五大PoS公鏈驗證者去中心化程度評估_Solana:Aptos幣是什么幣

要點：

PoS網絡運營的去中心化可以通過驗證者和質押的跨司法區、節點托管基礎設施和基本軟件組件的地理分布來評估。

這些變量的分布良好且去中心化的網絡更能抵御錯誤代碼、和企業敵意以及物理基礎設施故障。

中本聰系數等標準化指標有助于及時衡量給定時刻的運營去中心化程度。但要了解全貌，重要的是對導致質押集中的因素和網絡在面對大規模基礎設施故障時的恢復能力進行定性分析。

在分析的所有網絡中，Avalanche、Cardano、NEAR、Solana和Aptos，在提高長期可靠性和彈性方面都有很大的改進空間。

當驗證者分布良好且去中心化時，PoS網絡最能抵御意外故障或對抗性攻擊。這需要在非關聯環境中分布足夠數量的無需信任的運營者。“環境”包括驗證者的物理位置以及用于連接到網絡的硬件和軟件組件。影響大量驗證者的這些變量中的任何一個常見的基礎設施故障都可能會中斷，并且隨著嚴重性的增加，甚至會完全危及網絡。

運營去中心化是指網絡驗證者和質押在地理司法區、節點托管基礎設施和基本軟件組件之間的分布。這些變量的分布良好且去中心化的網絡提供了幾個關鍵的好處。

首先，它通過最大限度地降低影響網絡重要部分的單個漏洞或攻擊媒介的風險來增強安全性。其次，它通過減少監管行動或基礎設施故障等局部問題的影響來提高網絡的穩健性。最后，它提高了可靠性。它表明網絡能夠承受潛在的挑戰和威脅，從而有助于提高其可信度。

因此出現了多個具有不同架構設計的通用1層，每個都試圖在安全性、可用性和可擴展性之間取得平衡。然而，每種不同的設計都不可避免地面臨影響其去中心化程度的權衡。這些設計差異使得從表面上對1層去中心化進行比較分析具有內在的挑戰性。要評估去中心化，必須尋找標準化模型并控制每個網絡的獨特參數。

Balaji和Lee的早期工作為量化去中心化設定了標準——中本聰系數，一種衡量破壞區塊鏈網絡子系統所需的最少實體數量的方法。但是，中本聰系數的初始計算和參數需要更新，以考慮基于權益證明(PoS)的網絡的共識規則，并特別關注運營去中心化。此外，還有一些外生因素會導致質押集中，以及網絡在面對大規模基礎設施故障時的恢復能力。

本報告旨在為衡量跨基礎設施組件的驗證者和質押分布設定新標準。根據調查結果，該報告旨在提供可操作的建議，以支持公共PoS網絡的運營去中心化。

驗證者的作用

要衡量PoS系統中的運營去中心化程度，首先必須了解驗證者如何運作的核心概念，以及影響它們運作方式和地點的因素。

驗證者充當全球計算平臺的支柱，為無需許可的用戶網絡執行、驗證和記錄交易。他們就區塊鏈的狀態達成共識，區塊鏈代表網絡的交易歷史。要將區塊添加到鏈中，驗證者的閾值必須同意。這確保了拜占庭容錯，即使某些節點行為不誠實或出現故障，網絡也能正常運行。然而，每個網絡的活躍性、最終確定性和安全性閾值最終會根據其特定的共識算法和實現而有所不同。

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為了促進網絡運營，驗證者鎖定或“質押”網絡的原生資產。該保證金作為一種安全措施，可以扣除以阻止不符合網絡最佳利益的行為。此類行為包括性能不佳或惡意行為。驗證者因他們的服務獲得部分用戶費用和網絡通貨膨脹作為獎勵，具體取決于網絡。

網絡設計如何影響運營去中心化

雖然影響運營去中心化的細微差別有很多，但其中一些關鍵因素是：

硬件和前期資本要求：托管節點的硬件成本和運行驗證者所需的最低質押金額。

持續運營費用：持續的資源消耗和驗證者維護的成本。

內置質押委托機制：代幣持有者是否可以向現有驗證者質押。

ActiveValidatorSetCaps：一種網絡約束，將區塊生產限制為具有最高風險的驗證者。

例如，昂貴的資本需求和資源密集型物理基礎設施可能成為進入壁壘，減少運營商的多樣性但確保高效運營。資源密集型網絡，如Solana，具有通過歷史證明實現的高TPS處理能力，以及采用分片的NEAR，可能需要更重的基礎設施。隨著資源需求的增加，驗證者運營商可能更喜歡在托管服務器解決方案上運行節點的便利性，而不是在本地采購和管理專用基礎設施。

為了擴大質押參與，大多數網絡都采用委托質押機制，允許用戶向現有驗證者提交質押，而不是運行自己的驗證者。更大數量的質押會增加驗證者生產區塊并為他們自己和他們的委托人賺取獎勵的可能性。然而，驗證者運營商吸引的質押越多，如果驗證者失敗，網絡面臨的風險就越大。像Cardano這樣的網絡實現了一個池飽和機制，由此驗證者吸引了超過7000萬枚ADA開始減少他們的潛在獎勵。然而，這并不會阻止運營商運行多個驗證者，通常使用相同的基礎設施。雖然以太坊不提供協議內委托質押，但這類似于運營商根據定義以32ETH為增量運行多個驗證者的方式。

此外，具有上限活躍驗證者集的網絡將活躍驗證者限制為具有最大質押權重的驗證者。這是為了確保只有表現最好的驗證者參與網絡運營，但在實踐中，這通常會導致獲得社會資本的活躍驗證者的壟斷，使得運營驗證者無利可圖或對其他人來說不可行。例如，要參與CosmosHub的活躍驗證者集，驗證者必須擁有或吸引將近110,000枚ATOM代幣，以現在的價格算相當于120萬美元。

因此，運營去中心化是非常微妙的；許多因素決定了誰運行驗證者、在哪里運行以及如何運行。一些網絡可以在一個垂直領域高度去中心化，而在其他垂直領域則不那么去中心化。中本聰系數等標準化指標有助于聚合驗證者基礎設施和操作變量之間的操作去中心化程度。

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超越中本聰：衡量運營去中心化

方法

基礎設施集中度、驗證者分布和質押分布都在評估網絡的運營去中心化程度方面起著至關重要的作用。為了建立標準化的基礎測量，在以下基本變量或“子系統”中評估質押和驗證者分布：

節點軟件

節點托管基礎設施

地理位置

在基于PoS共識算法的背景下，對最終性、安全性和活躍性的要求通常是指總質押的百分比，而不是驗證者的數量。因此，每個子系統的Nakamoto系數是通過質押權重來衡量的。

中本聰系數將“運營閾值”定義為破壞網絡所需的失敗質押百分比。在大多數基于PoS的系統中，當超過33.3%的質押受到損害時，它會影響網絡的穩健性和容錯能力。它將遭受不穩定并在大多數情況下停止，從而失去活性和最終性。重要的是，網絡始終以超過2/3的有效質押運行，以確保針對潛在安全問題的彈性并保持整體網絡穩定性。因此，33.3%被用作標準的PoS網絡運營閾值。

在特定區域質押集中度超過33.3%的子系統的中本聰系數為1，因為僅一個元素的故障就會危及整個系統。運營中本聰系數越高，網絡應對潛在基礎設施故障的彈性就越大。

對Avalanche、Cardano、NEAR、Solana和Aptos,綜合的“運營中本聰系數”將根據每個網絡在軟件客戶端、節點托管基礎設施和地理位置上的質押分布來計算。對于其他知名網絡，將在適用的情況下進行一般性觀察。運營中本聰系數作為代表運營去中心化的基本子系統的基本衡量標準，但需要進行額外分析以說明其他相互關聯的變量。

定性考慮

還有各種其他變量會影響網絡的運營程度和整體去中心化程度。運營去中心化并非憑空存在。這些變量包括代幣所有權的分布、運營商質押和開發人員活動等。

例如，如果網絡停止并且驗證者客戶端需要維護才能重新啟動，則操作去中心化將由有多少人能夠和裝備來解決問題來定義。它們的位置也有助于在網絡受損時響應可用性方面的運營去中心化。運營商的質押集中度決定了單個實體對網絡運營的影響程度。如果占主導地位的運營商使用相同的基礎設施持有大量質押，它會直接影響基礎設施的集中度。

在分析每個網絡的運營中本聰系數時，還考慮了有助于運營去中心化的其他基本變量和因素。

注意事項

對于當前的分析，所使用的方法提供了每個網絡在給定時間點的瞬時快照。雖然在正常情況下，驗證者基礎設施不會快速變化，但它會隨著時間自然而然地發生變化，以響應協議內和外部因素。此外，還必須考慮哨兵或私有節點架構、VPN的使用或運營商的其他IP混合服務可能會掩蓋驗證者的真實位置。因此，托管位置和地理分布數據的準確性將受到影響。

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最后，網絡在關鍵基礎設施故障后恢復的能力仍然無法衡量。例如，對于具有更簡單運營要求的網絡，stake的遷移可能更容易執行以響應此類事件。

分析結果

客戶多樣性

驗證者客戶端是節點運營商運行以促進網絡運營的特定軟件。它實際上是一個將運營商連接到網絡的應用程序。可以開發多個實現，每個實現都具有不同的體系結構和功能。多樣化的客戶端可以使區塊鏈更易于訪問和用戶友好，以滿足不同的偏好。這個概念類似于Gmail和Outlook等電子郵件服務，它們利用不同的客戶端連接到電子郵件協議，如SMTP、IMAP和POP3。

在概率世界中，客戶端級別的多樣性越多，單個代碼錯誤或惡意攻擊影響大量驗證者的可能性就越小。此外，不同的實現提供不同級別的性能優化，使節點運營商能夠選擇最適合其需求和硬件功能的客戶端。這可以導致整體上更高效和更快的網絡。

大多數網絡在基本軟件級別都存在單點故障，Avalanche、Cardano、CosmosHub、Flow、NEAR和Aptos只有一個驗證者客戶端實現。以太坊將執行和共識分成兩個獨立的客戶端，每個客戶端都有大量開發和使用的實現。Solana目前有兩個驗證者客戶端，第三個正在開發中。盡管這些網絡具有選擇性，但仍然存在很大的集中度。

對于以太坊，大部分驗證者使用Geth作為執行客戶端，約占執行客戶端的62%。Lighthouse和Prysm是主要的共識客戶端，分別占共識客戶端的38%左右。從歷史上看，Prysm一直是占主導地位的共識客戶端，優勢更大，因此共識客戶端的多樣性隨著時間的推移而得到改善。客戶端集中導致PoS以太坊的網絡不穩定，兩者在合并之前以及最近當Prysm和Teku讓信標鏈的最終性在兩天時間里丟失了幾個epoch。與大多數其他網絡相比，以太坊是獨一無二的，因為盡管超過33.3%的受損驗證者失去了最終性，但它的活躍度仍然存在。

另一方面，Solana經歷過停止并發生多次嚴重宕機，部分原因是當時依賴于由SolanaLabs開發的單一驗證者客戶端。作為回應，Solana社區分叉了SolanaLabs客戶端以創建自我維護的JitoLabs客戶端。JumpCrypto也在開發第三個客戶端，Firedancer。值得注意的是，這些客戶端將擁有內置故障轉移機制，允許驗證者在一個客戶端沒有響應的情況下切換到另一個客戶端。此功能應該有助于提高Solana未來的網絡可靠性。

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客戶端運營中本聰指數

在所有分析的網絡中，客戶端分布的運營中本聰系數為1，表明超過33.3%的質押在每個網絡的單個驗證者客戶端上運行。

托管分布

在幾乎所有分析的網絡中，絕大多數驗證者和質押都在托管服務器解決方案上運行。這可以歸因于專業管理的基礎設施的便利性以及由于高基礎設施和操作要求而導致自托管驗證器的困難。驗證者運營商通過在托管服務器上運行節點來優先考慮成本效益，他們可以在托管服務器上利用規模經濟和降低運營成本。

雖然這種方法對許多網絡都很實用，但將節點和質押集中在有限數量的基礎設施提供商上會增加對單點故障的敏感性，并增加供應商鎖定的風險。目前，占主導地位的云提供商AWS、OVHCloud、Hetzner和GoogleCloud代表了所分析的大多數網絡的大部分質押。在啟動驗證者時考慮供應商當前的質押分布可以幫助降低集中風險。

在所分析的網絡中，Cardano對托管服務器解決方案的依賴程度最低，這可能是因為其運行驗證者的前期成本較低，這使得在家運營驗證者更容易負擔得起。值得注意的是，452個驗證者是自托管的，通過183個不同的互聯網服務提供商連接到網絡。盡管我們沒有確定以太坊驗證者的代表性樣本，但我們確定了至少1,679個自托管的以太坊驗證者分布在300多個不同的ISP中。

在質押分布方面，Cardano17.5%的自托管驗證者僅占質押的6%左右。盡管如此，它仍然是所分析網絡中擁有最多自托管質押的網絡。它也是擁有最多種類的非主導節點托管提供商的網絡，其中143個確定的提供商代表了超過25%的質押。

Solana是對主流服務器解決方案依賴程度最低的網絡，超過70%的質押由非主流提供商托管。這與依賴AWS、OVHCloud、Hetzner和谷歌云的所有其他網絡形成鮮明對比，這些網絡分別擁有約55%和80%的質押。這可能歸因于Solana使用高性能裸機服務器，與與其他用戶共享資源的傳統云解決方案相比，裸機服務器需要專用硬件才能實現更高的吞吐量。值得注意的是，Solana節點曾經大量托管在Hetzner上，但是所有活躍的Solana驗證者都在Hetzner2022年8月公告禁止加密之后遷移。Hetzner仍然是NEAR、Cardano和Aptos的著名托管解決方案，盡管它對加密懷有敵意，但分別代表這些網絡的16.5%、7.7%和6.2%的質押。

比特幣在五大平臺均跌破7000美元大關:目前在火幣pro平臺，比特幣價格為6962。34美元，跌幅為6.23%。Bitfinex平臺目前比特幣價格為6982美元，跌幅為15.8%。 幣安平臺目前比特幣價格為6950美元。跌幅為16.13%。Bitstamp平臺目前價格為6916.51美元，跌幅為15.56%。目前在OKEX平臺比特幣價格為6977.65美元，跌幅達15.90%。[2018/2/6]

與驗證者分布相比，Avalanche、Cardano和NEAR的質押集中度更為明顯。除了Avalanche和Aptos超過40%的驗證者托管在AWS上之外，包括AWS在內的大多數其他提供商在每個網絡上的驗證者都不超過25%。總體而言，AWS在這些網絡中所占份額最大，占AVAX的67.4%、APT的43.2%、NEAR的35%和ADA的30.1%。這與Solana形成鮮明對比，其中AWS僅代表2.3%的驗證者和約15%的質押。對于Avalanche，該網絡對AWS的使用可能部分歸因于其合伙計劃，該計劃使用AWS服務器解決方案促進企業、機構和政府采用區塊鏈。

托管運營中本聰指數

Avalanche、NEAR和Aptos托管基礎設施的運營中本聰系數為1，考慮到每個網絡中超過33.3%的質押托管在AWS上。Cardano的托管Nakamoto系數為2，略微領先30.1%的質押托管在AWS上，另外四家提供商分別代表超過5%的質押。最后，Solana的托管中本聰系數為3，因為超過33.3%的只哎喲托管在TeraSwitch、AWS和第三方提供商之間。

地理分布

跨多個區域的分布良好的網絡可以降低局部問題的風險，例如自然災害或基礎設施故障。此外，它確保網絡能夠抵抗特定司法管轄區可能出現的潛在審查或地緣壓力。

總體而言，所分析的每個網絡在歐洲和北美都有重要影響。在所分析的所有網絡中，亞洲總體上有代表性，但程度較低，大洋洲、非洲和南美洲在驗證者中所占比例不到4%，在質押中所占比例不到9%。對于代表性不足地區的某些國家，這可能表示缺乏有形基礎設施或支付資本成本的能力。它還可能表明人們傾向于在不同位置的服務器上托管，以利用更好的定價和運行驗證者彼此靠近的網絡效應，特別是對于具有顯著MEV活動的鏈。通常，大多數用戶所在的默認托管位置往往是最便宜的。例如，在南非的AWS上托管一個驗證者，而不是默認的美國東部數據中心，其成本高近三倍。

Avalanche在代表性不足的地區擁有最多的質押，占8.2%，其次是Cardano，占2.6%，Aptos占0.6%。我們發現在這些地區沒有NEAR的活躍質押，只有一個活躍的Solana驗證者。總的來說，Avalanche的質押分配在大陸上是最大的，而Solana是最貧窮的。

就國家而言，美國和德國是所有網絡中擁有最多驗證者和質押的地理位置。美國是驗證者托管最多的國家，Avalanche、Cardano和Solana的驗證者數量最多。NEAR和Aptos在德國托管的驗證者略多。

就質押而言，Avalanche、NEAR和Solana在美國的代表較多，而NEAR和Aptos在德國的代表較多。所有網絡都清楚的是，驗證者和權益都集中在少數幾個占主導地位的國家。在我們確定的69個國家/地區中，絕大多數網絡運營僅發生在每個網絡的10-15個國家/地區，大多數是所有分析網絡中的相同國家/地區。

比較驗證者和質押分布圖，在代表性不足的地區，少數驗證者存在相當大的多樣性，尤其是Avalanche和Cardano。另一方面，質押更集中在更少的國家。這表明代表性不足的地區更有可能托管質押較少的驗證者。

異常值是Aptos，其驗證者和質押的分布高度相似。這并不意味著更公平的分布，而是考慮到Aptos計劃中的基礎設施啟動合作伙伴有目的地分布在全球范圍內，并且由于最低質押要求超過800萬美元，更少的小型運營商可能會運行Aptos驗證者。

在所分析的網絡中，Cardano是代表國家數量最多的網絡。但是，它也是美國和德國質押集中度最高的網絡。Cardano驗證者分布在64個國家，而Avalanche分布在39個、Solana25、Aptos23和Near22。我們還確定了至少66個不同國家的以太坊驗證者。

在美國有相當大的質押集中度，并且相當多的質押托管在AWS服務器上。為Avalanche、Cardano和NEAR運行驗證者的最常見方式是在位于美國的AWS數據中心。雖然在超過15個國家/地區的AWS服務器上質押了權益，但其中很大一部分位于美國和愛爾蘭。考慮到AWS目前在總質押方面的主導地位，其服務器之間的更大分布可能有助于推動地理去中心化。

AWS托管的大部分質押位于亞馬遜的美國東部數據中心。這些數據中心以管理大量互聯網基礎設施和活動而聞名。在分析的大多數網絡中，這種趨勢似乎是一致的，這可能是由于作為默認數據中心的價格優勢以及更靠近其他網絡節點以實現高效運營的低延遲優勢。

運營地理中本聰指數

為了計算運營的地理分布中本聰系數，我們測量了國家間的質押分配，因為與較大的地區相比，這更好地反映了潛在的力量或集中的基礎設施故障。五個網絡中有四個的中本聰地理系數為2，質押高度集中在美國和德國。Aptos的地理中本聰系數為3，與Aptos的差距很小，除了美國和德國之外，韓國也有很大一部分質押。

最終結果

為了計算Avalanche、Cardano、NEAR、Solana和Aptos的綜合運營中本聰系數，運營變量根據潛在危害的嚴重程度做了加權平均。

節點軟件：0.4

節點托管基礎設施0.3

地理位置：0.3

考慮到如果占主導地位的驗證者客戶端遭受錯誤或惡意攻擊，驗證者客戶端級別的高度集中帶來的潛在災難性，客戶端多樣性被賦予較高權重。另一方面，如果一個國家或節點托管提供商對加密貨幣懷有敵意，則網絡安全面臨的直接風險或許沒那么嚴重。從歷史上看，礦工和驗證者已經能夠遷移到其他解決方案而不會導致主要的網絡不穩定，如中國在2021年5月開始禁止比特幣挖礦，Hetzner在2022年8月完全禁止加密運營。

所有分析的網絡都具有相對較低的綜合運營中本聰系數，Avalanche和NEAR達到1.3，Cardano和Aptos達到1.6，而Solana以1.9勉強超過其他網絡。平均而言，沒有一個網絡達到需要至少兩個不相關的故障點才能中斷網絡的狀態。所有網絡的共同主題是運營商對類似基礎設施的偏好，通常依賴于早期開發的客戶、AWS以及在美國和德國的代表。另一個普遍的觀察是，質押幾乎總是比驗證者更集中，這表明較少數量的組織代表大量質押。

Solana在幾個方面與分析的其他網絡不同。首先，盡管收到的客戶端運營中本聰系數為1，但Solana很快將在主網上擁有三種不同的實現。驗證者將需要利用這些較新的客戶端來改善網絡的客戶端多樣性。其次，盡管很大一部分質押是使用基礎設施提供商解決方案托管的，但在分析的網絡中，Solana對主要提供商AWS、OVHCloud、Hetzner和GoogleCloud的依賴最少，這可能是由于其裸機服務器要求。Solana基金會代表團計劃也可能對此有所貢獻，因為只有在選擇托管10%或更少驗證者的數據中心時才有資格成為驗證者。最后，在所分析的網絡中，就所代表的國家數量而言，Solana僅次于Cardano。然而，Solana仍有提升其國際影響力的空間，因為在大洋洲、南美洲和非洲只發現一個活躍的驗證者。

對安全和去中心化的建議

運營中本聰系數有助于我們了解網絡脆弱性的現狀，但它無法解釋網絡不斷變化的生態系統和發展。最終取決于網絡的利益相關者來確定網絡承受潛在基礎設施故障和外來威脅的能力。運營去中心化對于確保網絡的長期彈性至關重要，所有類型的利益相關者都可以為改善和激勵驗證者和質押的分布做出貢獻。

驗證者運營商

驗證者運營商應該在可行的情況下以自托管節點為目標，切換到非占主導地位的服務器解決方案，或者至少在經濟可行的情況下，在具有相同托管服務提供商的不同地理位置的數據中心上運行驗證者。這樣做將有助于減輕與影響特定地區的或企業敵意、基礎設施故障和自然災害相關的風險。

此外，運營商可以考慮使用分布式驗證者技術增強基礎設施冗余。通過以容錯方式跨多個設置運行驗證者，DVT可以提高網絡的安全性和可靠性。它增加了超出當前限制的運營商數量，使其更能抵抗技術和社會故障和攻擊。

隨著去中心化托管解決方案例如Ankr、Akash和Pocket更加穩定，運營商可以考慮使用這些平臺。這些項目允許個人和現有基礎設施提供商將未使用的計算貨幣化。作為開放市場，它們的費率是由市場需求決定的，而不是業務驅動的決策。不斷增長的供應方可能有助于驗證者運營商以較低的成本訪問代表性不足地區的服務器。考慮到提供商可以無需許可地加入這些網絡，監控計算的來源以避免集中也很重要。

委托人

鼓勵委托人在選擇驗證者時考慮多個運營因素，而不是簡單地考慮收益或質押權重。通過支持有助于網絡去中心化的驗證者，委托人可以在其長期生存中發揮作用。

生態系統建設者、研究人員和基礎設施提供商

網絡將受益于對運營權力去中心化的持續監控。實時儀表板等視覺效果有助于讓社區了解網絡的健康狀況和改進領域。通過提高意識并教育利益相關者了解運營去中心化的好處，生態系統可以培養一種重視和支持網絡的長期彈性和成功的文化。這樣做可能會激勵開發新的和冗余的基礎設施，例如額外的驗證者客戶端實現，以分散網絡風險。鼓勵建設者通過識別和解決可能阻礙更廣泛網絡參與的障礙，不斷改進現有協議和基礎設施。

結束語

運營去中心化可以通過驗證者和質押在軟件組件、節點托管基礎設施和地理位置上的分布來衡量。它確保網絡能夠抵御錯誤代碼、和企業敵意以及物理基礎設施故障。為了使網絡具有抗脆弱性，它必須表現出運營去中心化。在分析的所有網絡中，存在很大的改進空間以提高長期可靠性和彈性。

持續監控和標準化指標可以幫助我們了解網絡當前的運營去中心化狀態，但最終還是要由網絡社區來構建防止單點故障的系統。制定激勵措施來分散公共全球計算平臺的權力和運營可能是我們這個時代最不受重視但至關重要的任務之一。這將是確保無需許可的可編程區塊鏈長期生存的關鍵。如果沒有足夠的去中心化，網絡很容易受到不可預見的漏洞或不良行為者的影響。因此，成功最終取決于改進現有系統和針對潛在威脅的未來驗證。

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