随着以太坊致力于通过可伸缩性去中心化，越来越明显的是，一种专门的模块化区块链方法，而不是单一的区块链方法，正在获得动力。在这个模块化的区块链模型中，第一层可以分为三层:执行层、数据层和共识层。在执行层面，经过几次迭代，已经开发出了乐观和ZK rollup(如Optimi、Arbitrum和Starkware)。这些进步使得执行层更加成熟和完善。因此，研究的重点转移到了下一层，即数据层。推动数据层创新的一个重要方面是使用数据可用性抽样方法，随机抽样数据以保证交易数据的有效性。
区块链存在的另一个关键因素是共识层，它包括共识机制及其可扩展性。随着2022年9月15日信标链的上线，以太坊从工作量认证网络转型为权限认证网络。在过去的八个月里，在我写这篇文章的时候，验证者的数量已经从400，000增加到598，000。现在的重点是让以太坊的质押更加去中心化、可扩展、更简单、更安全、对独立出质人更友好、更不易受到严厉惩罚。在这方面有前途的技术是分布式验证器技术(DVT)。在本文中，我们将分析DVT，并讨论它如何对以太坊的去中心化路线图做出贡献。
模块化区块链
ETH pledge生态系统分布式验证器技术(DVT)简化了在多台机器上运行以太坊验证器的过程。在我们讨论这种技术在分散式以太坊验证器中的意义之前，了解当前以太坊承诺架构是很重要的。
ETH 2.0承诺
上图描述了ETH 2.0承诺中涉及的主要利益相关者及其联系人。在图表的中心，我们用一个圆柱体来表示信标链。信标链协调验证过程，并生成包含可接受事务的新块。
在中心，我们有两种类型的软件，通常称为ETH2客户端。共识客户端和执行客户端在添加新块时具有不同的角色。共识客户端验证并处理以太坊网络上的交易，以确保所有参与节点之间的共识。另一方面，执行客户端执行智能合约并处理复杂的操作。尽管他们与consensus客户端合作进行交易验证和执行，但他们的主要焦点是实现执行智能合约代码的以太坊虚拟机(EVM)。这两种类型的客户端对于维护网络都是必不可少的。
圆柱体周围的圆圈代表节点运营商，他们负责运行网络参与所需的基础设施。这包括硬件、软件和网络连接。节点操作员负责ETH2客户端，维护必要的硬件和软件，监控节点性能，确保节点正常运行。
节点操作符旁边的外带由验证者或服务提供者组成。作为以太坊的所有者，我们经常与这些服务提供商进行互动。它们有集中交易所或质押池等多种形式，提供不同的产品设计和资金需求。这些验证器服务提供商的主要价值主张是方便。它们处理质押的复杂性，包括私钥管理、节点运营商协调，甚至为分散金融(DeFi)提供质押资产的移动版本。他们在以太坊质押领域充当资产管理人，引入资金，必要时签订交易。
或者，个人可以选择直接连接执行客户端和共识客户端，运行所需的软硬件，成为ETH质押中最独立的质押。
值得注意的是，当前的架构有多个链接，容易出现单点故障，并且缺乏足够的分散性。客户端缺乏多样性、私钥保管不慎或节点运营商失误都可能导致用户资金流失。这就是分布式验证技术(DVT)可以增加重要价值的地方。让我们深入研究一下细节。
DVT是如何工作的？
分布式验证技术
分布式验证器技术(DVT)允许验证器在多台机器上运行，这是通过采用各种技术实现的。密钥使能器是分布式密钥生成(DKG ),这是一种加密过程，它使参与者能够协作生成私钥，而无需任何单个成员访问完整的密钥。在DKG中，每个参与者生成私钥的部分片段，这些片段被组合以导出完整的私钥。这种方法保证了验证者不需要将整个私钥存储在一个节点上，而是可以将密钥片段分布在多个节点上。即使密钥的一个片段或子集离线，并且事务不能被签名，剩余的密钥片段保持完整，并且可以用于签名。公开可验证秘密共享(PVSS)和可验证秘密共享(VSS)是保证密钥生成正确性的常用技术，其中PVSS结合零知识证明进行公开验证。
一旦密钥被共享并存储在多个节点上，就需要一个协调机制来保证节点间的安全认证和通信，从而保证完整的签名生成。这种协调构成了DVT的本质，可以通过各种机制来实现，常用的方法是门限签名方案。在该方案中，指定数量的验证者必须合作对交易进行签名，这防止了任何单个验证者单独签名，增强了验证过程的安全性。作为DVT产品，SSV网络使用拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance，BFT)协议在节点间达成签名共识。
此外，DVT必须解决负责存储密钥片段的节点之间共享基础设施的问题。共享基础设施可能导致相关节点的故障，从而破坏去中心化的目标。在SSV网络中，用户可以根据地理位置、不同数据中心、不同数据中心品牌、不同客户端实现等因素，在不同节点运营商之间灵活分配关键碎片。这强调了多客户端实现作为DVT关键组件的重要性。拥有客户端多样性对于以太坊网络的长期生存能力非常重要，因为它降低了拥有多数市场份额的单个客户端导致分歧或其他中断的风险，这些分歧或中断可能导致验证者受到惩罚。
Obol network是一家积极开发DVT的公司，旨在充当质押的基础设施协调层。他们的非托管中间件Charon确保协议本身无权托管密钥。相反，只有验证者客户端持有和管理签名事务的私钥。Charon充当信标客户机和验证器客户机之间的中介，在将通信转发回信标客户机之前拦截通信并聚合签名。这种设计方法消除了协议签署任何数据的能力，使得Obol网络中的控制角色更少，保证了更高的安全性。通过整合这些技术和方法，DVT增强了以太坊验证者生态系统的安全性、去中心化和效率。
谁受益于深静脉血栓形成？DVT为pledge生态系统中的几乎所有利益相关方带来了好处，使其成为一项极具吸引力的技术。随着资产管理规模(AUM)的不断增长，流动性质押池更倾向于将质押品分配给多个操作者，而不是依赖单一验证者。DVT允许他们在多个操作员之间共享一个验证器，从而减少了单个操作员失败时资产的脆弱性。
对于独立宣誓者来说，DVT可以通过减少互联网或停电的影响来缓解他们的焦虑。即使在间歇性连接或断电期间，他们也可以继续验证交易。机构认捐产品，如比特币基地认捐或Blockdaemon，可以通过降低操作和硬件成本从DVT中受益。通过实现像DVT这样的容错解决方案，验证者可以安全地增加每个节点的密钥数量，从而减少硬件开销。此外，与深静脉血栓相关的风险因素的减少可能会降低服务提供商的保险成本。一般来说，DVT的广泛优势使其成为pledge生态系统中各种利益相关方的一项极具吸引力的技术。
下图显示了拼图DVT的价值主张:
DVT的价值主张
DVT为ETH pledge带来了巨大的价值。其技术降低了节点失效的可能性，通过将密钥分发给多个节点运营商提高了密钥安全性，并通过产品设计增加了客户端的多样性。这样会降低风险，减少不作为的惩罚，进而增强出质人的信心。然而，这只是谜题的一部分。只有与图1中的其他利益相关者合作，我们才能真正实现ETH的去中心化、可伸缩性和安全性的愿景。
结合流动性质押池，32 ETH不要求用户，从而降低了更多人参与ETH质押的准入门槛。
如果质押池也要求节点运营者提供抵押物，就降低了节点合谋的风险，因为合谋会导致自己的质押被砍。
如果使用冷存储、多重签名或其他方法添加安全的密钥存储，节点操作者支持冗余节点以防失效，将进一步降低风险，提高验证者的信心。例如，Puffer是一种基于名为Secure-Signers的技术的液体抵押池。其核心思想是将私钥保存在TEE中，在检查不会触发还原后才进行块签名，这样运营商就可以向出质人保证安全性。这是对节点操作的改进，可以用作DVT的一部分。这个安全签名者通过远程认证支持无授权参与，这意味着与Lido不同，节点操作者不需要DAO投票和其他治理机制来登录。它还声称将质押资本要求降至1 ETH。它还创建了一个“平滑因子”，可用于将MEV奖励平均分配给每个池参与者。目前对河豚的研究还不多。能否实现其所宣称的，还有待进一步调查。也期待未来的技术能让以太坊更加安全可靠。总有一天，没有什么能让验证者夜不能寐。
未来的挑战我还想讨论采用DVT带来的挑战。首先，DVT涉及多个节点的协调，会增加系统的复杂度。如前所述，SSV网络在节点之间使用BFT共识机制。然而，BFT协议的扩展限制是它被设计成处理有限数量的节点，通常最多数百个。超过这个数字，沟通和共识成本将变得非常昂贵，从而导致性能下降和安全性下降。如果你决定将密钥分成100份，那么将BFT共识应用于大规模网络就很有挑战性。目前SSV网络上的密钥分片限制是13个，Obol网络上的是10个。虽然这种限制不会对深静脉血栓形成造成直接风险，但可以进一步改善。
类似于去中心化和效率的权衡，DVT可能会增加系统的延迟，因为事务必须经过多个节点的签名才能被处理。因为密钥被分成很多块，所以总体来说，DVT需要更多的节点参与到质押过程中，这可能会增加对节点冗余的要求。这可以通过节点运营商更多的投入来解决。但这也意味着节点运营商采用DVT的成本太高。
结论总之，DVT的到来代表着pledge生态系统向前迈出了重要的一步。它为质押提供了一个安全、灵活和分散的基础设施，使其对个人质押人、经营者和质押池具有吸引力。DVT有潜力改变质押格局，成为未来以太坊质押的关键参与者。随着生态系统的发展，DVT有能力满足利益相关者不断变化的需求，促进区块链技术的发展。我很高兴看到这项有前途的技术的进步，以及它将为更广泛的区块链社会创造的令人兴奋的机会。
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