“一筆交易” 的勝利_GAS

作者：NEST愛好者_九章天問如果問我區塊鏈上，有什么攻擊是不可避免的，我會回答：堵塞攻擊和51%攻擊。51%攻擊我們下次再談，今天單論這堵塞攻擊。所謂堵塞攻擊，是用交易占據區塊，使其他人的交易無法打包。有人把堵塞攻擊比作區塊鏈上的DDOS攻擊：不是尋找系統漏洞，而是“合規”地占用資源，令系統停擺。二者確有相似之處，抽象出來：一是“合規”，即攻擊是系統允許的；二是非漏洞，即任何系統都可能被攻擊，再完美也一樣；三是搶占資源，攻擊者占用系統資源，其他人被動排除在外。仔細看這些特點，似乎并不是一個純粹的技術問題，也不是一個單純的安全問題。堵塞攻擊是一個經濟學問題，或者博弈問題。現以以太坊網絡為例，我們先研究堵塞攻擊的最佳邏輯，其次則研究對抗堵塞攻擊的思路。

“華為元宇宙” “蘋果元宇宙”商標被搶注:天眼查APP顯示，10月20日，“華為元宇宙”“蘋果元宇宙”商標被南京某科技公司申請注冊，商標國際分類為網站服務、教育娛樂，當前商標狀態均為“等待實質審查”。值得一提的是，此前，“小米元宇宙”商標被深圳一區塊鏈公司申請注冊，目前該商標狀態仍為“等待實質審查”。[2021/10/28 6:17:32]

假設一個區塊的gaslimit上限是1000萬，最小的單筆交易是2萬，則堵塞一個區塊有兩種方案：第一種是用大量高gasprice的小型交易區堵塞區塊；第二種是用一筆高gasprice的大型交易來堵塞。比如gasprice都是1000，則兩種方案計算出來的gas成本是一致的，這是從自己的立場出發計算的結果。但從礦工和競爭者的角度看，二者是有差異的。先說競爭者，即希望突破堵塞攻擊的交易者。如果是小型交易，則競爭者完全可以通過一筆更高的gasprice，搶在攻擊者之前打包，比如用2000的gaceprice去競爭，原則上一定排在諸多的gasprice為1000的小型交易前面；但對于一筆大型交易，由于礦工考慮最大化gas的組合，而不是最高gasprice的交易優先，則競爭者可能就被阻擋在外。這是因為，大型交易的總gas為1000萬*1000，而包含小型交易的gas為2萬*2000+其余交易，這里其余交易是備選的第三方交易，一般gasprice較低。在這兩個交易組合里，理性的礦工會選擇大型交易的組合，從而使競爭者即使出了更高的gasprice，由于其單筆交易的gas較低也會被排除在外。因此堵塞攻擊從有效性來講，高gasprice的大型交易更有優勢。根據當前以太坊網絡的交易情況，一個1000倍gasprice的大型交易的手續費為，1000w*1000=10ETH，以來堵塞一個區塊，那么堵塞10分鐘的成本在500ETH。如果外部激勵足夠大，堵塞1個小時也就是3000ETH，這很可能是值得的。注意到，1000倍gasprice只是基于一個統計數據的假設，并沒有基于一個鏈上應用來分析。

動態 | “影子銀行”案被告Reginald Fowler對經營無牌匯款業務的指控認罪:金色財經報道，涉嫌為加密貨幣初創企業提供“影子銀行”服務的Reginald Fowler已對經營無牌匯款業務的指控認罪。他承認涉嫌通過Crypto Capital為交易所提供銀行服務。據悉，Crypto Capital是支付處理器，服務于Bitfinex、QuadrigaCX和CEX.io等交易所。[2020/1/18]

考慮一個鏈上應用，比如DeFi，其經濟性存在對區塊的依賴，即在N個區塊內，需要完成一筆交易，否則會造成X個ETH的損失。如果該應用不做任何設計的話，按照之前的假設，10*N個ETH的堵塞攻擊即可造成X個ETH的損失。這里有幾種情況：1.X個ETH的損失可以變成攻擊者的收益，則當X>10N時，攻擊便是一種完全理性的激勵。2.X個ETH的損失并不能變成攻擊者的收益，則此種情況和X<10N一樣，便成為一種惡意行為：通過破壞該應用的有效性使得資產從該應用中流出。這兩種情況應當分開考慮應對方案，但不管哪種情況，核心是如何使得堵塞攻擊失效：總有一筆交易能夠在臨界條件觸發前完成，這就是我們說的“一筆交易的勝利”。對于第一種情況，應用需要做兩種設計：首先應當根據經濟規模或某種異常條件提升N的大小，變成N1；其次提升完成一筆交易的激勵收益：比如完成一筆交易的收益從a個ETH提升到b個ETH，其中b>a，并且b>10eth，即堵塞一個區塊的成本變成bETH，總成本從10*NETH變成b*N1ETH，只要b*N1ETH>X，則攻擊的外部激勵失效。

動態 | BDC區塊鏈穩定經濟模型大賽結束 “三甲”中兩者聚焦“區塊鏈+金融”:BDC區塊鏈穩定經濟模型設計大賽落幕，英國愛丁堡大學教授汪通獲得冠軍，其項目“穩盈鏈”利用期貨對沖手段，可將超額抵押變為等額抵押，通過一系列的穩定器及信用系統保證整個體系的安全與穩定；亞軍來自北京大學學生團隊DSN-HYK，項目在現有穩定幣的基礎上加以創新，將金融科技產品設計置于價格穩定與風險應對的全過程分析中；大賽季軍來自中科院在讀博士凌駿的“安逸部落”，項目旨在用區塊鏈技術解決房屋租賃市場中高信任成本與交易成本問題。BDC大賽發起人、青荷資產管理的創始人郝瑩強調，區塊鏈應正本清源，從業者應正向推進區塊鏈穩定機制的設計與技術進步。[2018/8/26]

教育平臺“童年網”業內率先試水 “區塊鏈”助推教育資源均衡:4月24日新華網報道，國內首家少年兒童教育網站“童年網”，日前在業內率先引入區塊鏈，旨在激勵教育資源相對充裕地區的教師和家長，主動參與優質教育資源的網絡分享，緩解地理空間上的教育資源不均衡。[2018/4/25]

對于第二種情況，應對惡意攻擊的最好辦法，即是安排一種停機機制，包含兩種含義：其一是攻擊造成的成本幾何級數提升，使得攻擊者無法達到目的，從而放棄攻擊，比如NEST系統的beta系數設計，是目前區塊鏈行業內第一個內置停機系統的設計，我們可以借鑒，比如讓臨界區塊數N可以級數提升。其次，根據“一筆交易的勝利”難度自動調整應用的可執行性，當完成“一筆交易的勝利”變得非常緊迫時，可以讓應用暫時不能執行，使得攻擊者失去了攻擊目標。這兩種安排由于比較開放，需要更深入的邊界條件的分類研究。當然，以上分析都是假設礦工是完全理性且只考慮打包的gas收益，不考慮可能的黑名單、自愿犧牲部分利益抵制堵塞攻擊等行為，通過這些人性化的安排，也可以間接實現抗攻擊的目的，但我們更傾向于在應用端進行設計。由于當前鏈上應用還在探索期，沒有人認真思考過堵塞攻擊的攻防，這對未來應用的發展十分不利，想想當年FOMO3D的結局，希望不要在DeFi行業發生。我們以此文提醒行業，小心堵塞攻擊，在開發應用合約時，盡可能用各種巧妙的方案來爭取“一筆交易的勝利”。

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