以太坊:以太坊分布式验证者规范

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时间：1900/1/1 0:00:00

原文标题：《EthereumDistributedValidatorSpecification》

原文作者：AdityaAsgaonkar

原文编译：ETH中文

动因

传统的验证者客户端设置

以太坊验证者通过用他们的质押私钥对消息签名(例如区块或证明)来参与权益证明(PoS)协议。质押私钥只能通过客户端软件来访问，客户端根据分配给验证者的职责安排消息的创建和签名。传统的验证者客户端设置会有一些风险：

·质押私钥存在一个地方。如果一个攻击者获得了这个密钥，它可以创建冲突的消息，从而导致验证存款被罚没。

不运行自己的验证者的质押者需要把他们的质押私钥交给运营商。为了保证他们质押私钥的安全，他们必须信任该运营商。

过去一日，以太坊、Uniswap、BSC、比特币和GMX是产生费用最多的前5个项目:12月23日消息，据 Crypto Fees 数据显示，过去一日，产生费用最多的前 10 个公链或项目为以太坊（227 万美元）、Uniswap（65 万美元）、BNB Smart Chain（39 万美元）、比特币（29 万美元）、GMX（23 万美元）、Aave、SushiSwap、Curve、Optimism 和 Compound。[2022/12/23 22:03:49]

·如果验证者客户端软件不能创建及时的消息以履行验证者职责，该验证者会遭受怠工惩罚(inactivity)，余额会减少。

这可能是由于软件崩溃、断网、硬件故障等原因造成的。

·如果验证者客户端连接的信标节点出现故障，验证者可能跟在一个少数节点所在的分叉上，导致在PoS协议的其他部分显示是离线状态。

以太坊链上持有超100万美元USDC的地址超过USDT:金色财经消息，CoinMetrics的数据显示，以太坊链上持有超过100万美元USDC的钱包地址超过了持有USDT，但USDT仍然是市值最大的Stablecoin。自5月9日UST脱锚以来，CoinMetrics追踪的147个以太坊钱包地址中，USDC的余额至少增加了100万美元，同时USDT余额至少减少了100万美元。其中新增至少1000万美元USDC并处理1000万美元USDT的有23家。报告补充说，其中许多地址是交易平台、托管服务或去中心化金融协议。[2022/5/26 3:42:43]

分布式验证者协议

分布式验证者协议提供了一个解决方案，以减轻与传统的单个验证者设置相关的风险与担忧。此外，该协议还可以用来实现先进的质押设置，例如去中心化的质押池。

以太坊Gas费跌至六个月低点:金色财经报道，以太坊的7日移动平均交易费已跌至六个月低点，现在约为4.5美元。一个月前为近45美元，下降了90%。[2021/6/16 23:39:20]

基本概念

请注意：请参考词汇表，了解分布式验证者规范中引入的新术语的解释。

分布式验证者背后的两个基本概念是：

·共识：单个验证者的职责被分给几个共同验证者(co-validator)，他们必须协作，在对任何消息签名之前就如何投票达成一致。

·M-of-N门限签名(thresholdsignatures)：验证者的质押私钥被分割为N个部分，每个共同验证者持有一个share。当至少有M个共同验证者对如何投票达成共识时，他们分别用各自的share来对消息签名，一个组合签名可以由这些share重构出来。

数据：过去几个月中，中心化交易所几乎所有的以太坊交易费都用于取款:12月12日，区块链数据平台Glassnode发推称：中心化交易所存入以太坊消耗交易费比重从2017年的约25%降至不足1%。在过去的几个月当中，几乎所有的中心化交易所以太坊交易费都用于取出以太坊。[2020/12/12 15:00:20]

PoS以太坊使用的是BLS签名方案，其中私钥可以使用M-of-N秘密共享技术(使用Shamir'sSecretSharing方案)，以实现M-of-N门限签名。

(译者注：Shamir'sSecretSharing被用于以分布式的方式来保护秘密。秘密被分割为多个部分，这些部分被称为share，这些share可以用来重构原来的秘密。而通过Shamir'sSecretSharing解密需要一个最低数量的share，被称为门限。)

报告：以太坊将在第二季度继续主导智能合约市场:加密研究和分析平台Messari在最近的一条推文中分享了关于智能合约领域本季度业绩的数据，并指出，在第二季度，除了DPoS之外，PoS和PoW代币都能够大幅攀升：“在可预见的未来，加密市场似乎会受到更广泛的经济环境不稳定性影响。尽管面临宏观经济的不利因素，但即将进入第二季度的智能合约领域显示出复苏迹象，PoW指数上涨1%，PoS指数上涨4%，DPoS指数下跌11%。”以太坊可能会在第二季度继续主导智能合约市场，因为有几个关键趋势可以让它巩固对该领域的控制。Messari研究员Wilson Withiam解释称，有三个主要的趋势可以帮助ETH在未来几个月实现增长：“第二季度的趋势是：随着更多的网络发布，ETH 2.0将继续主导对话；‘ETH杀手’市场将更加饱和；staking市场将继续处于压力之下，将在大型验证器和交易所汇集力量。”（CryptoSlate）[2020/4/15]

通过把一个合适的(偏重于安全性的)共识算法和一个M-of-N门限签名方案组合起来，这个DV协议确保共识是得到密码学保证的，且至少有M个共同验证者对任何决定达成一致。

总体架构

本规范提出一种实现分布式验证者客户端(DistributedValidatorClient,DVC)软件的方法，作为信标节点和一个远程签名者(RemoteSigner,RS)之间的中间件：

·信标节点和远程签名者之间的所有通信都由DVC管理，以便它能提供额外的分布式验证者功能。

·信标节点和远程签名者不知道DVC的存在，也就是说，它们以为彼此像往常一样相互连接。

假设

·我们假设总共有N个节点，以及一个M-of-N门限签名方案。

为了与拜占庭容错共识协议兼容，我们假设M=ceil(2*N/3)。

·本规范假设某种基于领袖的、偏重安全性的共识协议，让共同验证者选定相同的证明/区块进行签名。我们假设共识协议在M个正确节点下成功运行，且在N个总节点中不超过F=(N-1)/3个拜占庭节点和不超过N-M-F防失败节点(fail-stopnode)。(译者注：拜占庭节点指的是在网络里故意撒谎或误导其他节点的背叛节点。)

·我们假设验证者客户端安全运行的通常前提条件包括最新的抗罚没数据库、正确的系统时钟等。

·我们暂时不考虑对“正确”以太坊分叉的投票——这个功能将在未来的更新里加上。

规范

关于规范的技术细节描述在src/dvspec/:https://github.com/ethereum/distributed-validator-specs/blob/dev/src/dvspec。

以太坊概念

·验证者：参与权益证明以太坊验证的公钥。在阶段0，验证者预期会为信标链区块履行证明和区块提议的职责。

·验证者客户端(ValidatorClient,VC)：履行验证者职责的软件。VC能访问验证者的私钥。

·远程签名者(RS)：负责以太坊私钥管理的软件，特别是用于对以太坊消息(例如区块、证明等)的签名。RS运行一个服务器，用于接受传入的对该类消息签名的请求。

分布式验证者概念

·分布式验证者(DV)：一组参与者共同履行一个验证者的职责。验证者的私钥在多个参与者中是秘密共享的，因此在没有参与者的一定多数门限下，一个完整的签名是无法形成的。

·共同验证者(Co-Validator)：参与DV协议成为一个特定验证者的BLS公钥门限验证者。

分布式验证者客户端(DVC)：通过运行DV协议(或者，作为多个共同验证者来参与，每个共同验证者身份与不同的验证者相关联）参与成为一个共同验证者的软件。DVC能访问共同验证者的私钥，即所对应的验证者的秘密共享门限私钥。