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作者 | V B
译者注:B 指的是攻击者速干扰有相近算力子组的沟通。在此期间,攻击者在一个子组发布交易(称为交易子组),在另一个子组挖区块 (称为区块子组),直到区块子组的树以高概率胜过交易子组的树。B 的新颖之处在于利用 GHOST 协议把兄弟块或叔块算入选择区块得分的特性。这个策略使得攻击者可以在与络隔离的情况下挖一个分支,在将它的分支并入竞争区块链之前影响分支选择过程。
2 的分叉选择区别于 1 和“基于链 (-) 的 PS 算法 (例如像 P 和 NXT 这些旧算法,但也有像 T、O 等的较新的算法) 的一个关键是,在 2,有非常多影响区块”得分 ()“的信息是并行到达的。
基于链的 PS 算法:
(像在 2 里) 每个 上的会:
基于链的算法更容易证明其活性 (事上,在某些情况里活性已经被证明了),因为通常一次有一个单个行动者,使得它们充当协作瓶颈( ),让每个人都对同一个分数达成共识。
下面是基于链的算法中活性的”稻草人证明概述“。
假设:
在每个 里就有一个行动者 (即区块提议者) 可以参与。诚的区块提议者在 的前半发布他们的区块络延迟的上限是半个 (因此是 δ12,以 为单位测量时间)。被分配到在 N+1 行动的行动者仅会基于他们在 N 前收到的信息行动。我们对节点收到在时间 发出的信息的时间建模为区间 ?(,+δ) 的“云”?(到这里为止,这只是陈述了同步假设的标准学术表述)。因此,存在两种情况:
达成共识
没有达成共识
请注意,只有当在 N 的参与者不诚时才会出现没有达成共识的情况。因此,如果被分配到某个 的参与者是诚的,那么要么 () 在该 的末端每个参与者都对哪条是正确链达成共识,因为他们都是基于相同的信息计算分叉选择的,要么 () 攻击者在之前那些他们没有参与的 上“用掉了”?一些储备的参与权。因此,只有当攻击者对每个诚参与者有至少一个储备的参与权时,即如果攻击者被分到的 多于诚节点时 (也就是诚大多数的假设被打破时),干扰才能继续。
现在看看”有很多并行证明“的情况。当有很多并行证明增加一个区块的得分时,是没有单一行动者创造瓶颈的。因此,攻击者可以操纵络 (再加上有策略地对一些他们自己的验证者广播),以便在每个 末端构建就哪些信息算入分叉选择没有达成共识的状态,从而使多条链中的某条链胜出。
请看论文 E--F P: A R A-F D (动态协议:可用性与最终确定性两难困境的解决方法),特别是第 4 和第 5 页,那里有对这种攻击的说明。请注意,这种攻击的确建基于一些在践中非常难以现的络假设 (攻击者对个人质押者的络延迟有非常精细的控制),但尽管如此,一个能抵抗这种攻击的协议还是比一个不能的协议好。
提议的解决方案
提议的解决方案是引入明确的”同步瓶颈“小工具到分叉选择上。特别是,我们可以增加以下规则:
1 假设所有被分配到 N 的证明者的集体总权重为 W
2 N+1 里的参与者仅会认为在 N 末前到达 (从参与者的角度) 的证明是有效的。
在 N+1 的提议者应该在 N+1 的开端就马上做提议。他们的提议其是在选择一条特定的链。在 N+1 的证明者看来,如果他们在 进行了 1 之前就看到提议到达了,他们会将该提案视为等同于权重为 W4 的证明 (这个得分调整只对 N+1 有效,在 N+1 后这个得分调整会复原)。
4 把同步假设降低到 δ1
分析
(请注意:为了分析的简易,我们假设时钟是完全同步的,以及任何际的时钟差异都是络延迟的一部分。)
在 的末端,所有验证者都已经收到一些证明集了。如果出现了攻击 (例如,有 ≥1 的恶意证明者在 N 做证明),验证者将很可能在每个区块的得分上有分歧。但是,他们分歧的范围将不会超过 。假设 (在不丧失一般性的情况下) 有两个竞争区块,A 和 B,如果 (A)?(B)≥0,则 A 胜出,反之则 B 胜出。(A)?(B) 的分歧范围的上限是 2 (即每个验证者给出 ?(A)?(B) 值都将在[,+2] 的范围内, 是个固定值)。
设 W 为提议者的权重 (即 W =上文论述的 W4)。如果提议者是诚的,他们肯定会遵循以下两种行为:
1 如果他们看到 (A)?(B)≥0,他们将提议 A 区块,否则提议 B。
2 他们将马上提议他们的区块,以保证所有的证明者都在期限前看到。
设 [,+2] 为 (A)?(B) 分歧的区间。我们区分种情况:
?2?2≤0≥0在情况 (1),提议者将给 B 投票,这样证明者将看到在 [?W,+2?W] 内调整过的得分;这里整个区间都是负数,因此对 B 有充分的共识。
在情况 (),提议者将投票给 A,这样证明者将看到在 [+W,+2+W] 内调整过的得分;这里整个区间都是正数;因此对 A 有充分的共识。
在情况 (2),很大程度由提议者决定。取决于提议者的意见落在区间的哪个位置,提议者不是选择 A 就是 B。因此,区间要么是 () [?W,+2?W],要么是 () [+W,+2+W]。
如果是 W≥2 的情况,请注意从情况 (2) 的定义 ?2≤0 来看,当 (2) 0 且 2?W≤0,即 ?+2?W 的上限是负数,也就是整个区间都是负的。当 (2) ??2 且 W≥2,即 +W0,即整个区间都是正的。因此,充分共识是在 A 还是 B 取决于提议者的选择。
现在,让我们回到 W= W4 的论述中。为了避免提议者起同步瓶颈的作用,上述推理中 W≥2 的前提必须被打破;因此,必须有超过 W4 的证明者在每个 投票。
如果在任何单个 中提议者起到了同步瓶颈的作用,所有诚的证明者都将往该方向投票,使 (A)?(B) 的值与 0 偏差增大。为了避免其中一方在这个点上胜出,攻击者必须在该 展示足够多的投票以与所有的诚验证者抗衡 (减去14 来抵消提议者在 末端投票的效用);这需要远超过 W4 的证明。
因此,要维持一段时间的失活需要至少在每个 上有 W4 的恶意验证者,或 ?≥14 的验证者是不诚的。 |
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