一文讀懂以太坊分佈式驗證者規範
二級標題
原文作者：Aditya Asgaonkar
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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，它可以創建衝突的消息，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)，餘額會減少。
這可能是由於軟件崩潰、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。
基本概念
基本概念
基本概念
請注意：請參考詞彙表，了解分佈式驗證者規範中引入的新術語的解釋。 （譯者註：見文末）
分佈式驗證者背後的兩個基本概念是：
· 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(threshold signatures)：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's Secret Sharing 方案)，以實現M-of-N 門限簽名。
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資源
實現
以下是分佈式驗證者技術的現有實現(但不一定是本規範的實現)。
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文檔
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總體架構
本規範提出一種實現分佈式驗證者客戶端(Distributed Validator Client, DVC) 軟件的方法，作為信標節點和一個遠程簽名者(Remote Signer, RS) 之間的中間件：
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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)。
· 本規範假設某種基於領袖的、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-stop node )。 (譯者註：拜占庭節點指的是在網絡裡故意撒謊或誤導其他節點的背叛節點。)
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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於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，除非多於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。
以太坊概念
規範
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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。
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密碼學概念
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分佈式驗證者概念
· 分佈式驗證者(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。
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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佈式驗證者在運行。
· 有4 個共同驗證者參與到驗證者0xa5c91... 的分佈式驗證者中。
· 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。
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