LOT:干貨 | 減輕 LMD GHOST 的 balancing attack 風險的提案_SLOT

來源|?notes.ethereum.org

作者|VitalikButerin

譯者注：Balanceattack指的是攻擊者快速干擾有相近算力子組的溝通。在此期間，攻擊者在一個子組發布交易(稱為交易子組)，在另一個子組挖區塊(稱為區塊子組)，直到區塊子組的樹以高概率勝過交易子組的樹。Balanceattack的新穎之處在于利用GHOST協議把兄弟塊或叔塊算入選擇區塊得分的特性。這個策略使得攻擊者可以在與網絡隔離的情況下挖一個分支，在將它的分支并入競爭區塊鏈之前影響分支選擇過程。

eth2的分叉選擇區別于eth1和“基于鏈(chain-based)"的PoS算法(例如像Peercoin和NXT這些舊算法，但也有像Tezos、Ouroboros等的較新的算法)的一個關鍵是，在eth2，有非常多影響區塊”得分(score)“的信息是并行到達的。

基于鏈的PoS算法：

Nexus Mutual將其資金池中的14,390 ETH兌換為rETH，價值2730萬美元:金色財經報道，DeFi保險協議Nexus Mutual已使用 CoW Swap DEX 聚合器將其“安全保險模塊”中的 14,390 ETH（相當于2730 萬美元）轉換為Rocket Pool的rETH流動質押代幣，此次交易是Nexus Mutual多元化戰略的一部分，也是Nexus Mutual有史以來進行的最大的鏈上互換之一。鏈上數據顯示，Nexus Mutual 通過兩筆交易執行了對rETH的購買：一筆為14,140 ETH，另一筆為250 ETH，通過CoW Swap完成交易。[2023/7/22 15:51:20]

(像在eth2里)每個slot上的委員會：

幣安宣布投資加密風險基金Nomad Capital:3月1日消息，Binance 宣布投資新成立的加密風險基金 Nomad Capital。Nomad 旨在以各種方式為其投資組合項目提供價值，包括產品咨詢、業務開發、代幣學設計、人才收購和代幣發布策略等服務。[2023/3/1 12:35:31]

基于鏈的算法更容易證明其活性(事實上，在某些情況里活性已經被證明了)，因為通常一次有一個單個行動者，使得它們充當"協作瓶頸(coordinatingbottleneck)"，讓每個人都對同一個分數達成共識。

下面是基于鏈的算法中活性的”稻草人證明概述“。

假設：

在每個slot里就有一個行動者(即區塊提議者)可以參與。誠實的區塊提議者在slot的前半發布他們的區塊網絡延遲的上限是半個slot(因此是δ<1/2，以slot為單位測量時間)。被分配到在slotN+1行動的行動者僅會基于他們在slotN前收到的信息行動。我們對節點收到在時間t發出的信息的時間建模為區間?(t,t+δ)的“云”?(到這里為止，這只是陳述了同步假設的標準學術表述)。因此，存在兩種情況：

Silvergate Capital三季報：數字資產客戶增加至1677名，凈收入4330萬美元:10月18日消息，美國加密友好銀行Silvergate Bank母公司Silvergate Capital在2022年三季度錄得凈收入4330萬美元，相比二季度凈收入3860萬美元實現增長。另外，公司數字資產客戶從2022年6月30日的1,585名增加至2022年9月30日增長至1,677名。（CoinDesk）[2022/10/18 17:30:52]

達成共識

沒有達成共識

請注意，只有當在slotN的參與者不誠實時才會出現沒有達成共識的情況。因此，如果被分配到某個slot的參與者是誠實的，那么要么(i)在該slot的末端每個參與者都對哪條是正確鏈達成共識，因為他們都是基于相同的信息計算分叉選擇的，要么(ii)攻擊者在之前那些他們沒有參與的slot上“用掉了”?一些儲備的參與權。因此，只有當攻擊者對每個誠實參與者有至少一個儲備的參與權時，即如果攻擊者被分到的slot多于誠實節點時(也就是誠實大多數的假設被打破時)，干擾才能繼續。

Encryptus與唱片公司Azadi Records達成戰略合作:8月13日消息，加密公司Encryptus宣布與唱片公司Azadi Records建立戰略合作關系，將探索NFT生態系統并開發創新的使用案例，使持有者能夠獨家訪問優質內容、限量版商品、VIP旅游門票等。（Globenewswire）[2022/8/13 12:23:19]

現在看看”有很多并行證明“的情況。當有很多并行證明增加一個區塊的得分時，是沒有單一行動者創造瓶頸的。因此，攻擊者可以操縱網絡(再加上有策略地對一些他們自己的驗證者廣播)，以便在每個epoch末端構建就哪些信息算入分叉選擇沒有達成共識的狀態，從而使多條鏈中的某條鏈勝出。

請看論文Ebb-and-FlowProtocols:AResolutionoftheAvailability-FinalityDilemma(動態協議：可用性與最終確定性兩難困境的解決方法)，特別是第4和第5頁，那里有對這種攻擊的說明。請注意，這種攻擊的確建基于一些在實踐中非常難以實現的網絡假設(攻擊者對個人質押者的網絡延遲有非常精細的控制)，但盡管如此，一個能抵抗這種攻擊的協議還是比一個不能的協議好。

ZigZag：此前已出售了25萬枚代幣:6月26日消息，zkSync上的訂單簿DEX ZigZag在Twitter上表示，此前已出售了25萬枚代幣。[2022/6/26 1:32:15]

提議的解決方案

提議的解決方案是引入明確的”同步瓶頸“小工具到分叉選擇上。特別是，我們可以增加以下規則：

1.假設所有被分配到slotN的證明者的集體總權重為W

2.slotN+1里的參與者僅會認為在slotN末前到達(從參與者的角度)的證明是有效的。

3.在slotN+1的提議者應該在slotN+1的開端就馬上做提議。他們的提議其實是在選擇一條特定的鏈。在slotN+1的證明者看來，如果他們在slot進行了1/3之前就看到提議到達了，他們會將該提案視為等同于權重為W/4的證明(這個得分調整只對slotN+1有效，在slotN+1后這個得分調整會復原)。

4.把同步假設降低到δ<1/3

分析

(請注意：為了分析的簡易，我們假設時鐘是完全同步的，以及任何實際的時鐘差異都是網絡延遲的一部分。)

在slot的末端，所有驗證者都已經收到一些證明集了。如果出現了攻擊(例如，有k≥1的惡意證明者在slotN做證明)，驗證者將很可能在每個區塊的得分上有分歧。但是，他們分歧的范圍將不會超過k。假設(在不喪失一般性的情況下)有兩個競爭區塊，A和B，如果score(A)?score(B)≥0，則A"勝出"，反之則B勝出。score(A)?score(B)的分歧范圍的上限是2k(即每個驗證者給出?score(A)?score(B)值都將在的范圍內，z是個固定值)。

設Wp為提議者的權重(即Wp=上文論述的W/4)。如果提議者是誠實的，他們肯定會遵循以下兩種行為：

1.如果他們看到score(A)?score(B)≥0，他們將提議A區塊，否則提議B。

2.他們將馬上提議他們的區塊，以保證所有的證明者都在期限前看到。

設為score(A)?score(B)分歧的區間。我們區分三種情況：

z<?2k?2k≤z<0z≥0在情況(1)，提議者將給B投票，這樣證明者將看到在內調整過的得分；這里整個區間都是負數，因此對B有充分的共識。

在情況(3)，提議者將投票給A，這樣證明者將看到在內調整過的得分；這里整個區間都是正數；因此對A有充分的共識。

在情況(2)，很大程度由提議者決定。取決于提議者的意見落在區間的哪個位置，提議者不是選擇A就是B。因此，區間要么是(i)，要么是(ii)。

如果是Wp≥2k的情況，請注意從情況(2)的定義?2k≤z<0來看，當(2.i)z<0且2k?Wp≤0，即?z+2k?Wp的上限是負數，也就是整個區間都是負的。當(2.ii)?z>?2k且Wp≥2k，即z+Wp>0，即整個區間都是正的。因此，充分共識是在A還是B取決于提議者的選擇。

現在，讓我們回到Wp=W/4的論述中。為了避免提議者起同步瓶頸的作用，上述推理中Wp≥2k的前提必須被打破；因此，必須有超過W/4的證明者在每個slot投票。

如果在任何單個slot中提議者起到了同步瓶頸的作用，所有誠實的證明者都將往該方向投票，使score(A)?score(B)的值與0偏差增大。為了避免其中一方在這個點上勝出，攻擊者必須在該slot展示足夠多的投票以與所有的誠實驗證者抗衡(減去1/4來抵消提議者在slot末端投票的效用）；這需要遠超過W/4的證明。

因此，要維持一段時間的失活需要至少在每個slot上有W/4的惡意驗證者，或?≥1/4的驗證者是不誠實的。

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