イーサリアムのマージ後、DVT分散型検証は重要な鍵となる技術になる。

原文标题：《イーサリアムの合併後、DVT分散型検証技術が重要である》
出典：TinTinLand

2022年9月15日、イーサリアムブロックチェーンは7年ぶりの最も重要な合併を完了し、PoWからプルーフ・オブ・ステーク（PoS）コンセンサスメカニズムに移行しました。エネルギー消費の削減や参入障壁の低下を除いて、人々はPoSのコンセンサスメカニズムがより広範なネットワーク集中制御をもたらすのではないかと懸念しています。なぜなら、PoSは大量の株式を保有する人々により多くの投票権を与えるからです。そのため、合併が完了した後、開発者は開発やテストに参加し、潜在的なネットワーク障害を可能な限り減少させ、分散化の程度を高め、ネットワークを拡張する必要があります。

イーサリアムのロードマップによれば、分散型検証技術はイーサリアム合併後の次の重要な要素となるでしょう。Messariの最新レポートによれば、DVTは検証者のセキュリティを向上させることができ、DVTはイーサリアムネットワークの主要な発展の一つになる可能性があります。

DVTとは？

分散型検証技術（Distributed Validator Technology、略称DVT）は、コンセンサス投票のマルチシグネチャに似ており、イーサリアムのPoS検証者が複数のノードまたはマシンで検証を行うことを可能にします。これにより、検証者は複数のノードで投票でき、イーサリアムがその分散型操作を検証することを支援するのがこの技術の核心目的です。 この技術は、イーサリアム財団のメンバーの研究論文に最初に登場し、当初はSSVと呼ばれていました。3-of-4設定（概念は下記参照）を通じて、DVTは個人、団体、またはコミュニティのノードが共同で単一の検証者を構成することを許可します。DVTは、検証者にフォールトトレランス層を追加することで、フォールトトレランス率を向上させ、検証プロセス中に特定のノードが故障しても、検証者は引き続き動作できるため、単一障害点、二重署名の罰則、フォークの罰則の可能性を排除します。

関連概念

・コンセンサス（Consensus）：単一の検証者の責任が複数の共同検証者に分配され、メッセージの署名には共同検証者が投票で合意する必要があります。

・M-of-N閾値署名：検証者の秘密鍵はNに分割され、各検証者は1/Nを保持します。M人の検証者が投票で合意して署名を行うと、署名が完了します。

動作原理

DVTは4つの重要な部分で構成されています：分散型鍵生成、BLS署名のシャミール鍵共有、安全なマルチパーティ計算、DVT BFTコンセンサス層。

・分散型鍵生成（DKG）：すべての参加者が暗号化された秘密鍵を分配し、一方が全体の秘密鍵を直接制御するのを防ぎます。

・シャミールの秘密鍵共有：秘密鍵共有は、秘密鍵が分割され、異なる参加者に配布されることを指します。秘密鍵を再設定する必要がある場合、事前定義されたシェア閾値（例えば、4つのうちの3つ）を組み合わせる必要があります。

・マルチパーティ計算（MPC）：マルチパーティ計算は、分散型検証者技術において最も重要です。計算をスケールすることで、オペレーターは自分の秘密鍵共有を使用してメッセージに署名し、計算を実行できます。これにより、任意の単一デバイス上で再構築する必要がありません。マルチパーティ計算により、オペレーターは異なるマシン上で分散的に、安全に鍵生成と再構築を調整できます。

・コンセンサスの達成：フォールトトレランスは、閾値署名スキームBeaconノード間のコンセンサスアルゴリズムによって達成されます。ETH検証者がBeaconノードに接続すると、コンセンサスが達成されます。

上の図に示すように、まずDVTオペレーターが共有公開鍵と秘密鍵の暗号化プロセスを計算します；次に、分割された秘密鍵を異なる参加者に共有し、同時に秘密鍵のシェアがオペレーターに配布されます；その後、オペレーターがマルチパーティ計算で検証ノードをランダムに選択します（このノードは他のノードと情報を共有します）。参加する検証者は事前定義された閾値で認証された後、コンセンサスに達することができます。

なぜDVTが必要なのか？

DVTは合併後に発生する多くの問題を解決するために存在し、その中で中央集権化は対処すべき核心的な脅威です。 さらに、プロトコルルールの影響下で、検証者の資産が損なわれ、イーサリアムエコシステムの安定性が低下することも緊急に解決すべき問題です。

中央集権化のリスク

イーサリアムのルールでは、32未満のETHを保有するユーザーは検証者の維持が制限されます。これらのユーザーにとって、ステーキングサービスは唯一の解決策であり、これにより大量の暗号資産が中央集権的な取引所に保管されることになります。イーサリアム最大のステーキングサービスプロバイダーであるLido Financeは、400万以上のイーサを預けており、これはステーキング暗号資産の総量の32%を占めています。大量の暗号資産が取引所に預けられると、ハッキング、不合理な審査制度、技術的なエラーがイーサリアムエコシステムを脅かし、集中化リスクを引き起こします。

単一障害点

秘密鍵は独立した検証者にとって非常に重要です。なぜなら、一度失ったり忘れたりすると、資産にアクセスできなくなるからです。合併後、PoSは冗長なプロトコルルールを禁止しており、各検証者は1台の検証者のみ署名できるため、ノードがダウンしたり、ハッキングされたりする問題が発生すると、フォールトトレランスのない単一ノード検証者が検証者の資産に直接的な損害をもたらし、イーサリアム全体の安定性にさらに影響を与えます。

二重署名の罰則

検証者が同じ鍵を使用して複数回署名すると、ネットワーク障害やクラウド障害などの問題によりオフラインになり、ユーザーは一部のステーキング額を失います。

フォークの罰則

PoS制度の下で、検証者が接続しているBeaconノードに障害が発生すると、フォークが生成されます。しかし、このような場合、検証者は影響を受けてオフラインと見なされ、検証者は依然として罰せられます。

集中化と中央集権化の結果は、ブロックチェーンの目的に反し、安全上の脅威や資産の罰則は消極的な影響をもたらします。これらの困難を解決するために、分散型検証者技術が登場しました。

DVTにはどのような発展の可能性があるのか？

イーサリアムの分散化の程度、安全性、運用効率を向上させるために、DVTは業界の専門家から大きな期待を寄せられています。

利点

DVTはノードクラスターとして運用される検証者の弾力性が高く、リスクが少ないため、ステーキングの安定性を向上させることができます。

・大規模な検証者にとって、DVTは高可用性を保証し、インフラコストを削減できます：改善された冗長性と低い削減リスクにより、より少ない検証者がより多くのノードを運営でき、ハードウェアコストを削減します。クライアントの設定とアドレスを複数のノードで実行できるようにすることで、DVTは単一のアドレスまたはクライアントの故障リスクを低減します。

・小規模な検証者にとって、DVTは大規模な検証者と同等の保護レベルを提供できます：DVTを使用する小規模な検証者は、大規模な検証者と同等の効率を提供できます。ノードのETH要件を低下させることで、DVTはユーザーがコミュニティのステーキングプールや家庭用検証者を使用して検証を実現できるようにします。

・流動性ステーキングプロトコルにとって、DVTは効率を向上させ、リスクを低減し、オペレーターの参加を許可します：ネットワーク内に冗長性を提供することで、DVTはオフライン停止を引き起こす可能性のある任意のオペレーターに依存しなくなります。さらに、オペレーターは異なるクラスターを組織することで、ステーキングプロトコルの性能を向上させることができます。

ユースケース

・分散型ステーキングプールでの応用：DVTを使用することで、ステーキングプールは分散型モデルに切り替え、ダウンタイムを減少させることで罰則や削減を減少させることができます。

・ステーキングインフラ提供者：DVTを通じて、インフラストラクチャプロバイダーはアクティブ-アクティブクラスター冗長性を有効にし、展開と構成の動的性を実現できます。以前は、個人または機関のステーキングを満たすために、インフラストラクチャプロバイダーはアクティブ-パッシブ構成の機関に冗長ソリューションを提供する必要がありました。現在、アクティブ-アクティブ冗長性は、冗長システムが常に運用されることを目指し、検証者を複数のマシンに分散させてフォールトトレランスを作成します。

・独立した検証者の設定：DVTを使用することで、検証者はアクティブ-アクティブクラスター冗長性の中で複数のノードに署名権を分配でき、ダウンタイムや二重署名などの理由による署名失敗や罰則のリスクを最小限に抑えることができます。

関連プロジェクト

DVTが提案されて以来、Obol NetworkとSSV NetworkはDVTに基づくプロジェクトを開発しています。

1. Obol Network

Obol Networkは、DVTを有効にするプラグインクライアントCharonを導入し、フォールトトレラントな分散方式で運用できます。DVT技術を調整することで、Obolはアクティブ-アクティブ冗長性を導入し、アクティブ-パッシブシステムの欠点を解決します。検証者は1台のマシンではなく、複数のマシンで運用され、フォールトトレランスを作成し、一部のノードの故障に耐えます。コミュニケーションを取り、合意に達することで、複数のCharonクライアントが一緒に行動し、統一された検証者をシミュレートします。このプロセスにおいて、Charonは検証者が信号チェーン標準をサポートする任意のHTTP APIを持つクライアントを使用できるようにし、既存のリモート署名インフラを維持できるようにします。したがって、検証者にとって、Charonはより簡単な採用経路を提供します。

今後の発展方向として、Obol LabsはDVTに引き続き注目し、応用暗号学と暗号経済学の応用を推進します。

2. SSV Network

SSV Networkは、分散型ステーキングのためのネットワークインフラ層を発表しました。SSVのモデルでは、各検証者はオペレーターのネットワークから4つのノードを選択してマルチシグネチャ投票を行う必要があります。SSV Networkには、SSVピアツーピア（P2P）ネットワーク層とネットワークガバナンスのためのイーサリアムコントラクト層の2つの異なる層があります。前者は主にスマートコントラクトからオペレーターリストと検証者の株式配分を読み取り、検証者を操作します。後者は主にDVTオペレーターのランキングと評価に基づいて、オペレーターを追加し、資産を割り当てます。

現在、SSV NetworkはDVTを活用した複数のプロジェクトに資金を提供しており、今後も分散型イーサリアムステーキングインフラを使用してアプリケーションの構築ブロックを構築することに注力します。

結論

ユーザーにとって、DVTはステーキングの多くの課題を解決し、一般の人々の参入障壁を低下させました。開発者にとっても、DVTは大いに役立ちます。DVTを活用することで、機関や独立した検証者はプロトコルのセキュリティと柔軟性を享受し、アクティブな冗長構成を持ち、さまざまな要因に基づいて操作の多様化を実現できます。近い将来、DVTがステーキングを強化し、補完的な検証ノード構成と協調作業を実現し、真の分散型イーサリアムを実現することが期待されます。

参考文献 Understanding Distributed Validator Technology (DVT) What is DVT and How Does It Improve Staking on Ethereum? Biggest Ether Staking Service Has a Centralization Problem Assessing the role of 'Distributed Validator Technology' in ETH's anticipated growth