信標鏈驗證者：冗余風險和故障轉移_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

信標鏈ETH2合約地址質押數達1589萬枚ETH:1月5日消息，根據Tokenview鏈上數據監測，當前信標鏈ETH2 合約地址質押存款為15,891,751枚ETH，近一周增長72,096枚ETH。[2023/1/5 9:54:09]

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

以太坊信標鏈質押量超過1587萬枚ETH:金色財經報道，Dune數據顯示，當前以太坊信標鏈質押量為15,871,447枚ETH，占ETH流通總量的13.16%，驗證者數量達495,983個。

此外，以太坊信標鏈存款認證實體存入的ETH數量中，Lido市場占有率最高，達到29.25%，其次為Coinbase（12.99%）、Kraken（7.56%）、Binance（6.35%）、Staked.us（2.88%）、Bitcoin Suisse（2.48%）、Figment（2.43%）和Rocket Pool（2.11%）。[2023/1/3 9:49:54]

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ETH質押APR再次下跌，當前為3.8%:金色財經報道，據以太坊官方網站數據顯示，以太坊信標鏈ETH質押ARP再次下跌，當前為3.8%。歷史數據顯示，該指標于11月14日跌破4%，本次系月內第二次下跌。當前以太坊信標鏈質押ETH總量為16,244,637 ETH，驗證者總量為479,543個。[2022/11/28 21:06:38]

-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

以太坊2.0信標鏈“隨機性”協議證明出現漏洞:金色財經報道，ZenGo的研究人員已正確披露了在Diogenes協議證明中發現的漏洞。該證明旨在為以太坊2.0隨機信標鏈的可驗證延遲函數（VDF）提供原始熵。根據ZenGo博客文章，Diogenes背后的團隊Ligero Inc.正在重新起草該協議的證明以迭代該漏洞。ZenGo研究人員Omer Shlomovits稱，VDF是構建真正安全的隨機信標鏈所必需的。[2020/9/2]

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。

以太坊測試網開發者：Ethereum 2.0信標鏈將在11月發布:以太坊多客戶端測試網開發者Afri Schoedon在接受采訪時表示，Ethereum 2.0信標鏈將在11月發布，除非我們在客戶端或協議中發現嚴重錯誤。Afri Schoedon稱其對推出時間估計介于V神和Justin Drake（以太坊基金會研究員）之間。他認為沒有必要把Ethereum 2.0推遲到2021年，除非找到關鍵問題。總的來說，很有可能在2020年底推出。

此外，針對多客戶端發展運行狀況，Afri Schoedon表示，目前，至少有五個客戶端實現了最新版本的Ethereum 2.0規范。目前運行的Altona測試網看起來是穩定的，它在Genesis中有四個客戶端，并且在Lodestar中增加了第五個客戶端。這使得團隊可以準備很快啟動正式的多客戶端測試網Medalla，這將標志著Ethereum 2.0主網絡啟動的最后一步。

此前消息，以太坊基金會研究員Justin Drake認為以太坊2.0第0階段可能在2021年才能上線；隨后V神否認了該說法，認為第0階段將比Justin Drake預估時間大大提前。（Paradigm）[2020/7/21]

-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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