2022 年 9 月 15 日，以太坊區塊鏈完成了 7 年以來最重要的合併，即從 PoW 過渡到權益證明 PoS 共識機製。除去減少能耗、降低門檻，人們也在擔心 PoS 的共識機製會帶來更大範圍的網絡集中控製，因爲 PoS 會賦予持有大量股份的人更多的投票權。故而，合併完成後，開髮者需要參與開髮、測試，盡可能減少潛在的網絡故障、提高去中心化程度，擴展網絡。

以太坊路線圖顯示，分布式驗證技術將是以太坊合併後的下一個關鍵。根據 Messari 的最新報告，DVT 能夠提高驗證器的安全性，DVT 或會是以太坊網絡的主要髮展之一。

DVT 是什麽?

分布式驗證技術，Distributed Validator Technology（簡稱 DVT） 類似於共識投票的多重簽名，它能允許以太坊 PoS 驗證器在多個節點或機器進行，從而驗證者可以在多個節點進行投票，支持以太坊驗證其分布式操作是該技術的核心目的。這一技術最早出現在以太坊基金會成員的研究論文中，原被稱爲 SSV。通過 3-of-4 設置（概念見下），DVT 允許個人、團體或者社區的節點共衕組成單個驗證器。DVT 通過爲驗證者增加容錯層，提高容錯率，在驗證過程中，某一節點出現故障，驗證器依舊可以繼續運行，從而消除了單點故障、雙重簽名懲罰、分叉懲罰的可能性。

相關概念

共識（Consensus）：單個驗證者的職責被分配給多個共衕驗證者，簽署消息需要共衕驗證者就投票達成一緻。

M-of-N 閾值簽名：驗證者的私鑰將會分爲 N 份，每位驗證者持 1/N，當 M 個驗證者投票達成一緻簽署後，即可完成簽名。

工作原理

DVT 由 4 個關鍵部分組成：分布式密鑰生成、BLS 簽名的 Shamir 密鑰共享、安全多方計算和 DVT BFT 共識層。

分布式密鑰生成（DKG）：由所有參與者分配加密私鑰，從而防止一方直接控製整個私鑰。

Shamir 的私鑰共享：私鑰共享指的是私鑰被拆分併被分配給不衕參與者，如果需要重設私鑰，則需要需要組合預定義的份額閾值（例如，4 份中的 3 份）。

多方計算（MPC）：多方計算在分布式驗證器技術中最爲關鍵。通過縮放計算，運營商可以使用他們的私鑰共享來簽署消息和執行計算，而無需在任何單個設備上重建；多方計算能夠讓運營商在不衕機器上以分布式的方式、安全地協調密鑰生成和重建。

共識達成：容錯是通過閾值簽名方案 Beacon 節點間的共識算法達成的，ETH 驗證器 與 Beacon 節點連接後，即可達成共識。

如上圖所示，首先由 DVT 運營商計算得出生成共享公鑰和私鑰加密的過程；再將被拆分後的私鑰共享給不衕參與者，與此衕時，私鑰份額會分髮給運營商；接下來，由運營商進行多方計算隨機選擇驗證節點（該節點會與其他節點共享信息），參與的驗證者通過預定義閾值認證後，即可達成共識。

爲什麽需要 DVT?

DVT 是爲了解決合併後出現的諸多問題，其中中心化是需要應對的核心威脅。除此之外，協議規則影響下，驗證者資産受損、以太坊生態穩定性下降也是亟需解決的問題。

中心化風險

以太坊規則規定持有不足 ETH 數量小於 32 的用戶將被限製維護驗證器，對於這些用戶而言，質押服務是唯一解決方案，這進一步導緻大量加密資産被儲存在中心化交易所。以太坊最大的質押服務商 Lido Finance 存入了超過 400 萬個以太幣，占質押加密資産總量的 32%。當大量加密資産被存入交易所時，黑客攻擊、不合理的審查製度、技術錯誤都會威脅以太坊生態，造成集中化風險。

單點故障

私鑰對於獨立的驗證器至關重要，因爲一旦丟失或忘記私鑰，資産將無法訪問。合併後，PoS 禁止冗餘的協議規則使得每個驗證者隻能簽署一颱驗證器，這意味著如果節點宕機、黑客攻擊等問題出現後，缺乏故障保護的單節點驗證器會導緻驗證者資産的直接受損，併進一步影響以太坊整體穩定性。

雙重簽名懲罰

如果驗證者使用相衕的密鑰多次簽署，網絡故障、雲故障等問題導緻離線，用戶將失去部分質押額度。

分叉懲罰

在 PoS 製度下，驗證器連接的 Beacon 節點出現故障後，會建立一個分叉。但在這樣的情況下，驗證者受到影響導緻被認定爲離線，驗證者依舊會被處罰。

集中和中心化的後果與區塊鏈目的背道而馳，安全威脅和資産處罰則會産生消極影響。爲了解決上述睏境，分布式驗證器技術應運而生。

DVT 有什麽髮展潛力?

提高以太坊去中心化程度、安全性和運行效率，DVT 被業界人士寄予厚望。

優勢

DVT 作爲節點集群運行的驗證器彈性較高，風險較小，所以能夠提高質押的穩定性。

對於大型驗證器，DVT 能夠保障高可用性，降低基礎設施成本：改進的冗餘和更低的削減風險能夠讓更少的驗證者運營更多的節點，從而降低硬件成本；通過允許客戶端配置和地址在多個節點運行，DVT 能夠降低單個地址或客戶端的故障風險。

對於小型驗證器，DVT 能夠提供與較大驗證器相當的保護級別：使用 DVT小型驗證器能夠提供與大型驗證其媲美的效率；通過降低運行節點的 ETH 要求，DVT 能夠使得用它用戶使用社區質押池或家庭驗證器實現驗證。

對於流動性質押協議，DVT 能提高效率，降低風險，允許運營商參與：通過在網絡中提供冗餘，DVT 不再依賴可能導緻離線停機的任一運營商；此外，運營商能夠通過組織成不衕集群，提高了質押者協議的性能。

用例

在去中心化質押池中的應用：使用 DVT，質押池可以切換到去中心化模型，通過減少停機時間來減少處罰和削減。

質押基礎設施提供商：通過 DVT，基礎設施供應商能夠啟用主動-主動集群冗餘，實現部署和配置的動態性。以前，爲了滿足個人或機構質押，基礎設施供應商需要爲主動-被動配置的機構提供冗餘解決方案。現在，主動-主動冗餘能以保障冗餘繫統能夠始終運營爲目標，將驗證器分散在多颱機器上從而創建容錯。

設置獨立驗證者：通過 DVT，驗證器可以在主動-主動集群冗餘中跨多個節點分配簽名權力，故而能夠最大限度地減少由於停機、雙重簽名等原因導緻的簽名失敗和處罰風險。

相關項目

自 DVT 提出以來，Obol Network 和 SSV Network 都已經開髮了基於 DVT 的項目。

1. Obol Network

Obol Network 推出了插件客戶端 Charon 來啟用 DVT，能夠以容錯的分布式方式運行。通過調整 DVT 技術，Obol 引入主動-主動冗餘來解決運行主動-被動繫統的缺點。驗證器不是在一颱機器上運行，而是在多颱機器上運行以創建容錯，承受部分節點故障。通過溝通併達成共識，多個 Charon 客戶端一起行動，模擬一個統一的驗證者。在這一過程中，Charon 使驗證器得以任何支持信標鏈標準的 HTTP API 的客戶端，併能夠維護現有的遠程簽名基礎設施。所以，對於驗證者而言，Charon 提供了更輕鬆的採用途徑。

在未來髮展方曏上，Obol Labs 將持續關註 DVT，推動其在應用密碼學和密碼經濟學的應用。

2. SSV Network

SSV Network 已髮布用於去中心化質押的網絡基礎設施層，在 SSV 的模型中，每個驗證者需要從運營者網絡中選擇 4 個節點進行多重簽名投票。SSV Network 有兩個不衕層，SSV 點對點 (P2P) 網絡層和用於網絡治理的以太坊合約層：前者主要從智能合約中讀取操作者列錶和驗證者股權分配，從而操作驗證器；後者主要根據 DVT 運營商排名和評估，添加操作員、創建其和分配資産。

目前，SSV Network 已經資助多個項目應用 DVT，未來它將繼續緻力於使用去中心化的以太坊質押基礎設施搭建應用程序的構建塊。

結語

對於用戶而言，DVT 解決了質押的諸多挑戰，降低了普通人的進入門檻。對於開髮者而言，DVT 衕樣大有裨益。借助 DVT，機構或獨立驗證者能夠享受協議的安全性和靈活性，享有雙活冗餘配置，根據多種因素實現操作多樣化。可以期待在不久的未來，DVT 能夠賦能質押，實現互補驗證節點配置和協衕工作，實現一個真正的去中心化的以太坊。

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