針對Layer 2協議審查攻擊的研究，Vitalik稱同步99%容錯共識或是解決方案_以太坊

譯者前言：近日，區塊鏈研究者RyuyaNakamura等人提出了一種針對Layer2協議的審查攻擊策略，他們認為，這種攻擊很難被識別，即使用戶通過軟分叉去做恢復，也無法在不懲罰誠實驗證者的情況下去懲罰攻擊者。

而來自以太坊研究社區的其他研究者則提出，實施這種攻擊的理論成本是非常高的，因此要實施它并不現實，對此，以太坊創始人Vitalik也發表了他的看法。

以下是該攻擊策略的具體內容及研究者們的討論：

RyuyaNakamura：我們提出了一種審查特定交易的攻擊策略，而想要識別出攻擊者會是很困難的。

即使用戶可通過社區協調的軟/硬分叉從攻擊中恢復，我們也無法在不懲罰誠實驗證者的情況下去懲罰攻擊者。

背景

基于欺詐證明的Layer2協議的安全性，取決于以下假設：如果運營者/參與者claim無效鏈外狀態，則可以在預定義的時間段內向鏈提交欺詐證明并將其包含在鏈中。最近，@gluk64提出了這些協議的安全性，然后在

美國國會2021年已提出35項針對加密貨幣政策的法案:金色財經報道，隨著2021年即將結束，第117屆國會在 2021 年提出了 35 項法案，重點關注加密貨幣和區塊鏈政策。國會議員提出了三種不同類型的法案，重點是 (1) 加密貨幣監管，(2) 區塊鏈技術的應用以及 (3) 中央銀行數字貨幣 (CBDC)。第一套法案主要關注美國證券交易委員會（SEC）和商品期貨交易委員會（CFTC）等監管機構將如何監管加密和區塊鏈代幣。區塊鏈和分布式賬本技術法案側重于在美國政府內部推廣加密技術的方法，以便在其他經濟部門更廣泛地使用。最后，CBDC 的新概念仍在繼續探索，一些政策制定者認為美元作為基于穩定幣等技術創新的世界儲備貨幣的地位存在風險。（福布斯）[2021/12/28 8:09:06]

Twitter和

ethresear.ch上進行了討論。

粗略地講，攻擊者可通過在這樣的Layer2結構中，使用51%攻擊來審查欺詐證明，以此實現獲利，使整個系統不兼容激勵，特別是因為協議內的獎勵補償了攻擊者運行驗證器的成本

主要對策是：

1、我們可通過“反DoS攻擊”來增加此類審查攻擊的成本。

動態 | 三項針對Bitfinex和Tether的集體訴訟案已合并:金色財經報道，根據周四的法院文件，針對Bitfinex和Tether的三項獨立集體訴訟中的原告已采取行動合并了案件。David Leibowitz等人、Eric Young等人和Bryan Faubus等人的法院文件指責Bitfinex和Tether操縱加密貨幣市場。文件顯示，他們的案件有著共同的線索，包括有關Bitfinex和Tether違反聯邦法律，操縱比特幣和比特幣期貨價格的指控。地方法院法官Katherine Polk Failla下令在周四合并訴訟，被告沒有反對。三個案件都已提交給紐約南區美國地方法院。[2020/1/18]

TL;DR:在以太坊的智能合約模型中，如果不實際執行交易，就不知道在執行交易時調用了哪些合約，因此可以通過向攻擊者發送一堆交易來對審查進行DoS攻擊；2、我們可以通過軟分叉從攻擊中實施恢復，也可以“消滅”攻擊者在PoS鏈中的權益。

而在這篇文章中，我們描述了一種新的審查攻擊策略，而以上這些策略都無法解決這種攻擊，此策略適用于除Layer2協議中欺詐證明之外的任何交易。

攻擊的描述

EOS仲裁第一案：針對token持有者私鑰被盜事件，將凍結懷疑被盜的7個賬戶:針對主網期間關于ERC20 token持有者私鑰被盜事件，ECAF首次簽署仲裁文件。最終決定是超級節點將凍結這7個賬號，直至持有人能夠證明他們的擁有權為止。[2018/6/19]

我們假設一個PoS系統，比方說以太坊2.0信標鏈，其中區塊提議者創建一個區塊，驗證者委員會在每個slot周期為一個區塊投票，這些投票也被解釋為CasperFFG投票以確定區塊。我們期望類似的策略也適用于其他共識協議或PoW系統。

攻擊者的能力

在這篇文章中，我們假設一個攻擊者控制了大多數的權益。因為這樣的攻擊者控制了超過1/3的投票，所以CasperFFG無法完成攻擊者所不喜歡的區塊。

攻擊者的策略

1、如果主鏈并不包含欺詐證明，攻擊者將投票給主鏈。

2、如果主鏈中包含欺詐證明，攻擊者將創建沖突鏈并為其投票，以分叉欺詐證明。

2.1攻擊者少數的驗證器會投票給包含欺詐證明的鏈。，其使得攻擊者的驗證器行為類似于誠實的驗證器，另外，這種“偽裝投票”數必須是足夠少的，這樣區塊在分叉選擇中就無法獲勝）

日本首相安倍首次針對央行加密貨幣進行回應:日本眾議院議員中谷一馬日前向日本內閣發出了一份關于央行數字貨幣的問詢函，日本首相安倍晉三對此作出了正式回應。關于日本政府發行央行數字貨幣的可能性，安倍晉三表示從貨幣使用的便利性和結算的安全性、對金融體系的影響角度來看，會繼續考慮日本央行發行數字貨幣的可能性；此外，對于全球其他國家正在進行的央行數字貨幣研究，安倍回應表示日本政府目前對其他國家的工作細節并不清楚。對于近來多個國家政府財長，包括美國、法國和德國，相繼提出在G20金融會議上對加密貨幣進行討論，安培認為在國際會議上就虛擬貨幣和其他地方交換意見和深化討論是有益的。[2018/2/15]

攻擊者在創建區塊時以一定的概率選擇以下任一項。

3、創建一個沒有欺詐證明的區塊，其充滿了攻擊者自己制造的交易；

4、創建一個包含欺詐證明和自制交易的區塊。

4、1攻擊者在下一個區塊被發布后，緊接著就發布此區塊，以便大多數誠實的驗證者不會投票給該區塊；4、2攻擊者為該區塊發布“偽裝”投票；

四川目前沒有收到任何針對比特幣的文件通知:上午有媒體報道稱，“中國央行指示要求地方政府從電力供給入手，逐步削減比特幣挖礦規模。”但從國家電網四川省電力公司內部人士處了解到，他們也看到了相關消息，但就目前來說并沒有得到來自央行、地方政府或上級領導單位的任何針對比特幣的文件通知。四川省水利發電資源非常豐富，一直被認為是中國比特幣“礦機”最為集中的地區。[2018/1/4]

此外，攻擊者還有一個策略，它可以鼓勵誠實的驗證者在沒有欺詐證明的情況下創建區塊。

5、攻擊者經常以高昂的費用廣播其自制交易；

為什么說攻擊者是安全的

抵抗“反DoS攻擊”

當攻擊者創建一個區塊時，他并不包含其他人創建的任何交易。因此，攻擊者只驗證誠實驗證者區塊中包含的交易，因此，攻擊者并不會遭受上述的DoS攻擊。

攻擊的不可檢測性

在上面提到的策略中，攻擊者不會生成含糊其辭或無效的消息。

攻擊者和誠實驗證者之間的區別，僅僅在于它們如何創建、發布和投票給包含欺詐證明的區塊。為了減少創建具有欺詐證明的區塊的投票率差異，攻擊者增加了“偽裝投票”，并減少誠實驗證者對攻擊者制造的欺詐證明進行的投票。

除此之外，策略2和4.1利用了分布式系統的特性，即活躍性故障不能從根本上與網絡故障區分開來。此外，還會有各種的網絡層攻擊，通過這些攻擊，攻擊者可以延遲誠實驗證者的區塊和投票，使得誠實驗證者看起來和攻擊者相似。

因此，盡管我們必須改進策略以使這些論點更為正式，但我們推測，在不進行錯誤指控的情況下，很難去識別出攻擊者的驗證器。

用軟分叉、硬分叉懲罰攻擊者

如果用戶們協調一次軟分叉從審查交易中恢復，攻擊者可以很快加入新鏈，以避免被檢測到或遭受對liveness失敗的任何懲罰。因為用戶很難確定攻擊者到底是誰，所以我們能做的就是用類似于“懲罰雙方”的理念，在懲罰誠實驗證者的同時，去懲罰所有可疑的驗證者。

抵押

而確保只有攻擊者一方受到懲罰的一種方法，是強迫任何人去存款成為Plasma/OpisticRollup的運營者或參與通道，并通過欺詐證明罰沒抵押品。

如果我們假設社區協調的軟分叉很可能成功，并且抵押品是足夠多的，那么這樣的Layer2協議可能實現激勵相容性，同時權衡更高的進入壁壘。如果我們想避免因誠實的錯誤而對欺詐行為進行過多的懲罰，在這種情況下，欺詐證明可順利提交而不會遭到審查，我們可以限制懲罰的默認金額，在遭到審查攻擊的情況下，我們可以用硬分叉對攻擊者進行大量懲罰。

腳注

OTOH，分片中的無效狀態根的欺詐證明使鏈無效而不包含在鏈中。這篇文章提出了一個聰明的技巧；

請注意，攻擊者不僅可以從單個Layer2構造中獲益，其還可以同時從多個Layer2構造中獲益。這就是為什么對非鏈上資產價值設定上限并不能解決這個問題；

在以太坊2.0中，Layer2系統將部署在分片鏈上，而不是在信標鏈上，因此最佳攻擊策略可能會有所不同。我們把它留給以后討論；

此類自制交易的費用將歸攻擊者所有；

以太坊研究社區的討論

對于nrryuya提出的攻擊策略，ConsenSys區塊鏈研究員、optimisticrollup創建者JohnAdler回復稱：

“首先，這種攻擊的代價并非是零。

通過估算，要實施這樣的協議攻擊，攻擊者需要掌握大約300萬ETH，或大約4.5億美元。

其次，你的投票策略是錯誤的，創建區塊并不是投票策略的一部分，而是區塊創建策略的一部分。每個slot的領導者是已知的，至少在ETH2.0的Casper中它是已知的。一個slot內不可能有多個區塊提議者，因此，攻擊者的區塊將被輕易丟棄掉。

”

隨后，MatterLabs合伙人AlexGluchowski回復稱：

“是的，這種策略可能行不通，因為欺詐證明gas價格可能被定得高得難以置信。然而，在不補貼欺詐證明區塊的情況下，這種攻擊會是可行的，這才是最重要的。攻擊者需要的只是“偽裝”。

進行偽裝的能力，是這項研究最重要的成果。

礦工們既自私又主動，一旦他們意識到有欺詐證明的區塊總是被拒絕，很多人自然會引入審查政策以避免損失。尤其是如果這種行為是a）不可察覺和b）通過swagfutures行賄激勵。

”

很快，這一討論也引起了以太坊創始人VitalikButerin的關注，其回復道：

“我知道@vladzamfir正在研究一個主觀‘CBC審查檢測’系統，其提出了一個同步性假設，這允許驗證器檢測誰在進行審查，并形成集群，其中如果多數人在進行審查，少數人可以找到對方并建立在對方的區塊上。我想知道它是否最終類似于

https://vitalik.ca/general/2018/08/07/99_fault_tolerance.html；有可能類似于Lamport的同步99%容錯共識的技術，最終會成為自動拒絕審查鏈的強制性解決方案。”

更多討論內容，讀者可訪問原貼：https://ethresear.ch/t/undetectable-censorship-attack-on-fraud-proof-based-layer2-protocols/6492

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