以太坊分布式驗證者規范_SHA:EMP Shares

原標題：《EthereumDistributedValidatorSpecification》

作者：AdityaAsgaonkar

編譯：ETH中文

引介

動因

傳統的驗證者客戶端設置

以太坊驗證者通過用他們的質押私鑰對消息簽名(例如區塊或證明)來參與權益證明(PoS)協議。質押私鑰只能通過客戶端軟件來訪問，客戶端根據分配給驗證者的職責安排消息的創建和簽名。傳統的驗證者客戶端設置會有一些風險：

·質押私鑰存在一個地方。如果一個攻擊者獲得了這個密鑰，它可以創建沖突的消息，從而導致驗證存款被罰沒。

不運行自己的驗證者的質押者需要把他們的質押私鑰交給運營商。為了保證他們質押私鑰的安全，他們必須信任該運營商。

·如果驗證者客戶端軟件不能創建及時的消息以履行驗證者職責，該驗證者會遭受怠工懲罰(inactivity)，余額會減少。

數據：zkSync橋接交易參與用戶量突破200萬:8月9日消息，據Dune數據顯示，以太坊Layer2擴容解決方案zkSync橋接交易參與用戶總量已突破200萬，本文撰寫時達到2,003,863個，跨鏈橋接存儲總價值為1,244,391ETH，按照當前價格計算約合23.1億美元。[2023/8/9 21:33:32]

?這可能是由于軟件崩潰、斷網、硬件故障等原因造成的。

·如果驗證者客戶端連接的信標節點出現故障，驗證者可能跟在一個少數節點所在的分叉上，導致在PoS協議的其他部分顯示是離線狀態。

分布式驗證者協議

分布式驗證者協議提供了一個解決方案，以減輕與傳統的單個驗證者設置相關的風險與擔憂。此外，該協議還可以用來實現先進的質押設置，例如去中心化的質押池。

基本概念

請注意：請參考詞匯表，了解分布式驗證者規范中引入的新術語的解釋。

分布式驗證者背后的兩個基本概念是：

蘇富比NFT市場Sotheby’s Metaverse宣布拍賣Fidenza #725:金色財經報道，蘇富比拍賣行鏈上二級NFT市場Sotheby’s Metaverse宣布將于5月20日凌晨02:00拍賣NFT Fidenza #725，出價13萬美元。據金色財經觀察，當前該NFT在Opensea上的最高報價為36.2 WETH，約合65327美元。[2023/5/19 15:12:53]

·共識：單個驗證者的職責被分給幾個共同驗證者(co-validator)，他們必須協作，在對任何消息簽名之前就如何投票達成一致。

·M-of-N門限簽名(thresholdsignatures)：驗證者的質押私鑰被分割為N個部分，每個共同驗證者持有一個share。當至少有M個共同驗證者對如何投票達成共識時，他們分別用各自的share來對消息簽名，一個組合簽名可以由這些share重構出來。

PoS以太坊使用的是BLS簽名方案，其中私鑰可以使用M-of-N秘密共享技術(使用Shamir'sSecretSharing方案)，以實現M-of-N門限簽名。

數據：2023 Q1 DeFi鎖倉量達833億美元環比增長37%:金色財經報道，據Dapprader最新DeFi報告顯示，2023年一季度 DeFi鎖倉量達833億美元，環比增長37%，其中Arbitrum鏈上鎖倉量增長了118%，本季度末達到32億美元，而GMX占到Arbitrum鏈上鎖倉量的80%以上。Arbitrum代幣空投將區塊鏈上的交易數量推高至創紀錄的270萬筆，超過了以太坊和 Optimism。此外，Arbitrum日均唯一活躍錢包量上漲125%，BNB Chain本季度有約44.0萬個日均唯一活躍錢包，較上一季減少28%。[2023/3/31 13:36:12]

(譯者注：Shamir'sSecretSharing被用于以分布式的方式來保護秘密。秘密被分割為多個部分，這些部分被稱為share，這些share可以用來重構原來的秘密。而通過Shamir'sSecretSharing解密需要一個最低數量的share，被稱為門限。)

通過把一個合適的(偏重于安全性的)共識算法和一個M-of-N門限簽名方案組合起來，這個DV協議確保共識是得到密碼學保證的，且至少有M個共同驗證者對任何決定達成一致。

NFT平臺LiveArtX將于4月5日推出NFT系列X Card:金色財經報道，NFT 平臺 LiveArtX 將于 4 月 5 日上線專為收藏家和創作者打造的 NFT 系列X Card ，該系列 NFT 將提供一個圍繞 ART 代幣的生態系統，以圍繞與購買和持有藝術品以及與藝術世界互動相關的公用事業進行構建，包括創作者、收藏家、藝術機構和其他合作伙伴。[2023/3/15 13:06:19]

資源

實現

以下是分布式驗證者技術的現有實現(但不一定是本規范的實現)。

·python-ssv：Python中分布式驗證者協議實現的概念證明，與以太坊客戶端Prysm交互。

·ssv：分布式驗證者協議的Go實現，與以太坊客戶端Prysm交互。

文檔

·分布式驗證者架構視頻介紹

總體架構

本規范提出一種實現分布式驗證者客戶端(DistributedValidatorClient,DVC)軟件的方法，作為信標節點和一個遠程簽名者(RemoteSigner,RS)之間的中間件：

MicroStrategy：尚未收到針對貸款的追加保證金通知:金色財經報道，MicroStrategy表示，周三沒有收到針對其比特幣支持的借款追加保證金的通知，并且如果有必要，它還有大量額外的抵押品可供質押。MicroStrategy于3月從加密銀行Silvergate Capital借了2.05億美元，其中大部分以比特幣為抵押。周二，比特幣的價格一度跌破公司高管所說的可能引發額外資本要求的水平。

“即使比特幣價格最近出現波動，MicroStrategy 也沒有收到針對我們 Silvergate 貸款的‘追加保證金通知’，”該公司在一份電子郵件聲明中表示，“我們總是可以提供額外的比特幣來維持所需的貸款價值比……即使以目前的價格，我們繼續維持足夠多的額外未質押比特幣來滿足我們在貸款協議下的要求。”（路透社）[2022/6/15 4:27:58]

·信標節點和遠程簽名者之間的所有通信都由DVC管理，以便它能提供額外的分布式驗證者功能。

·信標節點和遠程簽名者不知道DVC的存在，也就是說，它們以為彼此像往常一樣相互連接。

假設

·我們假設總共有N個節點，以及一個M-of-N門限簽名方案。

為了與拜占庭容錯共識協議兼容，我們假設M=ceil(2*N/3)。

·本規范假設某種基于領袖的、偏重安全性的共識協議，讓共同驗證者選定相同的證明/區塊進行簽名。我們假設共識協議在M個正確節點下成功運行，且在N個總節點中不超過F=(N-1)/3個拜占庭節點和不超過N-M-F防失敗節點(fail-stopnode)。(譯者注：拜占庭節點指的是在網絡里故意撒謊或誤導其他節點的背叛節點。)

·我們假設驗證者客戶端安全運行的通常前提條件包括最新的抗罰沒數據庫、正確的系統時鐘等。

·我們暫時不考慮對“正確”以太坊分叉的投票——這個功能將在未來的更新里加上。

理想的保證

·安全性(防止密鑰被盜)：

除非N個共同驗證者中有多于M個驗證者的安全受到影響，否則質押者私鑰是安全的。

·安全性(防止罰沒)：

?在異步網絡的假設下，除非多于三分之一的共同驗證者成了背叛者，否則驗證者永遠不會被罰沒。

?在同步網絡的假設下，除非多于三分之二的共同驗證者成了背叛者，否則驗證者永遠不會被罰沒。

·活性：在部分同步的網絡里，除非多于三分之一的共同驗證者成了叛徒，否則協議最終都會產生一個新的證明/區塊。

規范

關于規范的技術細節描述在?src/dvspec/:https://github.com/ethereum/distributed-validator-specs/blob/dev/src/dvspec。

詞匯表

以太坊概念

·驗證者：參與權益證明以太坊驗證的公鑰。在階段0，驗證者預期會為信標鏈區塊履行證明和區塊提議的職責。

·驗證者客戶端(ValidatorClient,VC)：履行驗證者職責的軟件。VC能訪問驗證者的私鑰。

·遠程簽名者(RS)：負責以太坊私鑰管理的軟件，特別是用于對以太坊消息(例如區塊、證明等)的簽名。RS運行一個服務器，用于接受傳入的對該類消息簽名的請求。

密碼學概念

·私鑰分片(KeyShare)：作為門限簽名方案一部分的單個密鑰。

·簽名分片(SignatureShare)：對來自單個私鑰share的一些數據的簽名。多個這樣的簽名share需要組合起來生成一個完整的簽名。

分布式驗證者概念

·分布式驗證者(DV)：一組參與者共同履行一個驗證者的職責。驗證者的私鑰在多個參與者中是秘密共享的，因此在沒有參與者的一定多數門限下，一個完整的簽名是無法形成的。

·共同驗證者(Co-Validator)：參與DV協議成為一個特定驗證者的BLS公鑰門限驗證者。

分布式驗證者客戶端(DVC)：通過運行DV協議(或者，作為多個共同驗證者來參與，每個共同驗證者身份與不同的驗證者相關聯）參與成為一個共同驗證者的軟件。DVC能訪問共同驗證者的私鑰，即所對應的驗證者的秘密共享門限私鑰。

實例

使用上述術語的實例說明：

·公鑰為0xa5c91...的以太坊驗證者作為一個分布式驗證者在運行。

·有4個共同驗證者參與到驗證者0xa5c91...的分布式驗證者中。

·與0xa5c91...相關聯的私鑰在4個共同驗證者中使用3-of-4的秘密共享方案來拆分，這樣就建立了一個3-of-4的門限簽名方案。

?更簡單地說，0xa5c91...的私鑰被拆分為4份，每一份由共同驗證者中一名來托管，這樣必須至少有共同驗證者中的三名合作才能從0xa5c91...產生一個簽名。

每個共同驗證者都在運行分布式驗證者客戶端軟件來參與分布式驗證者。

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