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。执行层经历了几次迭代后，出现了Optimism、Arbitrum、Starkware等optimistic和ZK rollups的发展。这些进步使得执行层更加成熟和复杂。因此，研究的重点已转移到下一层，即数据层。推动数据层创新的一个重要方面是使用数据可用性采样方法，该方法随机采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要素是共识层，其中包括共识机制及其可扩展性。随着信标链于 2022 年 9 月 15 日的推出，以太坊已从工作量证明网络过渡到权益证明网络。在过去的八个月中，验证者的数量从当时的 400,000 增加到 598,000写作。现在的焦点是让以太坊的质押更加去中心化、可扩展、更简单、更安全、对独立质押者更友好，并且更不容易受到大幅惩罚。在这方面，一项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。

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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。在我们探索这项技术在去中心化以太坊验证器方面的重要性之前，了解当前的 ETH 质押架构非常重要。

上图描述了参与 ETH 2.0 质押的主要利益相关者及其联系。在图表的中心，我们有一个由圆柱体表示的信标链。信标链协调验证过程并生成包含已接受交易的新区块。

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块时具有不同的角色。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达成共识。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)。两种客户端类型对于维护网络都至关重要。

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。节点运营商运行 ETH2 客户端，维护必要的硬件和软件，并监控节点性能以确保正常运行。

节点运营商旁边的外带由验证者或验证者即服务提供者组成。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，例如中心化交易所或权益池，提供不同的产品设计和资本要求。这些验证器服务提供商的主要价值主张是方便。他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 ETH 质押领域担任资产管理者，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，并成为独立的抵押者——ETH 抵押中最独立的存在。

值得注意的是，目前的架构存在多链路，易受单点故障影响，并且缺乏足够的去中心化。客户端多样性不足、私钥存储粗心或节点运营商故障等问题都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。让我们深入研究细节。

DVT 是如何工作的？

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。一个密钥促成因素是分布式密钥生成 (DKG)，这是一种加密过程，使参与者能够协作生成私钥，而无需任何个人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，这些分片组合起来导出完整的私钥。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碎片。即使一个分片或密钥的一个子集离线并且无法签署交易，剩余的密钥分片仍然保持完整性并可用于签名。

一旦密钥被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署并增强验证过程的安全性。在共识方面，作为DVT产品的SSV网络利用拜占庭容错（BFT）协议在节点之间达成签名共识。

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。共享基础设施可能导致相关节点故障，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、数据中心品牌、不同的客户端实现等因素，灵活地将密钥分片分配给不同的节点运营商。这强调了多客户端实施作为 DVT 关键组成部分的重要性。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一客户端导致分叉或其他可能导致验证者受到惩罚的中断的风险。

Obol network 是一家积极开发 DVT 的公司，旨在作为 Staking 的基础设施协调层。他们的名为 Charon 的非托管中间件确保协议本身没有密钥的托管权。相反，只有验证者客户端持有和管理用于签署交易的私钥。Charon 充当信​​标客户端和验证器客户端之间的中介，在将它们中继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签署任意数据的能力，使 Obol 网络处于较少的控制角色并确保更高的安全性。通过结合这些技术和方法，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，使其成为一项引人注目的技术。流动性质押池的管理资产 (AUM) 不断增长，更愿意将其质押分配给多个运营商，而不是依赖单个验证器。DVT 允许他们在多个运营商之间共享一个验证器，从而减少了质押资产对单个运营商失败的脆弱性。

对于单独的质押者，DVT 通过减轻互联网或停电的影响让他们高枕无忧。即使在间歇性连接或电源中断期间，他们也可以继续验证交易。机构质押产品，例如 Coinbase 质押或 Blockdaemon，可以通过降低其运营和硬件成本从 DVT 中受益。通过实施像 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，从而减少硬件开支。此外，与 DVT 相关的较低风险因素可能会降低质押服务提供商的保险费。总体而言，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 为 ETH 质押带来了巨大的价值。它的技术减少了节点故障的机会，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客户端多样性。这导致了降低风险的削减，减少了不活动的惩罚，进而提升了质押者的信心。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合作，它才能真正实现 ETH 去中心化、可扩展性和安全性的愿景。

结合流动性质押池，用户无需满足 32 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商投入抵押品，则可以降低节点串通的风险，因为串通将导致他们自己的股份被削减。

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，这将进一步降低质押风险并提高验证者的信心。例如，河豚是一个基于名为 Secure-Signers 的技术的流动资金池。核心思想是将私钥保存在 TEE 中，并且只有在检查后才签署区块不会触发削减，因此运营商可以向利益相关者保证安全性。这是节点操作端的改进，可以集成为 DVT 的一部分。此 Secure-Signer 通过远程证明实现无许可参与，这意味着与 Lido 不同，节点操作员入职不需要 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。目前对 Puffer 的研究并不多。它是否能实现其声称的内容还有待进一步调查。我也期待未来的技术能够让 ETH 质押更安全、更可靠，总有一天不会让验证者彻夜难眠。

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，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 协议的扩展限制在于它旨在处理有限数量的节点，通常最多可达数百个。超过这个数字，通信和共识开销变得非常昂贵，导致性能下降和安全性降低。如果您决定将密钥分片为 100 个，这使得将拜占庭容错共识应用于大型网络变得具有挑战性。目前密钥分片的限制在 SSV 网络上为 13 个，在 Obol 网络上为 10 个。尽管此限制不会对 DVT 造成直接风险，但可以进行进一步改进。

类似于去中心化和效率之间的权衡，DVT 会增加系统的延迟，因为交易必须由多个节点签名才能被处理。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 staking 过程中，这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 的到来代表着质押生态系统向前迈出了一大步。它为质押提供安全、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 有可能改变质押格局，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 可以很好地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取得进展，以及它将为更广泛的区块链社区创造令人兴奋的机会。