信標鏈驗證者：冗余風險和故障轉移_LASH:以太坊

編者按：本文來自以太坊愛好者，作者：AdityaAsgaonkar，翻譯：阿劍，Odaily星球日報經授權轉載。驗證者與驗證者客戶端

驗證者是信標鏈相關的概念，一個驗證者即是信標鏈共識過程的一個參與者。驗證者之間以公鑰來區別身份，而且每個驗證者都會在不同時間被分配以驗證信標鏈的任務。成功完成這些任務，就能獲得獎賞；反之，如果失職，不僅得不到獎勵，還會受到嚴厲的懲罰。在Phase0階段，這些指責僅限于在信標鏈上提議區塊和提交見證消息。驗證者們需要使用一種叫驗證者客戶端的軟件來執行其職責1。所有的信標鏈客戶端團隊都將VC作為他們的客戶端套裝軟件之一。毋庸置疑，驗證者肯定希望自己的客戶端能全時在線，這樣才能獲得最大收益、避免所有懲罰。實現高可用的常見方法是設置冗余和故障轉移機制。本文會解釋冗余機制給驗證者帶來的危險，并為信標鏈的VC提議一種合理的故障轉移措施。損失/懲罰的類型

以太坊信標鏈質押總量突破2000萬枚ETH 質押率達16.72%:5月16日消息，據Dune Analytics數據顯示，以太坊信標鏈質押總量達20,003,770枚ETH，質押ETH占ETH總供應量的16.72%。其中，流動性質押協議Lido的質押份額達31.48%。此外，自上海升級后凈流入逾82萬枚ETH。[2023/5/16 15:05:15]

驗證者會面臨三種類型的損失，嚴重程度從小到大排列如下：獎勵落空：當一個驗證者在被分配到任務時沒能執行，TA就不能獲得與該任務對應的獎勵。驗證者的權益不會減少，只不過失去了一次獲得獎勵的機會。怠工懲罰：如果一個驗證者沒有發出見證消息，而那時候信標鏈又不能敲定區塊2，那驗證者的權益就會減少很小的一個數額。罰沒懲罰：若一個驗證者發出了違反CasperFFG規則的見證消息，則該驗證者會立即被罰沒——該驗證者的權益會減少一定的比例3，而且該驗證者會被踢出，不能再參與共識。而且，因為現在信標鏈還不能轉讓和取回質押的ETH，所以驗證者剩下的錢會全部鎖在信標鏈上、無法動用。前兩種損失類型是VC掉線的驗證者可能會遭遇到的，但第三種，是只有不正確設置VC的驗證者才會遇到的。那么談到故障轉移和冗余措施，最要緊的應該是盡一切可能避免罰沒，然后才是提高在線時間，以減少獎勵落空和怠工懲罰的概率。冗余VC設施的危險性

以太坊信標鏈超75%拜占庭行為未受到slash懲罰:2月16日消息，芝加哥大學Zhiguo He與喬治梅森大學Jiasun Li發表論文《合約執行與去中心化共識：Slashing案例，（Contract Enforcement and Decentralized Consensus: The Case of Slashing）》。論文表示，許多新的區塊鏈應用依賴“質押和slash”機制來調整激勵。論文指出，這種“契約”問題的設計不能脫離去中心化共識形成過程的細節。論文對以太坊2.0進行了實證研究，發現超過75%的拜占庭（Byzantine）行為都逃避了懲罰（Slashing），突出表明slashing可能沒有人們普遍認為的那么有效。

以太坊社區表示，這是信標鏈（Beacon Chain）的bug，不是客戶端bug，問題相當復雜，將盡快解決。

據悉，Slash是從節點中質押的32枚ETH中收取罰款。 Slash的任何金額都無法替換，并且如果節點由于Slash的罰款累積而降至16枚ETH以下，則該節點會自動從網絡中退出。

以太坊2.0依賴于拜占庭容錯閾值，必須保證網絡中三分之二的驗證者是誠實參與者。[2022/2/17 9:58:52]

有些質押者可能認為，運行冗余的VC是對某一個VC掉線的保險。但實際上，冗余的VC設施是不安全的，最終很有可能導致驗證者被罰沒！來看一個實際的例子：

以太坊信標鏈網絡總質押量突破990萬枚ETH:金色財經報道，據2月17日最新數據顯示，以太坊信標鏈（The Beacon Chain）網絡總質押量已突破990萬枚ETH，本文撰寫時為9,904,517 ETH，驗證者總數量為295,292個。近期ETH價格暫時反彈至3000美元上方，目前約為3068.30美元，但尚未形成整體上升趨勢。[2022/2/17 9:57:53]

-冗余的VC導致罰沒！-這個驗證者運行了兩個客戶端實例C1和C2，兩個都配有在線的VC。不穩定的網絡條件，導致兩個客戶端實例對哪條分叉才是主鏈沒有形成一致，C1和C2分別以B1和B2為當前的頂端檢查點。輪到該驗證者執行其驗證者任務時，兩個客戶端實例各自發出了一條以自己所認定主鏈檢查點為目標檢查點的投票消息。結果就是這兩條見證消息的目標檢查點不同。這就是雙重投票，違反了CasperFFG的規則，會導致該驗證者被罰沒。VC的故障轉移協議

Prysmatic Labs的開發人員：5個以太坊2.0信標鏈主網驗證節點利潤超過2 ETH:據官方消息，Prysmatic Labs的開發人員Terence發推表示，根據以太坊2.0信標鏈主網驗證節點排行榜，有5個驗證節點的利潤都超過了2 ETH（目前已為6），在220天內的收益達6.25%。[2021/7/10 0:41:58]

注意：我說“故障轉移”，指的是在一個VC停止之后手動或者自動地重啟一個新的VC實例，但是，我不建議使用自動化的故障轉移機制，因為如果實現不好，就會導致你有兩個VC掛在線上！上一節的要點是，驗證者在任何時候都只應該部署一個在線的VC實例。但是，VC總有出錯的時候，怎么應對這種風險呢？質押者應該提前定義好自己的故障轉移協議，來應對這種情況。在開發安全可靠的故障轉移協議之前，我們先來了解一種驗證者客戶端內置的安全特性：罰沒保護措施。

酒兒：DeFi后續的表現，以及以太坊信標鏈整體要有一個大的爆發點:金色財經報道，在11月20日舉辦的《金色百家談 | Gate.io的進階之路：DEX和金融衍生品》的直播節目中，Gate.io合伙人酒兒表示，2020年初的時候，大家談的都是減半，但當今年已經走過半的時候，你會發現，減半的效果反而沒有帶來那么大的效果。隨后便是一系列的熱點，DeFi質押量再創新高，BTC的價格一路上漲至18000美金，以太坊信標鏈即將啟動，可以看到疫情過后，整個國內和世界的經濟恢復其實有了比較明顯的起色，美國大選的熱議也給BTC的價值上漲帶來了強大的價值支撐。最大的感受就是之前大家群里都說百倍幣、千倍幣，懊悔之余，其實會發現市場的魅力就是在于不同交易對手間在策略和經驗上的不同選擇。

接下來，其實我認為沖高還是有壓力的，從之前的經驗可以看出，大牛市基本上都是有預兆，并且會有大量的圈外流量引入，比如2018年新聞曝光，需要一個非常好的點去推，但目前可以看到，這個點的表現還是不足，或者還沒到成熟的位置，但值得期待的是DeFi后續的表現，以及以太坊信標鏈的表現。我覺得整體要是有一個大的爆發點。但是同樣值得期待。[2020/11/20 21:28:49]

-罰沒保護機制-罰沒保護機制：所有信標鏈客戶端團隊開發的VC軟件都有罰沒保護機制，作為應對意外事件的自動防故障裝置。根據罰沒規則，只有成對的見證消息才會導致罰沒，只需檢查這一對消息就可判斷結果。那么，VC可以存儲自己所簽名過的所有消息和區塊，存儲在本地的罰沒保護數據庫里面。在簽名任何新的見證消息/區塊時，VC只需檢查新消息與數據庫中的舊消息是否沖突，并且只簽名不會沖突的新消息即可。因此，VC需要三項機制來保證正確和安全的運營：完全同步的信標鏈節點，來獲得關于信標鏈的信息驗證者簽名私鑰，來實際簽署消息及時的罰沒保護數據庫，作為防故障裝置良好的故障轉移協議必須把任一機制出錯的場景都考慮進去。前兩者是很容易保證的——可以維護冗余的BN以備新的VC連接，而簽名密鑰也可以作為只讀文件，從備份文件夾中復制出來。但最后一項——及時的罰沒保護數據——不容易備份及保證可用！有很多種可能發生的錯誤都會導致數據庫完全丟失：文件系統崩潰、硬盤故障、不可抗力造成的硬件丟失，等等。數據備份和可用性是一個價值數十億美元的問題，現在也已經有很多方案了，例如，逐個區塊/逐個文件監控備份，RAID可用性，等等。不過，我們有一個小技巧，可以用來重建丟失的罰沒保護數據庫！數據庫可以按最小化格式重建出來，并不需要所有已簽名消息的完整歷史。此種重建方法的實用程序可以在adiasg/eth2-slashing-protection-rebuild代碼庫中找到。注意：SD卡不是可靠的存儲設備，所以，在樹莓派上運行VC的質押者特別容易丟失自己的罰沒保護數據庫！我所建議的故障轉移方案

一個簡單但有用的辦法是：維護一個冗余的BN，并保證冗余的驗證者密鑰容易取得。

-初始化的VC設置與多場景的故障轉移協議-在這種設置下，多種錯誤都有分布對應的處理方案：BN出錯——那就遷移到冗余的BN上驗證者密鑰文件丟失——從冷存儲備份的密鑰文件中復制出來罰沒保護數據庫丟失——重建該數據庫，或者從實時備份中恢復密鑰分割驗證者

最理想的彈性設施需要密鑰分割技術——講起來需要另寫一篇文章了。更多信息可以在這個演講視頻中找到：https://youtu.be/awBX1SrXOhk。注1：驗證者和驗證者客戶端兩個概念的區別亦見于JimMcDonald的博客注2：在當前的規范中，如果超過4個時段沒有敲定的檢查點，怠工懲罰就會出現。注3：在當前規范的參數設置中，這個比例等于驗證者有效余額的1/128，如果驗證者的有效余額為32ETH，則具體數額為0.25ETH。

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