İş kanıtı blok zinciri sisteminin güvenliği ve kullanılabilirliği hakkında tartışma
Giriş
Artık iş yoğunlaşıyor ve videoları dinleme ve çevirme sıklığı gittikçe azalıyor. En son araştırma ilerlemesine olabildiğince ayak uydurmak için, dinleme ve çeviri konusunda ısrar etmek gerekir. Bugün size üst düzey bir kriptografi konferansı olan CCS 2016'dan "Proof ow Work Blockchainlerinin Güvenliği ve Performansı Üzerine" konuşma videosunu getiriyorum.Bitcoin ve blockchain teknolojisi hakkında derin bir anlayışınız varsa, Bitcoin ve blockchain teknolojisinin daha fazla ekonomi ve oyun teorisi bilgisi içerdiğini göreceksiniz. Birkaç basit örneğe bakalım:
- Bitcoin% 51 saldırıya maruz kalabilir (% 51 saldırı). Bununla birlikte, bir saldırgan gerçekten% 51 saldırısı başlatırsa, işlem bilgilerini kurcalayıp büyük miktarda Bitcoin elde edebilmesine rağmen, aynı zamanda büyük miktarda hesaplama gücü ödemesi gerekir. Daha da önemlisi, Bitcoin defterinin kurcalanması, insanların Bitcoin sistemine olan güvenlerini yitirmesine, Bitcoin'in fiyatının düşmesine ve tam tersine saldırganın daha fazla zarara uğramasına neden olabilir. Bu nedenle,% 51 saldırı teorik olarak uygulanabilir olsa da, Bitcoin zaten bilgi işlem gücüne büyük bir yatırım yaptığından,% 51 saldırılarının uygulanması ekonomik açıdan nankör bir görevdir.
- Halka açık zincir sistemi, bencil madencilik saldırılarına da (Bencil Madencilik Saldırısı) maruz kalabilir. Bu, Eyal ve Sirer tarafından, kriptografi üzerine ünlü bir konferans olan Financial Cryptography 2014'te önerilen bir saldırı yöntemidir. Temel fikir şudur: Bir bloğu başarıyla kazdıktan sonra, saldırgan bloğu geçici olarak ifşa edemez, ancak bu bloktaki bir sonraki bloğu sessizce kazabilir. Diğer dürüst düğümler bu bloğu kazdığında, saldırgan kazdığı bloğu herkese açık hale getirecektir. Bunun avantajı, saldırgan önce bir blok kazdığı için, bu bloktan sonra ilk önce madenciliğe devam edebilmesi ve dürüst düğümlerin zaten bir sonraki bloğa sahip olan bloklar üzerinde hesaplama gücünü boşa harcamasıdır. Bu uygulanabilir görünüyor, ancak saldırganın da büyük bir riski var: Saldırganın bloğu yeterince hızlı serbest bırakılmazsa, tüm ağ dürüst düğüm tarafından çıkarılan bloğu hızla kabul edebilir ve saldırgan büyük kayıplara uğrayacaktır. Mayınlı blokları erkenden halka açıklamak daha iyi olur.
Bu nedenle, blockchain'in güvenli olup olmadığını ölçmek için, sadece kriptografi veya protokol perspektifinden analiz edilmemeli, oyun teorisi fikri içine sokulmalı ve blockchain sistemi, saldırganın davranışının kendisi için en yararlı olup olmadığı ölçülerek değerlendirilmelidir. Güvenlik. Ve bu, bu videonun ana fikri. Babbitt'te, bu videonun yalnızca temel sonuçlarını ve önemli bağlantılarını veriyorum. Babbitt'e büyük video dosyaları yüklemek mümkün olmadığından, bu videonun görsel-işitsel versiyonu Zhihu sütunumda (https://zhuanlan.zhihu.com/p/49494558) yayınlanıyor ve ilgilenen okuyucular ve arkadaşlar şunları yapabilir: İzlemek için sütuna gidin. Bağlantının açılamamasının nedeni videonun Zhihu tarafından inceleniyor olması. 13 Kasım sabahına kadar onaylanması gerektiğine inanıyorum.
kısa giriş
Blockchain sisteminin en büyük sorununun yetersiz işlem hacmi olduğunu söylemek. Genel olarak, işlem hacmi, sistemin destekleyebileceği saniye başına işlem hacmi (Saniye Başına İşlem, TPS) ile ölçülür. İşlem hacmini etkileyen iki temel parametre vardır: (1) Blok Oluşturma Süresi, yani ortalama olarak bir blok ne sıklıkla üretilebilir; (2) Blok Boyutu, yandan görünüm Her blokta barındırılabilecek işlem sayısını gösterir. Örneğin, Bitcoin'in blok oluşturma süresi 10 dakikadır, blok boyutu 1MB'dir ve her Bitcoin işleminin yaklaşık 0.25KB depolama alanı tüketmesi gerekir, bu nedenle Bitcoin'in TPS'si 1000KB / 0.25KB / 60s = 6.67. Ethereum'un blok oluşturma süresi yaklaşık 15 saniyedir Ethereum her bloğun boyut sınırını belirlemese de, blok ne kadar büyükse, bloğun ağdaki yayılma hızı o kadar yavaş olur.Bu nedenle, Ethereum'un gerçek TPS'si yaklaşık 20'dir. Niteliksel bir bakış açısıyla, sezgisel olarak aşağıdaki sonuçları elde edebiliriz:
- Blok oluşturma süresi ne kadar kısa olursa, blok oluşturma hızı o kadar hızlı ve işlem hızı o kadar hızlıdır
- Blok boyutu ne kadar büyükse, her bloğun barındırabileceği işlem hacmi o kadar büyük ve işlem hızı o kadar hızlıdır.
Blockchain sisteminin Peer-to-Peer (P2P) ağında ağ gecikmesi yoksa ve tüm bloklar anında tüm ağdaki tüm düğümlerle senkronize edilebiliyorsa, blok oluşturma süresini yeterince küçük ve blok boyutunu ayarlayabiliriz. Ayar, blockchain sisteminin keyfi olarak yüksek işlem hacmini desteklemesi için yeterince büyüktür. Bununla birlikte, ağ gecikmelerinin varlığı nedeniyle, tüm ağdaki tüm düğümler her zaman en son blok bilgilerini hızlı bir şekilde elde edemez ve bu da rakip blokların ortaya çıkmasına neden olur. Tüm ağ üzerinde iki blok kazıldığında, iki bloğun kurallara göre rekabet etmesi gerekir.Sonunda, sadece bir blok kazanacak ve diğer blok atılacak ve bir Eski Blok haline gelecektir. Blokla ilişkili hesaplama gücü boşa harcanır.
Bu sadece bir hesaplama gücü israfı değil, aynı zamanda rakip bloklar, blok zincirine yapılan çeşitli konsensüs protokol saldırılarının temel nedenidir. Rekabet eden blokların varlığından dolayı, saldırgan, kurcalanmış değişimle ilişkili bloğun işlemde değişiklik yaparken yasal bir blok haline gelmek için rekabet etmesini sağlayabildiği sürece, saldırı başarılı olabilir. Bu, blok zincirindeki fikir birliği protokollerine karşı klasik saldırıları tanıtır: bencil madencilik saldırıları ve Çift Harcama Saldırıları.
Sezgisel olarak, bir bloğun atık blok haline gelme hızı, yani Eski Blok Hızı (Eski Blok Oranı) ne kadar yüksekse, blok zincirinin saldırıya uğrama olasılığı o kadar yüksek olur. Gerçek test, Bitcoin'in hurda oranının yaklaşık% 0,4 olduğunu gösteriyor (Bitcoin'in aşırı yavaş blok süresi ve katı blok boyutu sınırı sayesinde); Ethereum'un hurda oranı yaklaşık% 6,8'dir (ancak Amca blokları kavramı, bu nedenle blok oranı terk edilmesine rağmen, ilişkili hesaplama gücü hala çalışıyor); Dogecoin'in blok oranı% 0.6 ve Litecoin'in blok oranı% 0.3'tür.
Bu sonuca göre, blockchain sistem tasarımcıları değiş tokuş yapmak zorunda:
- Blok oluşturma süresinin artırılması ve blok boyutunun artırılması, işlem hacmini önemli ölçüde artıracak, ancak blok zincirinin güvenliği azalacaktır.
- Aksine, blok oluşturma süresini azaltmak ve blok boyutunu azaltmak, işlem hacmini azaltacak, ancak blok zincirinin güvenliği artacaktır.
Çözmek istediğimiz problem şu: farklı blok zinciri sistemleri farklı parametreler ayarlayacak, katılan düğüm sayısı, hesaplama gücünün dağılımı, blok oluşturma süresi, blok boyutu ve hatta saldırganın sahip olduğu bilgi işlem gücü farklı, yatay olarak nasıl karşılaştırılmalı Her bir blok zinciri sisteminin güvenliği ve dolayısıyla en uygun parametreler nasıl olur?
Bu videoya karşılık gelen makalenin ana katkıları şunlardır:
- Blok zinciri sisteminin çift harcama saldırılarına ve bencil madencilik saldırılarına direnme yeteneğini kanıtlamak için iş yükünü objektif olarak analiz edebilen bir niceliksel ölçüm endeksi önerildi.
- Blok zinciri sisteminin çeşitli parametrelerini simüle edebilen ve karşılık gelen blok oranını elde edebilen, böylece blok zincir sisteminin güvenliğini ölçmeye yardımcı olan bir blok zincir simülatörü tasarlanmış ve uygulanmıştır.
Bu çalışma, aşağıdakiler gibi birçok ilginç sonuç sağlayabilir:
Sistem esas olarak 2 bölümden oluşmaktadır:
- Blok zinciri simülatörü, blok zincir sisteminin simülasyonunu gerçekleştirmek ve atık blok oranını elde etmek için ilgili parametreleri yapılandırabilir. Ayarlanabilecek parametreler şunlardır: blok oluşturma süresi, her düğümün bilgi işlem gücünün dağılımı, blok boyutu, her düğümün coğrafi konumu (yani düğümler arasındaki ağ gecikmesi), düğüm tarafından sağlanan TCP bağlantılarının sayısı (yani her düğümün ağı) Çıktı), blok yayılma protokolü vb.
- Güvenlik modeli, ilgili niceliksel güvenlik göstergelerini elde edebilir. Ayarlanabilecek parametreler şunlardır: saldırganın bilgi işlem gücü, saldırganın ağ bağlantısı ve saldırganın tüm ağın bilgi işlem gücünü ayırma yeteneği (yani, saldırıları engelleme, benim aramda paylaşılan videoyu görün: Bitcoin eşler arası ağ Eclipse saldırısı), tüm ağdaki varsayılan işlemin onaylarının sayısı.
Niceliksel göstergeleri karşılaştırarak, çeşitli blockchain sistemlerinin güvenliğini yatay olarak karşılaştırabiliriz.
Makalenin yazarları blockchain simülatörünü açık kaynak kodluyor ve ilgilenen arkadaşlar onu indirip deneyebilir.
