如何防范對智能合約的審查攻擊？_LIVE:Livepeer Token

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

人民日報整版闡釋如何加快數字化發展建設數字中國：加強區塊鏈等關鍵數字技術研究:金色財經報道，《人民日報》2021年10月29日 09 版整版闡釋如何加快數字化發展，建設數字中國，其中提到堅持創新驅動，全面推動區塊鏈等數字技術融入政務服務全流程。夯實技術創新基礎，加強區塊鏈等關鍵數字技術研究，夯實技術創新升級基礎。[2021/10/29 6:18:58]

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

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

美國議員要求孫宇晨解釋如何防止極端內容在DLive平臺上播出:2月10日消息，Reps. Raja Krishnamoorthi和Jackie Speier兩位美國議員寫信要求波場創始人孫宇晨和DLive首席執行官Charles Wayn解釋，繼上月華盛頓特區企圖叛亂后，他們計劃如何防止極端內容在BitTorrent旗下流媒體平臺DLive上播出。這封信與上個月國會的叛亂有關。幾名極右極端分子在美國國會大廈被攻破時通過DLive進行直播，其中一些人后來被捕。（CoinDesk）[2021/2/10 19:23:04]

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

央行行長易綱 ：將繼續研究如何加強央行數字貨幣的風險管理:4月17日，財新舉辦主題為“金融科技與人民幣可自由使用”的研討會。中國人民銀行行長易綱在會上表示，央行數字貨幣項目已取得較大進展，當前階段在部分城市及部分場景進行內部封閉試點測試，同時表示“將繼續研究如何加強央行數字貨幣的風險管理，包括了解你的客戶(KYC)等。”

對于金融科技在此次疫情期間發揮的作用，易綱表示肯定，但也強調商業銀行依然是主力；科技公司積極參與有助于提升金融服務水平；人民幣國際化主要依靠市場驅動，平等競爭，中國會繼續推進金融開放和改革。[2020/5/4]

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

分析 | 2018年美國用戶搜索“如何購買Ripple”的次數高于“如何購買比特幣”:據bitcoinexchangeguide消息，去年收集的一項數據顯示，美國用戶對于“如何購買Ripple”這一短語的搜索次數高于“如何購買比特幣”。不過全球范圍內，“比特幣”詞語本身仍然比“ XRP ”或“ Ripple ” 的搜索次數更多。但XRP社區粉絲依舊認為XRP距離成為領先的數字資產并不太遠。[2019/4/3]

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

部胡光俊：正考慮如何將區塊鏈技術應用于領域:據經濟參考報消息，近日部第一研究所信息安全部副主任胡光俊接受采訪時表示，未來將把物理世界、跟人的關聯關系納入整個區塊鏈生態體系里面來。他透露，目前該部門正考慮如何將區塊鏈技術應用于領域。[2018/5/14]

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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