簡析波卡平行鏈與以太坊2.0架構設計異同_ETH2

來源：?談談區塊鏈

撰文：談國鵬，Ownbit創始人

前天晚上，波卡生態鏈項目Moonbeam和Ownbit進行了技術交流，期望未來Ownbit對波卡生態鏈進行更好地支持。Moonbeam也將競爭成為第一批波卡平行鏈。借著交流的機會，我對波卡平行鏈也有了更深的理解，遂成此文。

ETH2.0和波卡平行鏈是未來的兩個重要技術，他們雖分屬于兩個不同的重量級項目，但在設計上卻有驚人的相似。

波卡平行鏈

在波卡的設計里，有兩個重要的概念，一個是波卡平行鏈，另一個是波卡平行線程。理解這兩個概念是理解整個波卡生態的重要環節。

波卡平行鏈，故名思議，是與波卡主鏈平行的其他鏈。要成為平行鏈，需要占用波卡系統的一個插槽。波卡系統的插槽數量是有限的。波卡設計出了一套插槽拍賣的系統，通過出價拍賣獲得一個插槽有限的使用權。

安全團隊：Rubic被攻擊事件簡析:金色財經報道，據區塊鏈安全審計公司Beosin旗下Beosin EagleEye安全風險監控、預警與阻斷平臺監測顯示，Rubic項目被攻擊，Beosin安全團隊分析發現RubicProxy合約的routerCallNative函數由于缺乏參數校驗，_params可以指定任意的參數，攻擊者可以使用特定的integrator來讓RubicProxy合約可以幾乎零成本的調用自己傳入的函數data。攻擊者通過調用routerCallNative函數，把所有授權給RubicProxy合約的USDC全部通過transferFrom轉入了0x001B地址，被盜資金近1100個以太坊，通過Beosin Trace追蹤發現被盜資金已經全部轉入了Tornado cash。[2022/12/25 22:06:32]

因此每次插槽的占有都是有限時間內，到期后要重新進行插槽競拍。用于競拍的DOT將在插槽使用到期后歸還，因此使用插槽，只是占用金額，而不花費資金。

Beosin：BSC鏈上的gala.games項目遭受攻擊事件簡析:金色財經報道，根據區塊鏈安全審計公司Beosin旗下Beosin EagleEye 安全風險監控、預警與阻斷平臺監測顯示，BSC鏈上的gala.games項目遭受攻擊，Beosin分析發現由于pNetwork項目的bridge配置錯誤導致pTokens（GALA） 代幣增發，累計增發55,628,400,000枚pTokens（GALA），攻擊者已經把部分pTokens(GALA) 兌換成12,976個BNB，攻擊者（0x6891A233Bca9E72A078bCB71ba02aD482A44e8C1）累計獲利約434萬美元。Beosin Trace追蹤發現被盜金額還存在攻擊者地址中。

第一筆攻擊交易：0x4b239b0a92b8375ca293e0fde9386cbe6bbeb2f04bc23e7c80147308b9515c2e

第二筆攻擊交易：0x439aa6f526184291a0d3bd3d52fccd459ec3ea0a8c1d5bf001888ef670fe616d[2022/11/4 12:17:00]

為什么要成為波卡平行鏈？

慢霧：DEUS Finance 二次被黑簡析:據慢霧區情報，DEUS Finance DAO在4月28日遭受閃電貸攻擊，慢霧安全團隊以簡訊的形式將攻擊原理分享如下:

1.攻擊者在攻擊之前先往DeiLenderSolidex抵押了SolidexsAMM-USDC/DEI的LP。

2.在幾個小時后攻擊者先從多個池子閃電貸借出143200000USDC。

3.隨后攻擊者使用借來的USDC在BaseV1Pair進行了swap操作，兌換出了9547716.9個的DEI，由于DeiLenderSolidex中的getOnChainPrice函數是直接獲取DEI-USDC交易對的代幣余額進行LP價格計算。因此在此次Swap操作中將拉高getOnChainPrice函數獲取的LP價格。

4.在進行Swap操作后，攻擊者在DeiLenderSolidex合約中通過borrow函數進行借貸，由于borrow函數中用isSolvent進行借貸檢查，而在isSolvent是使用了getOnChainPrice函數參與檢查。但在步驟3中getOnChainPrice的結果已經被拉高了。導致攻擊者超額借出更多的DEI。

5.最后著攻擊者在把用借貸出來DEI兌換成USDC歸還從幾個池子借出來的USDC，獲利離場。

針對該事件，慢霧安全團隊給出以下防范建議：本次攻擊的原因主要在于使用了不安全的預言機來計算LP價格，慢霧安全團隊建議可以參考Alpha Finance關于獲取公平LP價格的方法。[2022/4/28 2:37:18]

成為波卡平行鏈主要獲得兩個好處：鏈本身更加安全，以及擁有和其他平行鏈的互操作性。

Grim Finance 被黑簡析：攻擊者通過閃電貸借出 WFTM 與 BTC 代幣:據慢霧區情報，2021 年 12 月 19 日，Fantom 鏈上 Grim Finance 項目遭受攻擊。慢霧安全團隊進行分析后以簡訊的形式分享給大家。

1. 攻擊者通過閃電貸借出 WFTM 與 BTC 代幣，并在 SpiritSwap 中添加流動性獲得 SPIRIT-LP 流動性憑證。

2. 隨后攻擊者通過 Grim Finance 的 GrimBoostVault 合約中的 depositFor 函數進行流動性抵押操作，而 depositFor 允許用戶指定轉入的 token 并通過 safeTransferFrom 將用戶指定的代幣轉入 GrimBoostVault 中，depositFor 會根據用戶轉賬前后本合約與策略池預期接收代幣(預期接收 want 代幣，本次攻擊中應為 SPIRIT-LP)的差值為用戶鑄造抵押憑證。

3. 但由于 depositFor 函數并未檢查用戶指定轉入的 token 的合法性，攻擊者在調用 depositFor 函數時傳入了由攻擊者惡意創建的代幣合約地址。當 GrimBoostVault 通過 safeTransferFrom 函數調用惡意合約的 transferFrom 函數時，惡意合約再次重入調用了 depositFor 函數。攻擊者進行了多次重入并在最后一次轉入真正的 SPIRIT-LP 流動性憑證進行抵押，此操作確保了在重入前后 GrimBoostVault 預期接收代幣的差值存在。隨后 depositFor 函數根據此差值計算并為攻擊者鑄造對應的抵押憑證。

4. 由于攻擊者對 GrimBoostVault 合約重入了多次，因此 GrimBoostVault 合約為攻擊者鑄造了遠多于預期的抵押憑證。攻擊者使用此憑證在 GrimBoostVault 合約中取出了遠多于之前抵押的 SPIRIT-LP 流動性憑證。隨后攻擊者使用此 SPIRIT-LP 流動性憑證移除流動性獲得 WFTM 與 BTC 代幣并歸還閃電貸完成獲利。

此次攻擊是由于 GrimBoostVault 合約的 depositFor 函數未對用戶傳入的 token 的合法性進行檢查且無防重入鎖，導致惡意用戶可以傳入惡意代幣地址對 depositFor 進行重入獲得遠多于預期的抵押憑證。慢霧安全團隊建議：對于用戶傳入的參數應檢查其是否符合預期，對于函數中的外部調用應控制好外部調用帶來的重入攻擊等風險。[2021/12/19 7:49:04]

為了更好理解鏈更加安全這個概念，我們可以把波卡系統想象成可以容納多條平行鏈的容器。每個平行鏈會有自己的共識機制，以及產生區塊的方式。容器定時將所有平行鏈產生的區塊收集起來，形成容器層面的區塊。該容器在波卡中被稱為：中繼鏈。被中繼鏈打包對于平行鏈而言，稱為區塊的?finalize。

慢霧：Avalanche鏈上Zabu Finance被黑簡析:據慢霧區情報，9月12日，Avalanche上Zabu Finance項目遭受閃電貸攻擊，慢霧安全團隊進行分析后以簡訊的形式分享給大家參考：

1.攻擊者首先創建兩個攻擊合約，隨后通過攻擊合約1在Pangolin將WAVAX兌換成SPORE代幣，并將獲得的SPORE代幣抵押至ZABUFarm合約中，為后續獲取ZABU代幣獎勵做準備。

2.攻擊者通過攻擊合約2從Pangolin閃電貸借出SPORE代幣，隨后開始不斷的使用SPORE代幣在ZABUFarm合約中進行`抵押/提現`操作。由于SPORE代幣在轉賬過程中需要收取一定的手續費(SPORE合約收取)，而ZABUFarm合約實際接收到的SPORE代幣數量是小于攻擊者傳入的抵押數量的。分析中我們注意到ZABUFarm合約在用戶抵押時會直接記錄用戶傳入的抵押數量，而不是記錄合約實際收到的代幣數量，但ZABUFarm合約在用戶提現時允許用戶全部提取用戶抵押時合約記錄的抵押數量。這就導致了攻擊者在抵押時ZABUFarm合約實際接收到的SPORE代幣數量小于攻擊者在提現時ZABUFarm合約轉出給攻擊者的代幣數量。

3.攻擊者正是利用了ZABUFarm合約與SPORE代幣兼容性問題導致的記賬缺陷，從而不斷通過`抵押/提現`操作將ZABUFarm合約中的SPORE資金消耗至一個極低的數值。而ZABUFarm合約的抵押獎勵正是通過累積的區塊獎勵除合約中抵押的SPORE代幣總量參與計算的，因此當ZABUFarm合約中的SPORE代幣總量降低到一個極低的數值時無疑會計算出一個極大的獎勵數值。

4.攻擊者通過先前已在ZABUFarm中有進行抵押的攻擊合約1獲取了大量的ZABU代幣獎勵，隨后便對ZABU代幣進行了拋售。

此次攻擊是由于ZabuFinance的抵押模型與SPORE代幣不兼容導致的，此類問題導致的攻擊已經發生的多起，慢霧安全團隊建議：項目抵押模型在對接通縮型代幣時應記錄用戶在轉賬前后合約實際的代幣變化，而不是依賴于用戶傳入的抵押代幣數量。[2021/9/12 23:19:21]

波卡中繼鏈對平行連區塊的最終確認讓平行鏈更加安全。這樣每個平行鏈可以得益于波卡系統的強大共識，而不用擔心本鏈可能存在各種共識層面的攻擊或問題。

波卡平行鏈和其他平行鏈的互操作性是另一個優點。波卡在系統層面設計了一套消息傳遞系統，可以讓各平行鏈之間相互傳遞消息、執行指令、轉移token等等。各平行鏈根據XCMP定義自己可以接收處理的消息類型，便可以讓自己擁有和其他平行鏈的互操作性。

如果把平行鏈比喻成操作系統里的進程，那么XCMP可以理解為進程間通信機制IPC(InterProcessCommunication)。

平行鏈資源是有限的

因為平行鏈資源有限，大部分鏈可能無法競拍到平行鏈插槽。這時，波卡官方給出的方案是，使用測試網絡KUSAMA，或者平行線程。

平行線程和平行鏈之間的區別僅在于一點：平行鏈永久占用中繼鏈資源，而平行線程只在需要時占用。平行線程需要中繼鏈對其區塊進行確認時，便提出請求，并給予一定的費用。因為同時會有多個平行線程提出確認需求，中繼鏈會按照給予的費用高低進行優先選擇。如下圖所示：

比起平行鏈而言，使用平行線程，無需參與插槽競拍，因此無需大額的啟動資金。對于一些不需要頻繁確認的應用，使用平行線程更加適合。

ETH2.0

ETH2.0的線路圖按照分片技術在前進。分片技術最早出現在數據庫技術中。為了讓數據庫擁有更大的執行查詢或插入的能力，將一個數據庫拆分成多個數據庫，并且部署到多個機器上，讓執行能力成倍地提升。

ETH2.0將以太坊網絡拆分成多片，將以太坊的執行能力提升相應的倍數。每個分片就是一個子網絡。處理ETH2.0共識，以及系統各個子分片之間通信的模塊被成為：BeaconChain，這相當于波卡網絡里的中繼鏈。ETH2.0分片示意圖如下：

可以看出，在大的架構方面，ETH2.0和波卡有著驚人的相似。但在細節和理念層面又有很多的不同。

波卡平行鏈VSETH2.0

從設計目的而言，波卡平行鏈主要是為了跨鏈目的，通過平行鏈水平擴張，進而解決性能吞吐問題。而ETH2.0的設計完全是為了解決性能吞吐問題。

波卡和ETH2.0都有狀態確認的功能。ETH2.0每一個時代finalize一次，一個時代定義為64個區塊，所以6-12分鐘finalize一次。而波卡網絡的finalize時間則更短，一般1分鐘以內。

從共識機制而言，ETH2.0和波卡也有明顯的區別。ETH2.0采用PoS機制。質押32ETH可以成為驗證者。每個分片至少需要256個驗證者才能進行finalize操作。以64個分片計算，ETH2.0需驗證者16,384名。而波卡采用提名者PoS機制，所需驗證者數量遠小于ETH2.0，大約每個平行鏈需10個驗證者，以整個系統100個平行鏈計算，共需1000個驗證者。

另外一個不同點在于，波卡是不同系統間互聯的框架。而ETH2.0是同一套系統間互聯的框架。

波卡更關注其他鏈，而ETH2.0只是更關注本身，這也反應出它們對未來不同的展望。波卡打造的是多鏈并存、互聯互通的場景。而ETH2.0則打造的強大統一的底層區塊鏈系統，上層繁榮的DApp則通過應用接口彼此互通的場景。

跨鏈

波卡對于平行鏈之間，天然具有跨鏈優勢。而ETH2.0不具有跨鏈能力。但這并不意味這波卡比在跨鏈方面ETH2.0強大很多。

例如對于跨鏈比特幣網絡而言，波卡需要使用比特幣橋才能完成跨鏈。而這點，跟以太坊跨鏈比特幣方案是一致的。因此，對于跨鏈而言，波卡只是對于未來部署在波卡網絡上的平行鏈之間才具有優勢。

結語

目前波卡生態的平行鏈項目正如火如荼地進行。它們是否會在未來占有非常重要的地位，將是區塊鏈最大的看點之一。

從時間而言，波卡主網的上線時間較遲，錯過了以太坊發展的這幾年黃金時間。然而，ETH2.0上線又將是2年以后的事情，而波卡平行鏈項目有望在今年年底或明年初上線波卡主網。這也給波卡留下了更多追趕以太坊的時間。所以未來波卡網絡能否像以太坊那樣大放異彩，非常值得我們關注！

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