一文讀懂Eth2.0驗證者

1. 到底什麼是 “驗證者（validator）”？

驗證者是參與 ETH 2.0 協議共識機制的實體。

用大白話來説，就是持續運行特定的一段計算機程序的人。這個程序會提議並證明新的區塊，使之能添加到區塊鏈上。

換言之，你可以將驗證者看作新區塊的投票者。一個區塊獲得的票數越多，被添加到區塊鏈上的可能性就越大。

重要的是，驗證者的投票權重由其權益數量（the amount it has at stake）決定。

2. 保證金合約（deposit contract）是什麼？

你可以將保證金合約理解為以太坊賬户和 ETH 2.0 驗證者之間的資金轉移通道。

保證金合約的狀態指明瞭誰存儲了保證金、由誰來參與驗證、保證金數量有多少，以及誰能取出這些資金。

3. 為什麼驗證者需要先存入保證金？

系統需要扣押驗證者的資金，以便在某個驗證者被證明行為不軌之時對其進行懲罰。

換句話來説，為保證這些驗證者都遵守協議，要讓這些驗證者的行為都會產生經濟後果。

4. 驗證者需要質押多少 ETH ？

在驗證者可以開始保護網絡之前，ta 需要質押 32 ETH。這 32 ETH 就是驗證者的初始餘額。

5. 質押量超過 32 ETH 有什麼好處嗎？

沒有。單個驗證者存入超過 32 ETH 不會獲得任何優勢。

將有效質押量設定在 32 ETH 有助於推動權力的去中心化，因為這樣可以防止某個驗證者的投票權重過大。

請記住，驗證者的投票權重取決於其權益數量。

（譯者注：實際上，驗證者的投票權重取決於其 “有效餘額（effect balance）”。有效餘額並不是賬户的表面餘額，有效餘額有個上限是 “32”，假設一個驗證者一直勤勤懇懇地賺錢，其有效餘額也不會超過 “32”，同理，其被罰沒時，也不會一次性被罰沒超過 32 ETH。原文此處用語是 “the amount it has at stake”，雖然也嫌太模糊，但顯然不能直譯成 “驗證者已存入的數額”。漢語中缺乏與 “at stake” 對應又不顯累贅的説法，故此處譯為 “權益數量”，實屬無可奈何）

驗證者職責

1. 經濟激勵機制是如何幫助用户保持活躍和誠實的？

除了會因為離線而遭受懲罰之外，驗證者還會因為作惡而遭受懲罰 —— 例如，投票給無效或有衝突的區塊。

另一方面，如果驗證者 所提議/所見證 的區塊被添加到了區塊鏈上，驗證者就會獲得獎勵。

基本概念是：

• 幫助網絡達成共識的行為會獲得獎勵

• 妨礙共識的無意行為（或不作為）會招致輕微懲罰

• 惡意行為會招致嚴重懲罰（或稱罰沒）

換言之，驗證者在努力獲得獎勵的同時也在為整個網絡做貢獻。

2. 獎勵/懲罰 是如何發放的？

請記住，每個驗證者都有自己的餘額 —— 初始餘額則可在保證金合約中看到。

以太坊網絡規則會基於驗證者的履職情況定期更新其餘額。

換言之，驗證者所獲得的獎懲都會在餘額中反映出來。

3. 獎勵/懲罰 多久發放？

大約每 6.5 分鐘（即，一個 epoch ）發放一次。每個 epoch 期間，網絡都會評估每個驗證者的表現，並相應給予獎勵或懲罰。

4. 獎勵/懲罰 金額有多大？

這個問題很難回答，因為在計算時需要考慮很多因素。

驗證交易所獲得的獎勵主要受網絡總權益量（即，驗證者總數）的影響。根據總權益量，驗證者的最高年化收益率可能在 2% 至 20% 之間。

在驗證者總數固定的情況下，獎勵/懲罰主要取決於驗證者的餘額規模 —— 如果提供證明的驗證者的餘額越高，ta 所受到的獎勵/懲罰就越高；餘額越低，獎勵/懲罰就越低。

請注意，這種動態機制是以不那麼明顯的方式運作的。要想了解其具體原理，你先要理解有效餘額（effective balance）這個概念。如果你對這個概念還不熟悉，我們建議你閲讀這篇文章（編者注：見文末超鏈接）。

5. 為什麼獎勵取決於網絡中的驗證者總數？

區塊獎勵是根據網絡中的 ETH 總權益量按比例計算的。

簡單來説，如果 ETH 總權益量很少，獎勵（利率）就很高，但是隨着權益量增加，每個驗證者所獲得的獎勵（利率）就會降低。

為什麼會有這種動態調整？雖然本文不會揭開其中的真相，但是直覺告訴我們，為了確保網絡良好運轉，驗證者總數不能低於某個下限（ETH 總質押量也是）。因此，為了激勵更多驗證者參與進來，利率需要維持在較高水平，直到驗證者總數達到下限為止。

6. 如果離線，驗證者會遭到什麼懲罰？

視情況而定。除了實際餘額的影響之外，還需要注意兩個重要情況：

• 如果絕大多數（2/3）驗證者都在線，那麼離線所造成的懲罰較低，因為有足夠多的驗證者在線，可以實現區塊的終局性。這是預料之中的情況。

• 如果有超過 1/3 的驗證者同時離線，離線懲罰就會較高，因為網絡無法繼續實現區塊的確定性。這種屬於不太可能發生的極端情況。

請注意，如果是第二種情況，離線驗證者會在 21 天內逐漸損失高達 50%（16 ETH）的權益量。21 天之後，這批驗證者就會被逐出驗證者池。這樣一來，網絡就可以恢復正常，開始達成區塊的終局性。

7. 正常運行時間佔到多大比例，誠實的驗證者才能實現盈利？

總的來説，只要驗證者的正常運行時間超過 50% ，就能實現盈利。

這就意味着，驗證者不需要備份客户端或冗餘的網絡連接，因為離線的後果並沒有那麼嚴重。

8. 作惡的驗證者會遭受什麼懲罰？

同樣視情況而定。惡意行為（例如，投票給無效或有衝突的區塊）會讓驗證者遭到罰沒。

最低罰沒金額是 1 ETH ，但是如果其他驗證者在同一時間遭到罰沒，這一金額還會增加。

其目的是儘可能減少驗證者因無心之失而蒙受的損失，同時抑制協同攻擊。

9. 罰沒是什麼？

罰沒有兩個目的：（1）大幅提高攻擊 ETH 2.0 的成本，使攻擊無利可圖；（2）通過檢查驗證者是否履行其職責來防止他們偷懶。所謂的罰沒，指的就是如果有驗證者被證明作惡，ta 的權益（中的一部分）就會被銷燬。

遭到罰沒的驗證者無法繼續參與網絡的共識機制，會被強制退出。

（譯者注：在這幾個問題的答案中沒有顯明的信息是：對一名驗證者來説，每一個 epoch （6.4 分鐘）就要發出一條見證消息（attestation，包含投票內容），而且需要發出消息的時間在一個 epoch 中的位置不是固定的。顯然，上述驗證者職責的履行不可能由人手動操作程序來執行，必定是自動化的。因此，驗證者會不會被罰沒，高度依賴於所用的客户端軟件。因此，有意自己運行驗證者的用户，首先要關心自己所用的客户端性能好不好，保護措施到不到位。）

密鑰

1. 如果簽名密鑰（signing key）丟了會怎麼樣？

如果簽名密鑰丟失，驗證者就無法繼續提議及見證區塊。

隨着時間的流逝，驗證者的餘額就會逐漸減少，因為 ta 會因為無法參與共識流程而遭到懲罰。一旦驗證者的餘額只剩下 16 ETH ，系統就會自動將 ta 逐出驗證者池。

不過，這件事並非完全沒有轉機。如果驗證者的簽名密鑰是使用 EIP2334（根據默認引導流程）生成的，就可以隨時根據取款密鑰重新計算簽名密鑰。

在取回保證金時，用户也需要用到取款密鑰，而且取款時要等待大概一天才能到帳。

請注意，如果同一時間段內退出或被踢出驗證者池的人很多，延遲期可能會延長。

（譯者注：在 Phase 0 階段，不會開啓驗證者取回保證金的功能。）

2. 如果取款密鑰（withdrawel key）丟了會怎麼樣？

如果弄丟了取款密鑰，驗證者就再也拿不回屬於自己的資金了。

因此，你最好使用助記詞（mnemonics）來創建取款密鑰以便備份。如果驗證者是通過 Medalla 測試網的引導流程加入的，則取款密鑰是默認通過助記詞創建的。

3. 如果取款密鑰被偷了會怎麼樣？

如果取款密鑰被盜，盜竊者可以轉走驗證者的餘額，但是必須在驗證者退出之後。

如果盜竊者沒有該驗證者的簽名密鑰，就無法讓驗證者退出。

驗證者可以先使用簽名密鑰退出驗證者池，然後在盜竊者之前使用取款密鑰將資金轉走。

（譯者注：我認為這個回答沒有提示大家真實的風險。根據問題一的回答，如果用户的簽名密鑰是用取款密鑰生成出來的，則偷盜了一把取款密鑰的人，是有可能計算出驗證者所用的取款密鑰的，因此驗證者的取款密鑰也將變得不再安全，儘管取款密鑰生成簽名密鑰的方法可以提高取款密鑰的安全性，但這個風險並不是不存在。應該提醒大家的是，取款密鑰始終是重中之重，一定要保護好這把密鑰。回答裏面提供的逃離方法僅在取款功能正常時才能使用，但 Phase 0 階段不會開啓取款功能，偷盜了取款密鑰的人有充分長的時間可以埋伏。）

4. 為什麼不能將這兩個密鑰合二為一？

一言以蔽之，為了安全。簽名密鑰必需保證隨時可用。因此，簽名密鑰需要保持在線。由於保持聯網的東西很容易遭到攻擊，讓簽名密鑰兼具取款功能是不明智的。