 Ethereum 驗證者。原架構下，Ethereum 驗證者無法獲得這些費用。這種問題稱之為 Ethereum 的 Value leakage。
• AVS 會成為 DApps 系統中安全性最弱的一環。因為相比破壞 Eethereum network ， 破壞 AVS 付出的成本會更低（以上圖為例 Ethereum network: 13B，other AVS: 1B）。

EigenLayer Solution

EigenLayer 提出的解決方案可以分為兩點

• Pooled Security via Restaking
• Free-market governance

Pooled Security via Restaking

讓同一份資金可以質押在不同的信任（去中心化）網路，來擔保不同信任網路的安全性（資料正確性）

實務上是將質押成為 Ethereum 網路驗證者的資金，透過 EigenLayer 同時也拿去質押其他 Middlewares 的信任網路。

For Stakers

• 可以獲得更多的收益。因為他們可以用同一份資金質押到不同的信任網路，擔任不同的網路的驗證者來獲得額外驗證獎勵。若做出有害於 AVS 的惡意行為，所質押的資本會受到懲罰而被削減（Shashing），這也是想要獲取額外獎勵要承擔的風險。
• 維持 DApp 的安全性的成本更低。因為不需要準備兩份資金去保證 Ethereum 和 Middlewares 的安全性。

For Middlewares

• 建立信任網路的門檻大幅降低。可以繼承 Ethereum 網路部分或全部的信任（資金），不需要重新打造一個信任網路。
• 提升 AVS 的安全性。因為這樣等於是大家都可以共享同一份資金所帶來的信任。上圖本來每個 AVS 都只能提供 1B 資金的信任，但切換到 EigenLayer Restaking 的架構。每個 AVS 都繼承的整體 13B 資金的信任，安全性大幅提升。

Free-market governance

基本上可以分成 Staker （左邊）和 AVS （右邊）兩個區塊。Staker 可以自由選擇他們想要參與質押並獲得獎勵的 AVS。每個 AVS 可以根據自己的需求，決定要提供哪些獎勵給參與質押的 Staker。這樣就形成了一個 Staker 與 AVS 的自由交易市場。

對於 Staker 來說多參加一個 AVS 的質押的邊際成本很低。因為他們只是用同樣的資本去獲取額外的獎勵，不需要付出額外資本。理論上當參與越多的 AVS 質押，能賺取的利潤也就越高。雖然參與其他 AVS 質押不需要付出額外的成本，但仍需承擔對應的風險。若在質押過程中，因不可控因素或惡意做出有害於 AVS 的行為，所以質押的資金會因懲罰而減少（Slashing ）。對於 Stakers 來說只要總獎勵大於總風險，應該會盡可能地去質押更多的 AVS。

對於 AVS（在此將 Ethereum PoS視為一種 AVS ），除了可以自行決定獎勵方式外，還可以為 Staker 設定條件限制。只有符合特定資格的 Staker 才能在該 AVS 進行質押並獲得獎勵。例如， 某 AVS 可能要求 Staker 質押的 AVS 個數低於特定數量才能在該AVS上質押（以降低因質押過多 AVS 引發的 Operator collusion 風險，該風險在文章後面有另外說明）。

Restaking vs Merge Mining

Resatking 跟早期的 Merge Mining 的概念很類似。 Merge Mining 的概念是在早期 PoW 時代，使用同一台的礦機去擔任不同 PoW 網路的礦工，利用同一份算力來獲取不同網路的礦工費。

Merge Mining 有一個比較顯著的缺點是無法給予作惡的礦工有效的懲罰。舉例來說有一名礦工同時為 Bitcoin 和 AppleCoin 挖礦（產生區塊）。該名礦工故意在 AppleCoin 做出惡意行為來試圖獲利，並在事後被發現並不被 AppleCoin 的其他礦工承認而失敗。對於這名礦工實際上造成的損失並不大。因為 AppleCoin 上的惡意行爲並不會影響礦工在其他 PoW 網路的收益（Bitcoin 的價格不會受到直接影響），這名礦工的礦機仍可以繼續在其他 PoW 網路挖礦來獲得收益。礦工損失的只有原本在 AppleCoin 獲得的礦工費和挖 AppleCoin 礦所耗費的電費，並無其他額外的損失。

當 Ethereum 從 PoW 變成 PoS 後，如果驗證者做壞事，他們質押的 ETH 會被懲罰而變少。在其他 AVS 上也是這樣，壞行為會讓質押資金減少。這有效地減少了驗證者惡意行為。若其他 AVS 的規則能寫進智能合約，就能達成 slashing（有效懲罰）。這就是 Restaking 跟 Merge Mining 最大的不同之處，也是 Restaking 系統能運作的主要原因。

EigenLayer 提出的 Restaking 確實解決了上述的問題，但同時也帶來了一些新的問題。在 EigenLayer 白皮書中列出了兩個潛在的風險。

• Operator collusion
• Unintended slashing

Operator collusion

對一名 Staker 來說能參與全部 AVS 的質押是最大獲利的做法，但這樣可能會導致一種情形：All AVS TVL > Cryptoeconomic Security。

假設今天有一名 Staker 質押總額共 8M ，但他參與了 5 個 TVL 都是 2M 的 AVS 質押。這樣的情形有可能會導致該 Staker 去聯手其他的 Staker 攻擊所有的 AVS 來獲取更大的利益。其概念類似你在賭場賭博，用同一份賭注下注複數不同的賭局。雖然有機會輸掉全部的賭注，但也有機會可以贏得比賭注更高的獎金。這意味著若攻擊者攻擊成功了，他們也可以獲得比質押成本更多的資金。

All AVS TVL (2M * 5 = 10M) >Cryptoeconomic Security（8Ｍ）

目前 EigenLayer 提出的解法

1. AVS可以自行設定限制條件來減少攻擊的利潤。這樣做的目的是降低攻擊者通過攻擊可以獲得的利潤。例如，在Bridge Middleware 的 Slashing 期間，可以規定傳輸總量的上限。
2. 提出一套監控系統來追蹤 Staker 參與的 AVS，藉此來限制 Staker 能參與的 AVS 數量。

Unintended Slashing

這邊是指並非故意執行惡意行為，而是由其他不可預期的因素（e.g., 節點設定錯誤）造成抵押資本被 Slashing。這邊提出的解法是 EigenLayer 會成立一個委員會，這個委員會可以針對特定情形投票決定是否取消這次的 Slashing。委員會的成員將會由在 Ethereum 和 EigenLayer 社群中，具有高度聲譽的人士擔任。這種做法作為短期解決方案，在每個 AVS 接入EigenLayer 並達到成熟之前，作為過渡期的安排。

• Ethereum 提出了新的信任模組化創新，使得開發 DApps 不再需要重新打造一個去中心化網路。可以直接使用在 Ethereum 網路所提供的信任。
• Ethereum 只提供區塊生成層面的信任，Middlewares 無法利用 Ethereum 的信任機制來打造更廣泛的去中心化服務。Middlewares 仍需另外打造自己的信任網路（AVS），這中間的主要成本來自維持網路安全的經濟模型。
• EigenLayer 是一個平台，旨在探討 Liquid Staking Derivatives 板塊，並提供更安全、更可靠的去中心化服務。其核心概念是 Restaking，即讓同一份資金可以質押在不同的信任網路，來擔保不同信任網路的安全性。
• Pooled Security via Restaking 可以讓質押者獲得更多收益，同時也降低了維持 DApp 安全性的成本。透過 Restaking，質押者可以用同一份資金質押到不同的信任網路，擔任不同的網路的驗證者來獲得驗證獎勵。而對於中介服務（Middlewares）來說，Restaking 也能夠讓建立信任網路的門檻大幅降低，使其能夠繼承 Ethereum 網路部分或全部的信任（資金）。
• Free-market governance 則建立一個開放市場的自由機制。透過這種機制，Stakers 能根據收益和風險來決定要質押的對象。 Middlewares 能夠根據自己的需求限制 Staker 來保證自身網路的安全性。
• EigenLayer 創新也帶來一些額外的問題和風險，例如 Operator collusion 和 Unintended Slashing。面對這些問題我們仍需要根據不同的使用場景採用不同的手段來解決。

當我們初次接觸 Restaking 時，很容易會認為它只是另一個類似 LSD 的服務。然而，當我們從 Bitcoin 的早期信任架構，到 Ethereum 的信任模組化，再到 Restaking 架構的演變過程中，我們才能真正理解到 EigenLayer 所想要解決的問題。簡言之，EigenLayer 的解決方案能夠為去中心化服務帶來更高的安全性和可靠性，同時降低維護 DApp 安全的成本，讓質押者和中介服務都能受益。希望本篇文章能幫助和我有相同疑問的讀者們，讓大家更深入地了解 Restaking 背後的意義。在理解其背後意義後，再去閱讀 EigenLayer 的白皮書，應該能更加明瞭其內涵。

此篇文章特別感激 NIC 老師在檢閱並修正本篇文章時所給予的協助，使得此篇文章更加完善。