原文：《DVT & Long-Term Ethereum Decentralization》by New Order
編譯：Kate, Marsbit
隨著以太坊致力於通過可擴展性實現去中心化，越來越明顯的是，一種專門的模塊化區塊鏈方法，而不是單一的區塊鏈方法，正在獲得動力。在這個模塊化的區塊鏈模型中，一層可以分為三層：執行層、數據層和共識層。在執行層，經過幾次迭代，optimistic和ZK rollup得到了發展(如Optimism、Arbitrum和Starkware)。這些進步使執行層更加成熟和完善。因此，研究的重點已經轉移到下一層，即數據層。推動數據層創新的一個重要方面是數據可用性抽樣方法的使用，該方法隨機抽樣數據以確保交易數據的有效性。
區塊鏈存在的另一個關鍵因素是共識層，其中包括共識機制及其可擴展性。隨著2022年9月15日信標鏈的推出，以太坊已經從一個工作量證明網絡過渡到一個權益證明網絡。在過去的8個月裡，驗證者的數量從40萬增加到撰寫本文時的59.8萬。現在的焦點是使以太坊的質押更加去中心化、可擴展、更簡單、更安全、對獨立質押者更友好，並且更不容易受到嚴厲的懲罰。在這方面一個很有前途的技術是分佈式驗證器技術(DVT)。在本文中，我們將分析DVT並探討它如何為以太坊的去中心化路線圖做出貢獻。
模塊化的區塊鏈
ETH 質押生態系統
分佈式驗證器技術(DVT)簡化了在多台機器上運行以太坊驗證器的過程。在我們探討這項技術在去中心化以太坊驗證器中的意義之前，重要的是要了解當前的以太坊質押架構。
ETH 2.0 質押
上圖描述了參與ETH 2.0質押的關鍵利益相關者及其聯繫。在圖表的中心，我們用一個圓柱體表示信標鏈。信標鏈協調驗證過程，並生成包含可接受交易的新區塊。
在中心，我們有兩種類型的軟件，通常稱為ETH2客戶端。共識客戶端和執行客戶端在添加新區塊方面有不同的角色。共識客戶端在以太坊網絡上驗證和處理交易，確保所有參與節點之間的共識。另一方面，執行客戶端執行智能合約並處理複雜的操作。雖然他們與共識客戶端合作進行交易驗證和執行，但他們的主要重點是實施執行智能合約代碼的以太坊虛擬機(EVM)。這兩種客戶端類型對於維護網絡都是至關重要的。
圓柱周圍的圓圈代表節點運營商，他們負責運行網絡參與所需的基礎設施。這包括硬件、軟件和網絡連接。節點運營商負責ETH2客戶端，維護必要的硬件和軟件，監控節點性能，確保節點正常運行。
節點運營商旁邊的外帶由驗證器或服務提供者組成。作為以太坊持有者，我們經常與這些服務提供商互動。它們有多種形式，如中心化交易所或質押池，提供不同的產品設計和資本要求。這些驗證器服務提供者的主要價值主張是方便。它們處理質押的複雜性，包括私鑰管理、節點運營商協調，甚至提供用於去中心化金融(DeFi)的質押資產的流動版本。他們在以太坊質押領域擔任資產管理人，在必要時引入資金並簽署交易。
或者，個人可以選擇直接連接到執行客戶端和共識客戶端，運行所需的軟件和硬件，並成為獨立的質押者- ETH質押中最獨立的存在。
值得注意的是，當前的架構有多個鏈路，容易受到單點故障的影響，並且缺乏足夠的去中心化。缺乏客戶端多樣性、私鑰存儲粗心或節點運營商故障等問題可能導致用戶資金損失。這就是分佈式驗證器技術(DVT)可以增加重要價值的地方。讓我們深入研究一下細節。
DVT 是如何工作的？
分佈式驗證器技術
分佈式驗證器技術(Distributed Validator Technology, DVT)允許驗證器在多台機器上運行，這是通過採用各種技術實現的。一個密鑰啟用器是分佈式密鑰生成(DKG)，這是一個加密過程，它使參與者能夠協作生成私鑰，而無需任何單個成員訪問完整的密鑰。在DKG中，每個參與者生成私鑰的部分分片，這些分片組合在一起派生出完整的私鑰。這種方法確保驗證器不需要將整個私鑰存儲在一個節點中，而是可以跨多個節點分發密鑰分片。即使密鑰的一個分片或子集脫機並且無法對交易進行簽名，其餘的密鑰分片仍然保持完整性並可用於簽名。公開可驗證秘密共享(PVSS)和可驗證秘密共享(VSS)是確保密鑰生成正確性的常用技術，其中PVSS結合了零知識證明用於公開驗證。
一旦密鑰共享並存儲在多個節點上，就需要一種協調機制來確保節點之間的安全驗證和通信，以確保完整的簽名生成。這種協調構成了DVT的本質，可以通過各種機制來實現，常見的方法是閾值簽名方案。在該方案中，指定數量的驗證者必須合作簽署交易，防止任何單個驗證者單獨簽名，增強驗證過程的安全性。在共識方面，SSV網絡作為DVT產品，利用拜占庭容錯(Byzantine Fault Tolerance, BFT)協議在節點間達成簽名共識。
此外，DVT必須解決負責存儲密鑰分片的節點之間共享基礎設施的問題。共享的基礎設施可能導致相關節點故障，從而破壞去中心化的目標。在SSV網絡中，用戶可以根據地理位置、不同的數據中心、不同的數據中心品牌、不同的客戶端實現等因素，靈活地在不同的節點運營商之間分配密鑰分片。這強調了作為DVT關鍵組件的多客戶端實現的重要性。擁有客戶端多樣性對於以太坊網絡的長期生存能力至關重要，因為它降低了擁有多數市場份額的單個客戶端導致分叉或其他可能導致驗證者受到處罰的中斷的風險。
Obol network是一家積極開發DVT的公司，旨在作為質押的基礎設施協調層。它們的非託管中間件Charon確保協議本身不具有密鑰的託管權。相反，只有驗證器客戶端持有和管理簽名交易的私鑰。 Charon充當信標客戶端和驗證器客戶端之間的中介，在將簽名轉發回信標客戶端之前攔截通信並聚合簽名。這種設計方法消除了協議對任意數據簽名的能力，使Obol網絡處於較少的控制角色並確保更高的安全性。通過整合這些技術和方法，DVT增強了以太坊驗證器生態系統的安全性、去中心化和效率。
誰從DVT 中獲益？
DVT為質押生態系統中的幾乎所有利益相關者帶來了好處，使其成為一項極具吸引力的技術。隨著資產管理規模(AUM)的不斷增長，流動性質押池更傾向於將質押分配給多個運營商，而不是依賴於單一的驗證者。 DVT允許他們在多個運營商之間共享一個驗證器，從而減少了單個運營商失敗時資產的脆弱性。
對於獨立質押者來說，DVT通過減輕互聯網或停電的影響，讓他們安心。即使在間歇性連接或電力中斷期間，它們也可以繼續驗證交易。機構質押產品，如Coinbase質押或Blockdaemon，可以通過降低運營和硬件成本從DVT中受益。通過實現像DVT這樣的容錯解決方案，驗證器可以安全地增加每個節點的密鑰數量，從而降低硬件開銷。此外，與DVT相關的風險因素降低，可能會降低服務提供商的保險費用。總的來說，，DVT 的廣泛優勢使其成為對質押生態系統中的各種利益相關者俱有吸引力的技術。
一塊拼圖
DVT的價值主張，如下圖所示：
DVT 的價值主張
DVT為ETH質押帶來了巨大的價值。它的技術降低了節點故障的可能性，通過將密鑰分發給多個節點運營商來提高密鑰安全性，並通過產品設計增加了客戶端多樣性。這將降低風險，減少不活動懲罰，進而提升質押者的信心。然而，這只是拼圖的一部分。只有與圖1中的其他利益相關者共同努力，才能真正實現ETH去中心化、可擴展性和安全性的願景。
結合流動性質押池，用戶不受32個ETH的要求，從而降低了更多人參與ETH 質押的准入門檻。
如果質押池還要求節點運營者提供抵押品，則降低了節點串通的風險，因為串通會導致他們自己的質押被削減。
如果我們使用冷存儲、多重簽名或其他方法添加安全密鑰存儲，以及節點運營商在發生故障時支持冗餘節點，它將進一步降低風險並提高驗證器的信心。例如，Puffer是基於一種稱為安全簽名者（Secure-Signers）的技術的流動性質押池。其核心思想是將私鑰保存在TEE中，只有在檢查不會觸發削減後才對區塊進行簽名，這樣運營商就可以向質押者保證安全性。這是節點運營方面的改進，可以作為DVT的一部分。這個Secure-Signer通過遠程認證支持無需許可的參與，這意味著與Lido不同，節點運營商登錄不需要DAO投票和其他治理機制。它還聲稱將質押資本要求降低到1 ETH。它還創建了一個“平滑因子”，可用於將MEV獎勵平均分配給每個池參與者。目前關於Puffer的研究並不多。它是否能實現其所聲稱的，還有待進一步調查。我也期待著未來的技術能夠讓以太坊更安全、更可靠，總有一天，沒有什麼能讓驗證者夜不能寐。
未來的挑戰
我還想討論採用DVT所帶來的挑戰。首先，DVT涉及到多個節點的協調，這會增加系統的複雜性。如前所述，SSV網絡在節點之間使用BFT共識機制。然而，BFT協議的擴展限制是，它被設計為處理有限數量的節點，通常最多幾百個。超過這個數字，通信和共識開銷就會變得非常昂貴，從而導致性能下降和安全性降低。如果你決定將密鑰分片為100個片段，這使得將BFT共識應用於大規模網絡變得具有挑戰性。目前在SSV網絡上的密鑰分片限制是13個，在Obol網絡上是10個。雖然這種限制不會對DVT造成直接風險，但可以進一步改進。
與去中心化和效率之間的權衡類似，DVT可能會增加系統的延遲，因為交易必須由多個節點簽名才能處理。因為密鑰被分片成很多塊，從整體上看，DVT需要更多的節點參與到質押過程中，這可能會增加對節點冗餘的要求。這可以通過節點運營商的更多投資來解決。但這也意味著節點運營商採用DVT的成本過高。
結論
總之，DVT的到來代表了質押生態系統向前邁出的重要一步。它為質押提供了安全、靈活和去中心化的基礎設施，使其對個人質押者、運營商和質押池具有吸引力。 DVT有潛力改變質押格局，並成為未來以太坊質押的關鍵參與者。隨著生態系統的發展，DVT有能力滿足利益相關者不斷變化的需求，並推動區塊鏈技術的發展。我很高興看到這項有前途的技術的進步，以及它將為更廣泛的區塊鏈社區創造的令人興奮的機會。
