Eth2 中的時間服務器攻擊及其緩解措施_ETH

摘要：Eth2 中的時間服務器攻擊之前也有人討論過。但迄今為止，主流意見都認為這種攻擊只能導致驗證者暫時離線，等節點運營者重建正確的時間同步措施，節點就能重新回到線上。但是，如果節點可以被誘騙去簽署一條有關遙遠未來某個 epoch 的見證消息（attestation），危險性就遠不止暫時離線這么簡單：因為共識算法的環繞投票罰沒規則，這些節點在整個網絡實際到達該錯發的見證消息的目標 epoch 之前，將不能再簽名任何見證消息（否則就會觸發罰沒）（譯者注：有關環繞投票罰沒條件的介紹）。在共識規則的運作下，這種時間服務器攻擊會導致受攻擊的驗證者幾乎永遠離線，而相關的權益人也會因為懶惰懲罰（inactivity leak）而付出慘痛代價。

數據：過去24小時共有價值約3320萬美元的ETH、USDC、USDT流入FTX交易所:金色財經報道，據Lookonchain提供的數據顯示，分析了FTX交易所的3個地址，發現在過去24小時內流入：436枚ETH（價值約：521892美元）、1450萬USDC以及1816萬USDT。總共有價值約3320萬美元流入FTX交易所。[2022/11/10 12:44:19]

Eth2 中的見證消息就是驗證者簽過名的、包含所認可的來源檢查點和目標檢查點的信息；來源檢查點和目標檢查點都以時段號（epoch number）和區塊根（block root）來表示。Casper FFG 的算法的安全性保證之一便是 “無環繞投票” 規則：驗證者簽名過的任意兩條消息中，不能出現有 attestation1.source < attestation2.source 且 attestation2.target < attestation1.source 的情況（一條見證消息所試圖敲定的范圍恰好在另一條見證消息試圖敲定的范圍內）。

ETH社區正在討論一項提案，可使用戶退回發送至錯誤地址的資金:5月17日消息，以太坊社區正在討論是否創建一個專門的分散自治組織（DAO），以使那些將資金發送到錯誤地址的用戶可進行退款，前提是該地址包含的錯誤字符少于三個。 這項提案源于一名用戶在以太坊社區尋求幫助，他聲稱由于將單個錯誤的字母數字字符輸入到接收錢包的地址而丟失了40個ETH。目前，這項提案引起了用戶的廣泛關注。（Cointelegraph）[2020/5/18]

我們可以按如下手法炮制一次時間服務器攻擊：第一步是通過操縱時間服務器的時間，使之跳轉到未來的某個時間，使得被攻擊驗證者的時間也跳轉到未來（比如說 15 到 20 天之后），這個時間必須短于懶惰懲罰致使驗證者余額降低至零的時間，否則驗證者就不會再簽名見證消息了。

ETH短線突破220美元 創日內新高:火幣全球站數據顯示，ETH短線持續上漲，現已突破220美元關口，現報220.32美元，日內漲幅為5.03%。行情波動較大，請做好風險控制。[2020/4/30]

然后我們需要誘騙相關的節點，使之認為它其實是跟鏈保持同步的，然后它才會簽署見證消息。如果攻擊者控制了多個對等節點，這一點總是有可能做到的，只需在點對點的網絡頻道中發送一些來自未來時間的見證消息和區塊即可。控制多個節點也是容易實現的，所以這并不是一個不現實的攻擊者假設。

一旦目標驗證者簽名了一條以未來 epoch 為目標 epoch 的見證消息，攻擊者就可以把這條消息保存下來，然后確定這名驗證者在整個網絡實際到達那個未來 epoch 之前，都不能再簽名任何見證消息了（否則攻擊者可以發出這條消息，使之被罰沒）。當前所有 Eth2 實現的驗證者客戶端都有措施防止該驗證者簽署相互沖突的見證消息，因此該驗證者實質上就是離線了。

動態 | 谷歌趨勢：中國“Ethereum”搜索量僅次于科索沃，但“Bitcoin”搜索量則微乎其微:谷歌趨勢數據顯示，“Bitcoin”（比特幣）人均搜索量最大的國家是尼日利亞，“Ethereum”（以太坊）人均搜索量最大的國家是科索沃。這似乎與該地區的加密貨幣相關活動有關。路透社去年的調查結果顯示，科索沃是一個非常受歡迎的加密貨幣挖礦場所。而中國“Ethereum”人均搜索量也非常高，僅次于科索沃，但其“Bitcoin”搜索量則微乎其微。在加納，情況正好相反。該國是“Bitcoin”搜索量最高的國家之一，但谷歌趨勢數據顯示，該國居民對以太坊并不那么感興趣。 需要指出的是，這些數據是基于英語搜索且來自谷歌。因此，它可能未能科學統計那些英語未被廣泛使用或谷歌不是常用搜索引擎的國家。[2019/6/12]

一名攻擊者可以通過一個時間服務器（或類似設施，例如 roughtime）來驅逐所有 TA 能影響到的驗證者。這種攻擊會比此前使用同樣界面所設想的攻擊 更為惡劣，因為影響不是暫時的，而是持久得多。雖然我們有可能在幾分鐘之內就能發現這樣的攻擊，而且所有專業的節點都能在幾個小時內恢復正常時間，但這于事無補，因為損害已經發生了 —— 而且可以導致驗證者的慘重損失，例如，可能有很多驗證者會因為指數升高的懶惰懲罰而被提出網絡。

我們可以在驗證者客戶端中加入一條不罰沒規則：要求他們在簽署所有消息前都評估當前的時間，而且不要提前簽署未來的消息。這個辦法其實只有在驗證者客戶端與信標鏈節點沒有部署在同一臺機器上且沒有被攻擊波及時才有用。不過，對于密鑰分割型驗證者來說是一個明確的改進，因為這個規則將不允許領導哦啊這節點提議一條未來的見證消息，可以阻擋驗證者的行動。

本文所提出的問題表明，時間服務器的同步措施所包含的攻擊界面比我們從前設想的嚴重得多，必須引起我們的注意。

小幅度的時間偏移雖然惱人，但不會導致嚴重的問題，所以，僅在時間服務器推送的更新與本地的 RTC 時間相差幅度在一定范圍內才使用更新、否則就拒絕更新，似乎是更好的模式。

但這個模式仍會遺留一個攻擊界面在啟動進程中。因此時有發生的大規模電源中斷可能會演變成嚴重的問題、一次性影響眾多驗證者。我認為，可以讓驗證者客戶端在啟動前先檢查罰沒保護數據庫、如果在幾個小時乃至幾天內都沒有簽名過任何消息，就拒絕啟動。長時間不簽名消息意味著可能發生了時間服務器攻擊。可以添加一個強制啟動的標簽來應對例外情況。

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