如何防范對智能合約的審查攻擊？_區塊鏈

編者按：本文來自：以太坊愛好者，作者:EdFelten，翻譯&校對:IANLIU&阿劍，Odaily星球日報經授權轉載。在智能合約系統的設計中，一種常見的模式是要求客戶端在某個時間節點前采取某些行為；如果客戶端超過這個時間點沒有響應，則智能合約會采取一些替代行動，而且通常來說是對逾時的客戶端不利的行動。本文中，我的關注點是交互式rollup協議會用到的類似模式——由某一方提出“斷言”，其他人如果覺得斷言有問題，可以在“挑戰窗口期”內提出挑戰；如果挑戰期內沒有人提出任何挑戰，則這個斷言就會被視為有效的。這種設計模式在實踐中會遇到的問題是審查攻擊——攻擊者阻撓其他人在時間窗口內提出挑戰。在交互式rollup協議中，攻擊者可能會提出虛假的“斷言”，同時阻止其他人在窗口期發起挑戰，最終導致虛假的斷言反倒成為合法的。我們也假設，攻擊者必須先投入一筆資金，一旦攻擊失敗，它會失去這筆錢；這樣一來，我們不需要讓系統被成功攻擊概率為零，而只要確保攻擊成功概率足夠小，就不會有人愿意去嘗試攻擊整個系統。下文，我會總結有關審查攻擊的知識，以及如何對抗審查攻擊，最后給出我對這種風險的看法。審查攻擊的類型

觀點：目前行業內是一個沉淀期，builders應該更多去focus在如何解決問題:近日，BeWater DevCon 2022 全球開發者大會在硅谷灣區成功舉辦，來自Polychain Capital, Uphonest Capital, DFG Capital, Foresight Ventures的嘉賓進行了圓桌討論，圍繞“VC如何在熊市中投資和支持Builders”。Polychain Capital的Jacob Philips表示，目前行業內是一個沉淀期，builders 應該更多去focus在如何解決問題。Uphonest Capital的KJ表示，VC應該作為共同創業的伙伴，而不僅僅是投資就不管事兒了。DFG Capital的Joanna表示，這個熊市的基本面已經和18年19年的熊市大不一樣，基礎設施得到大量發展，讓大家多多探索

Foresight Ventures的Suning表示，builder可以在熊市多做一些新嘗試，比如在開發語言方面，嘗試Move或Cairo，探索全新生態的可能性。同時作為Foresight Ventures也會更多關注真正顛覆性的創新，以及圍繞DAO或者NFT等的crypto-native的文化發展。[2022/6/24 1:29:46]

審查攻擊主要有四種：分叉：礦工串通棄置包含正常挑戰的區塊，并通過分叉，使另一條沒有包含任何挑戰的區塊鏈被接受。閃躲：礦工密謀在出塊時不打包正常的挑戰。干擾：攻擊者通過傳統的拒絕服務攻擊，使得其他人無法提出挑戰。速攻：攻擊者在很短的時間內提出大量的鏈上斷言，讓其他人來不及在時間窗口內對所有斷言進行檢查和挑戰。我們一個一個分別討論。分叉攻擊

摩根大通投資策略主席：不管比特幣如何擴張，如何流行都不能讓人感到滿意:金色財經報道，金融巨頭摩根大通投資策略主席Michael Cembalest在最近的一次采訪中表示，他對比特幣和加密貨幣的世界并不瘋狂，暗示盡管比特幣如何擴張，如何流行，但這種貨幣不會讓所有人都感到滿意。Cembalest 表示所表達的觀點是他自己的觀點，而不是摩根大通的觀點。不喜歡世界排名第一的數字貨幣，原因有兩個。首先是因為它的波動性，他說這阻止了比特幣“進入與價值投資相一致的范圍”。另一個原因是因為比特幣并沒有像許多分析師讓我們相信的那樣證明自己是對沖通脹的工具。（livebitcoinnews）[2022/2/14 9:49:52]

分叉攻擊是指在工作量證明區塊鏈上，攻擊者獲得大多數挖礦算力，并根據需求使用這些算力來孤立包含挑戰的區塊。因為這類攻擊要求攻擊者控制絕大部分算力，所以很難發起——如果攻擊者能夠輕易獲得大部分算力，表示這條區塊鏈本身就有很大的問題。或者換個角度想，一個能夠控制絕大部分挖礦算力的卡特爾，一方面會導致大家不信任他們所在的區塊鏈，另一方面，可能也會有比審查攻擊能更快從系統中榨出油水來的辦法。你可能會說，慢著！算力壟斷者可能并不會高調地聲張，只是偷偷摸摸地搞審查；如果攻擊者有能力這么做，他們可能會在避免整個區塊鏈信譽受損的前提下，通過分叉進行審查攻擊。這里引出第一個問題：審查攻擊對于旁觀者來說，是否易于察覺？為了證明分叉攻擊是顯而易見的，我模擬了分叉。假設攻擊者控制了60%的算力，在前三十個區塊中，出現三條分叉鏈，長度分別是1、6、5；這和一般的區塊鏈完全不同。我又做了一次模擬，這次攻擊者控制55%的算力，這時候一個較早期的分叉可長達48個塊。根據簡單的數學模型預測，當壟斷了60%的算力，則每2.5塊會發生一次分叉，分叉導致的孤鏈平均長度為5；當壟斷了55%的算力，則每2.2塊會發生一次分叉，分叉導致的孤鏈平均長度為10。可以看到，隨著壟斷的算力下降，分叉發生的頻率及孤鏈長度反而增加了；但無論分叉長短，它們的共同之處是：在孤立分支上的首個區塊一定包含有效挑戰，而最終成為主鏈的分支則絕對不會包含這個挑戰——提出該挑戰的人一定會發現這點！所以審查攻擊一旦發生，就一定會被人發現。我不知道你會怎么想，但如果我發現區塊鏈中存在算力壟斷現象，而且壟斷者會時不時使用算力干擾應用層協議，我會感到非常擔憂。如果其他人也有這種疑慮，整個區塊鏈將不再被用戶所信任——任何51%算力攻擊皆會導致這個結果。換言之，這種攻擊的問題并不是有人會審查你的應用層的交易，而是你所處的區塊鏈存在算力壟斷者，它可以為了利益不受約束地破壞規則。對于任何區塊鏈應用來說，不論TA是否采用窗口期設計模式，只要出現了這種算力壟斷，就是毀滅性的打擊。如果你所在的區塊鏈可能出現分叉攻擊，你應考慮轉移到其他區塊鏈。閃躲攻擊

歐科集團徐明星對話全國政協委員 談抗擊疫情區塊鏈如何發揮作用:3月20日，全國政協云上“小雙周”座談會今天舉行。全國政協委員，中國證監會原主席肖鋼等多位全國政協委員、業界專家代表出席。會上，歐科集團創始人徐明星發表“區塊鏈+供應鏈抗疫期間‘扛大旗’”主題演講。徐明星表示：“除了供應鏈外，區塊鏈技術在其他領域也有重要應用。隨著下一代高新技術產業的發展，區塊鏈技術將展現出更大的應用潛力。”[2020/3/20]

如果算力壟斷者不采用容易被發現的分叉攻擊，還有別的詭計嗎？有的，就是閃躲攻擊。惡意礦工只要在出塊時，拒絕打包包含挑戰的交易就行了；只要確保挑戰窗口期內所產的區塊，都由惡意礦工產出，攻擊就能成功。閃躲攻擊成功的可能性有多大？可以這么解釋：當壟斷者控制的算力比例為f，挑戰窗口期為n個區塊，則攻擊成功率為fn。舉例來說，壟斷者控制了90%的算力，挑戰窗口期為50個區塊，則攻擊成功率為0.5%。如果攻擊者要為攻擊失敗支付大量罰金——就像rolluo協議所設計的那樣——他們就不會肆無忌憚地攻擊；而且如果罰沒的錢能返給受害者，大家還會喜聞樂見這些未遂的攻擊。所以應對閃躲攻擊的辦法是確保挑戰窗口期足夠長，使得攻擊成功概率低至用戶能接受的范圍；假設你能接受的攻擊成功率為r，攻擊者至多能控制f的算力，則安全的挑戰窗口期為log(r)/log(f)個區塊。這個建議在現實中也是合理的；假設攻擊者能夠壟斷99%的算力，要保證攻擊成功率低至0.1%，則挑戰窗口期至少要等于log(0.001)/log(0.99)=687個區塊，對于以太坊來說只需要不到三小時。干擾攻擊

聲音 | 礦海學院創始人Andy：如何利用金融工具鎖定利潤是新時代礦工必須補的一門課:在今日TokenInsight對話首席第20期《比特幣挖礦，你真的懂嗎？》的直播中，針對“是否在未來會出現更加智能的豐枯水期預測工具以輔助礦工進行決策？的提問，礦海學院創始人Andy指出：枯水期來臨，電力資源減少，勢必會淘汰小算力的機器，受影響的將是這部分礦工群體。2019年四川灃水期延遲，這讓很多礦工機器停放在礦場無電可挖，如果有準確的灃枯水期預測工具，相信會為礦工提供更好的決策參考。現在大部分礦工考慮的是如何能夠找到低價合規穩定的電力資源，然后大部分礦工應該都希望比特幣的價格可以漲起來，早期礦工依靠囤幣就可以賺錢，這在幣價上漲行情下可行，可是2018年持續下行，如何利用金融工具鎖定利潤是新時代礦工必須補的一門課。[2019/9/6]

在干擾攻擊情況下，攻擊者通過“傳統的拒絕服務攻擊”，來阻止其他人發出挑戰；也就是“以DoS進行審查攻擊”。干擾攻擊的問題是，攻擊者必須阻止“所有”可能提交挑戰的參與方，如果這些參與方足夠多，則干擾攻擊就很難成功。對于攻擊者來說還有個壞消息是，其他利益相關方可能會暗中雇用監視者——一個暗中觀察協議運行的中間方，在參與者來不及或難以發出挑戰時介入，對無效的斷言發起挑戰。攻擊者沒辦法辨別這些潛伏的監視者，也就沒辦法對他們發起DoS。綜上，對于攻擊者來說，干擾攻擊似乎不是個好選擇。速攻

動態 | Coinbase研究：學生越來越有興趣了解區塊鏈和加密如何使全世界的人受益:Coinbase博客發文稱，研究表明，學生們越來越有興趣了解區塊鏈和加密如何使全世界的人受益。在2018年至2019年期間，學習區塊鏈中對于“社會公正”的興趣從13％上升到20％。與此同時，學生對于“安全”和“未來應用與增長”的學習興趣在過去一年中都有所下降，分別從37％降至29％和31％至27％。[2019/8/31]

速攻指的是，攻擊者發布大量的斷言，使得其他人來不及在挑戰窗口期內檢查所有斷言。任何的rollup協議都需要有防御速攻的機制，其中一種方法是對提出斷言的頻率進行限制，保證協議在設定的挑戰窗口期內的任何時間點，全網都有足夠的能力去檢查待處理的斷言或挑戰。這類機制會在一條rollup區塊鏈上，針對智能合約的處理能力實施一種“速限手段”——即使存在某個能快速提出大量斷言的人，他最終也不得不慢下來，確保其他正常參與者能跟上。所以要衡量一個rollup系統的可擴展性，其中一個很重要的指標就是它在保證安全的前提下的最大速度限制；速限指的是一個系統能安全處理事務的速率，而不是某個參與者能夠產出斷言的極限速率。總結

綜上所述，有三種審查攻擊能夠通過合理的設計或實踐來避免。防范閃躲攻擊：評估攻擊者的資源和風險承受能力，制定合理的挑戰窗口期。防范干擾攻擊：自行雇用潛伏的監視者，當你出差池的時候這些監視者能夠代替你發起挑戰。防范速攻：更細致的設計rollup協議。關于分叉類型的審查攻擊則很難分析；因為某種程度上來說，成功的分叉攻擊會留下明顯的證據，證明該鏈上存在算力壟斷者，而這些算力壟斷者會更愿意采取其他更快獲得收益的攻擊——比如雙花。任何存在算力壟斷的區塊鏈都已經病入膏肓，那又何必為這種情況下的審查攻擊而操心呢？

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