DVT和长期以太坊去中心化

随着以太坊致力于通过可扩展性实现去中心化，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，一层可以分为三层：执行层、数据层和共识层。在执行层，经过几次迭代，optimistic和ZK rollup得到了发展(如Optimism、Arbitrum和Starkware)。这些进步使执行层更加成熟和完善。因此，研究的重点已经转移到下一层，即数据层。推动数据层创新的一个重要方面是数据可用性抽样方法的使用，该方法随机抽样数据以确保交易数据的有效性。

区块链存在的另一个关键因素是共识层，其中包括共识机制及其可扩展性。随着2022年9月15日信标链的推出，以太坊已经从一个工作量证明网络过渡到一个权益证明网络。在过去的8个月里，验证者的数量从40万增加到撰写本文时的59.8万。现在的焦点是使以太坊的质押更加去中心化、可扩展、更简单、更安全、对独立质押者更友好，并且更不容易受到严厉的惩罚。在这方面一个很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并探讨它如何为以太坊的去中心化路线图做出贡献。

模块化的区块链

ETH 质押生态系统

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。在我们探讨这项技术在去中心化以太坊验证器中的意义之前，重要的是要了解当前的以太坊质押架构。

ETH 2.0 质押

上图描述了参与ETH 2.0质押的关键利益相关者及其联系。在图表的中心，我们用一个圆柱体表示信标链。信标链协调验证过程，并生成包含可接受交易的新区块。

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区块方面有不同的角色。共识客户端在以太坊网络上验证和处理交易，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。虽然他们与共识客户端合作进行交易验证和执行，但他们的主要重点是实施执行智能合约代码的以太坊虚拟机(EVM)。这两种客户端类型对于维护网络都是至关重要的。

圆柱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。节点运营商负责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。

节点运营商旁边的外带由验证器或服务提供者组成。作为以太坊持有者，我们经常与这些服务提供商互动。它们有多种形式，如中心化交易所或质押池，提供不同的产品设计和资本要求。这些验证器服务提供者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，甚至提供用于去中心化金融(DeFi)的质押资产的流动版本。他们在以太坊质押领域担任资产管理人，在必要时引入资金并签署交易。

或者，个人可以选择直接连接到执行客户端和共识客户端，运行所需的软件和硬件，并成为独立的质押者- ETH质押中最独立的存在。

值得注意的是，当前的架构有多个链路，容易受到单点故障的影响，并且缺乏足够的去中心化。缺乏客户端多样性、私钥存储粗心或节点运营商故障等问题可能导致用户资金损失。这就是分布式验证器技术(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？

分布式验证器技术

分布式验证器技术(Distributed Validator Technology, 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。一个密钥启用器是分布式密钥生成(DKG)，这是一个加密过程，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分片，这些分片组合在一起派生出完整的私钥。这种方法确保验证器不需要将整个私钥存储在一个节点中，而是可以跨多个节点分发密钥分片。即使密钥的一个分片或子集脱机并且无法对交易进行签名，其余的密钥分片仍然保持完整性并可用于签名。公开可验证秘密共享(PVSS)和可验证秘密共享(VSS)是确保密钥生成正确性的常用技术，其中PVSS结合了零知识证明用于公开验证。

一旦密钥共享并存储在多个节点上，就需要一种协调机制来确保节点之间的安全验证和通信，以确保完整的签名生成。这种协调构成了DVT的本质，可以通过各种机制来实现，常见的方法是阈值签名方案。在该方案中，指定数量的验证者必须合作签署交易，防止任何单个验证者单独签名，增强验证过程的安全性。在共识方面，SSV网络作为DVT产品，利用拜占庭容错(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分片的节点之间共享基础设施的问题。共享的基础设施可能导致相关节点故障，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、不同的数据中心、不同的数据中心品牌、不同的客户端实现等因素，灵活地在不同的节点运营商之间分配密钥分片。这强调了作为DVT关键组件的多客户端实现的重要性。拥有客户端多样性对于以太坊网络的长期生存能力至关重要，因为它降低了拥有多数市场份额的单个客户端导致分叉或其他可能导致验证者受到处罚的中断的风险。

Obol network是一家积极开发DVT的公司，旨在作为质押的基础设施协调层。它们的非托管中间件Charon确保协议本身不具有密钥的托管权。相反，只有验证器客户端持有和管理签名交易的私钥。Charon充当信标客户端和验证器客户端之间的中介，在将签名转发回信标客户端之前拦截通信并聚合签名。这种设计方法消除了协议对任意数据签名的能力，使Obol网络处于较少的控制角色并确保更高的安全性。通过整合这些技术和方法，DVT增强了以太坊验证器生态系统的安全性、去中心化和效率。

谁从 DVT 中获益？

DVT为质押生态系统中的几乎所有利益相关者带来了好处，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分配给多个运营商，而不是依赖于单一的验证者。DVT允许他们在多个运营商之间共享一个验证器，从而减少了单个运营商失败时资产的脆弱性。

对于独立质押者来说，DVT通过减轻互联网或停电的影响，让他们安心。即使在间歇性连接或电力中断期间，它们也可以继续验证交易。机构质押产品，如Coinbase质押或Blockdaemon，可以通过降低运营和硬件成本从DVT中受益。通过实现像DVT这样的容错解决方案，验证器可以安全地增加每个节点的密钥数量，从而降低硬件开销。此外，与DVT相关的风险因素降低，可能会降低服务提供商的保险费用。总的来说，，DVT 的广泛优势使其成为对质押生态系统中的各种利益相关者具有吸引力的技术。

一块拼图

DVT的价值主张，如下图所示：

DVT 的价值主张

DVT为ETH质押带来了巨大的价值。它的技术降低了节点故障的可能性，通过将密钥分发给多个节点运营商来提高密钥安全性，并通过产品设计增加了客户端多样性。这将降低风险，减少不活动惩罚，进而提升质押者的信心。然而，这只是拼图的一部分。只有与图1中的其他利益相关者共同努力，才能真正实现ETH去中心化、可扩展性和安全性的愿景。

结合流动性质押池，用户不受32个ETH的要求，从而降低了更多人参与 ETH 质押的准入门槛。

如果质押池还要求节点运营者提供抵押品，则降低了节点串通的风险，因为串通会导致他们自己的质押被削减。

如果我们使用冷存储、多重签名或其他方法添加安全密钥存储，以及节点运营商在发生故障时支持冗余节点，它将进一步降低风险并提高验证器的信心。例如，Puffer是基于一种称为安全签名者（Secure-Signers）的技术的流动性质押池。其核心思想是将私钥保存在TEE中，只有在检查不会触发削减后才对区块进行签名，这样运营商就可以向质押者保证安全性。这是节点运营方面的改进，可以作为DVT的一部分。这个Secure-Signer通过远程认证支持无需许可的参与，这意味着与Lido不同，节点运营商登录不需要DAO投票和其他治理机制。它还声称将质押资本要求降低到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。目前关于Puffer的研究并不多。它是否能实现其所声称的，还有待进一步调查。我也期待着未来的技术能够让以太坊更安全、更可靠，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所带来的挑战。首先，DVT涉及到多个节点的协调，这会增加系统的复杂性。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，它被设计为处理有限数量的节点，通常最多几百个。超过这个数字，通信和共识开销就会变得非常昂贵，从而导致性能下降和安全性降低。如果你决定将密钥分片为100个片段，这使得将BFT共识应用于大规模网络变得具有挑战性。目前在SSV网络上的密钥分片限制是13个，在Obol网络上是10个。虽然这种限制不会对DVT造成直接风险，但可以进一步改进。

与去中心化和效率之间的权衡类似，DVT可能会增加系统的延迟，因为交易必须由多个节点签名才能处理。因为密钥被分片成很多块，从整体上看，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的更多投资来解决。但这也意味着节点运营商采用DVT的成本过高。

结论

总之，DVT的到来代表了质押生态系统向前迈出的重要一步。它为质押提供了安全、灵活和去中心化的基础设施，使其对个人质押者、运营商和质押池具有吸引力。DVT有潜力改变质押格局，并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，并推动区块链技术的发展。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区创造的令人兴奋的机会。