深入浅出了解PoS区块链的攻击向量与激励问题

2019-02-26 12:00 栏目:经验之谈 来源: 查看()

随着繁荣证明(PoS)和工作证明(PoW)区块链之间日益激烈的竞争,为了保持有效的共识,这两种协议的验证机制和激励结构自然受到了极大的关注。 。

深入浅出了解PoS区块链的攻击向量与激励问题

尤其是,以太坊多年来一直在考虑将其区块链从PoW转变为PoS共识,作为其“宁静”升级的一部分。

最近,Binance发布了其即将推出的“分散式”交换的细节,该交换将依赖11个验证器节点(均由Binance控制)来确认交换交易。信息发布后,该公司因为其交易所分散并处于“防御”状态而受到攻击。

像Cosmos和Polkadot这样的交叉链项目分别使用Tendermint BFT和DPoS共识模型来吸引互操作性并快速确定共识区块链支持者(Cosmos正在为其主要网络Cosmos Hyb的运营做准备)。虽然基于PoS的加密货币网络提供比PoW更好的能源效率和更快的最终验证,但它们尚未得到广泛验证,并且存在于各种攻击媒介和激励中。很多问题。

此外,虽然大多数交叉链项目都专注于使用验证器来实现其网络共识,但仍有一些项目以巧妙的方式使用PoW。例如,Block Collider使用Nakamoto Consensus的优化版本与多个区块链进行互操作。它不需要将其安全模型更改为PoS或使用验证节点。

PoW是一种可持续的共识算法,自比特币区块链以来一直使用,并已经过整个行业的测试。因此,有必要评估基于PoS的加密货币网络快速发展中可能存在的一些困难。 。

无数的验证表格
 
在不同PoS网络的共识中,它们通常使用不同的名称将部署的验证机制——从“hub”命名为“masternodes”。但是,它们都采用类似的设计模型,其验证器通过“验证”或“生成”的块的频率与它们在网络中保存的本机证书的数量有关,从而确保了网络的有效状态。 。

此处的验证器取代了矿工在PoW区块链网络中的角色,这鼓励了系统中的诚实验证行为,因为验证者的共享(通过)在执行任务时被锁定到网络中。他们将通过诚实的验证工作在网络中获得本机证书,但如果他们的行为是恶意的,他们的份额将被削减或扣除。

如果您想了解更多关于PoS验证系统的机制,Vitalik Buterin描述了以太坊的CBC Casper(PoS)机制和PoS的初始设计理念。

PoS的机制非常复杂,因为它需要先进的博弈论方法,其不变性需要从主观层面加以解释。 PoS区块链分类账的验证来自担保人对区块链完整性的保证,而不是采矿所消耗的能源。前者的主要攻击向量是人工解释(一种理想的信任社会)。可伸缩性构造),而后者的攻击向量是能量。

此外,许多交叉链框架需要插入网络区块链以实现兼容性。例如,Cosmos需要使用快速终结共识的子链,这消除了PoW区块链连接到网络的能力。

正确分析验证器网络中的一些缺陷需要我们关注两个主要方面:

·攻击矢量
·激励不一致

验证器网络的主要焦点是安全性和可扩展性之间的权衡。

PoS网络可以节省成本并享受更快的最终确认。这两点可以帮助PoS网络在规模和网络完整性之间取得良好的平衡,这是区块链的基本价值主张之一。

攻击载体
 
验证者网络的不一致刺激通常与需要复杂工程构建以避免的攻击向量直接相关。验证者共识的两个长期问题是远程攻击和酸奶攻击攻击向量。

远程攻击(LRA)

在远程攻击中,邪恶方可以购买具有大量通行证余额并且过度验证的私钥。当攻击团队在私钥中保持平衡时,他们可以使用此余额生成备用区块链历史记录,从而有效地使他们能够根据PoS验证系统进行奖励。

为此问题提出的解决方案是检查点(用于保存工作快照以防止工作成功完成的技术),但检查区块链的状态需要节点保持在线,并且该方案也被认为是复杂的集中解决方案。此外,远程攻击证明,从长远来看,特别是在区块链的过去状态中,PoS验证者网络不能保证分类账的有效性。

结果表明,验证器网络不会创建永久的,不可变的分类帐,但会在给定的时间上下文中创建“临时共识”。

酸奶攻击

在Sour-Milk攻击中,基础验证器通过同时向对等方发布真实和欺诈性块来提示对等方怀疑诚实对等方。同时,这些基本节点与其他恶意节点协作以执行相同的操作,从而混淆了诚实节点区分有效和无效块的能力。

只要有少量网络验证器能够有效冻结网络,创建分支并锁定共识,这些攻击的要求就非常小。

其他攻击媒介

PoS验证网络的其他主要攻击媒介包括“假冒股权攻击”,股权研磨和针对验证者的DDOS攻击,这迫使验证者保持在线并遭受损失。 。

特别是在假公平攻击中,由于检测PoS区块链的成本高于PoW区块链的成本,因此PoS验证在可扩展性方面不如预期的那样有效。最近发现的攻击媒介将允许攻击者以最低成本使运行网络软件的节点崩溃。

激励措施不一致
 
验证器网络的一个主要问题是它们可能会增加“加密货币1%”的财富供应,在这种情况下,只有持有大量股权(通行证)的验证方才会收到投注。由于最富有的利益相关者可以控制区块链的大部分供应,因此普通利益相关者参与核查的激励措施将会减少。

激励措施的弱化与用户参与度较低(验证者网络中最常提到和最明显的缺陷之一)密不可分。用户参与率低的结果是区块链网络的集中化,垄断价格的推进交易以及更多的负面后果。

验证者网络的复杂博弈论也经常受到批评。对于锤子(博弈论和激励结构的工程师),PoS共识设计中的所有内容都像钉子一样。结果,模型变得极其复杂,这类似于旧解决方案的间接问题和新解决方案的设计。

此外,不一致的激励源于此类系统的复杂性。特别是,“没有任何问题”(假设每个验证器均匀地构建在早期版本的PoS中的每个区块链的分支上)是PoS验证器网络最关注的问题之一。在验证者PoS网络中,没有任何问题问题是一个长期存在的问题。 PoS共识不能完全解决同时生成两个块的问题。

与PoW相比,它通过随机机制解决了这个问题,也就是说,最耗能的是有效链。但是,PoS将此负担传递给验证者,导致一个块具有比另一个块更多的权限(通过)。当验证者意识到将赌注押在两个竞争链上是有益的时候出现问题。通过在两个链上使用相同的权限,确定哪个链是有效链变得极具挑战性。

无所畏惧的批评问题解决方案再次强调PoS混淆了公平的基本原则而没有实际解决问题本身,导致更多的设计卷积。

结论
 
虽然依赖基于验证器的网络继续得到下一代区块链平台的支持,但在实际环境中建立新的共识设计需要谨慎。 PoW是区块链网络中唯一经过验证的分布式共识机制。只有时间才能证明PoS验证器是否可以成为可扩展区块链的可持续模型,因此了解它们的缺点是在区块链的创新海洋中巡航的最佳方式。

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