區塊鏈安全性的洋蔥模型_HASH

編者按：本文來自加密谷Live，作者：DeribitMarketResearch，翻譯：子銘，Odaily星球日報經授權轉載。根據經驗來看公鏈是安全的，在其大部分歷史上，它們已成功的達到其設計目的，即以沒有任何差錯的情形下處理交易。這確實是我們觀察到的事實，但要想出一個理論來解釋為什么會這樣就比較困難了。個人一般會用他們最了解和最看重的事物來解釋他們的鐘意項目的安全性。人們認為一個公鏈是通過經濟激勵、全球分布式的Hash算力、全球性的節點或者狂熱的社區來保證其安全性。這種看法可以理解，根據工具定律，我們過度依賴那些我們已經熟悉的工具。也就是說如果你唯一的工具是一把錘子，那么你就傾向于把一切都當作釘子來對待。我不認為以上任何一個因素可以能單獨解釋這個現象。盡管在某一特定領域有完美的防護措施，但對其實施攻擊也不是一件難事。例如，在一個所有用戶都運行一個完整的節點的網絡中，礦工仍然可以用一個備用的區塊鏈代替整個區塊鏈。因此必須是不同組合的相互作用才能維護一個免許可數字貨幣系統在相對安全的程度。區塊鏈安全性的洋蔥模型

我提出的模型希望將安全性的各個元素形成一個連貫的組合。其目標是能夠更全面地看待公鏈以發現其優勢和缺陷，并允許對不同區塊鏈進行比較。公鏈的安全性類似于洋蔥，每一層都增加了額外的安全性：

中國聯通：公司區塊鏈專利申請數量位居國內前列:6月19日，有投資者向中國聯通提問中國聯通公司是否有區塊鏈業務。中國聯通表示，公司近年來布局區塊鏈相關理論技術、開源軟件、分布式存儲、共識算法、應用等研究，取得大量前瞻性成果，國內區塊鏈專利申請數量位居前列。（同花順財經）[2020/6/19]

要永久地破壞一個公鏈，就必須破壞用戶對其賬本狀態的信任，以及破壞未來可靠地更新該狀態的能力。所有更上層的服務都是為了防止這種情況的發生。

攻擊要經過這些防御層的“漏斗”才能觸及核心。現在我們來逐一討論這幾層。加密保障

最外層的防御是由密碼學來保障的。密碼學給出了最可靠的保障形式，所以我們希望它能承擔起重任，從一開始就能防止大多數攻擊。除此之外，還需要保障以下幾點：不憑空創造數字貨幣。所有的區塊都必須有足夠的工作證量依附在上面。不得花費他人的數字貨幣。數字簽名必須確保數字貨幣的有效擁有者才能花費。不能追溯性地改變舊區塊的內容。哈希指針確保攻擊者必須改變建立在任何他想改變的舊區塊之后的所有區塊。所有針對以上幾點的攻擊都會被“漏斗”的第一層所阻擋。

行情 | 在美上市區塊鏈中概股僅一股下跌:今日美股行情，三大股指集體上漲，在美上市區塊鏈中概股僅一股下跌。嘉楠科技下跌2.00%，人人網平盤，寺庫上漲1.75%，迅雷上漲1.17%，獵豹移動上漲0.33%，蘭亭集勢上漲4.21%，中網載線上漲4.39%。[2020/2/26]

雖然密碼學非常強大，但它也有其他一些無法提供的保障。例如，它不能決定兩個同樣長的區塊鏈中的哪一個是“正確的”區塊鏈。它也不能強迫礦工們在特定區塊上挖礦，也不能讓他們一旦發現區塊就發布區塊，甚至不能確保它們包含特定的交易。共識保障

一些通過第一層的攻擊會在共識保障中被阻止。在中本聰設置的共識中，節點會不斷觀察網絡，并自動切換到最長的鏈上。礦工只有當他們的區塊最終成為那條最長的鏈的一部分時才會獲得報酬，所以他們需要與其他礦工匯合。因此，對礦工來說，他們會更傾向于在區塊鏈的頂端挖礦，因為他們的區塊在那里最有可能被其他礦工認可。如果一個惡意礦工想在之前的區塊上挖礦，他就會和其他繼續在區塊鏈頂端挖礦的礦工進入競爭狀態。只有當他找到幾個區塊的速度比其他人的總和快，他才能追得上整條鏈且把他挖出的區塊及之后的鏈拉到最長。但根據他所占的Hash算力份額，就算是很短的分叉，他也很難成功。

動態 | 迪信通收購區塊鏈初創公司Monsoon Blockchain:金色財經報道，迪信通科技集團已通過收購美國一家名為Monsoon Blockchain的初創公司的少數股權進入了區塊鏈領域。兩家公司確認購買協議已于1月7日簽署，但拒絕透露交易的財務條款。然而，知情人士表示，這筆交易使該區塊鏈初創公司的估值超過1億美元。迪信通董事長兼創始人劉東海表示，這項交易將使他的公司能夠探索潛在的用例，這些用例需要區塊鏈以及其他新興技術，例如5G和物聯網（IoT）。[2020/1/14]

為了使攻擊可靠地發揮作用，攻擊者需要首先獲得對共識層的控制權。這意味著要控制PoW中大于50%的哈希率，或者控制了基于BFT的股權證明中大于33%的股權，或者控制了基于最長鏈的PoS中大于50%的股權。這其中的操作難度往往被低估。例如，大型組織通常被認為是公鏈的最大威脅。然而，如果他們想在一級市場上購買必要的硬件，他們很快就會發現，中國大陸、中國臺灣和韓國的芯片代工廠的年產量是有上限的。而且他們的產能還被澳大利亞的稀土開采、亞洲和非洲的晶圓生產等進一步限制，即每年的產能是有限的。即使是對積極性很高的買家來說也是如此。以這種方式獲得必要的硬件至少需要2-3年的時間，而且在這期間不可能不會引起相關的關注。經濟保障

動態 | 《中國網絡社會治理研究報告》：防患人工智能、區塊鏈、全媒體等前沿技術帶來的風險:12月5日，暨南大學新聞與傳播學院、人民網輿情數據中心、社會科學文獻出版社聯合發布2019年《中國網絡社會治理研究報告》藍皮書。藍皮書指出，隨著５G網絡基礎設施不斷發展，5G時代人工智能、區塊鏈、全媒體的治理應關注以下幾點：第一，要著眼于推進國家治理體系和治理能力現代化，改變以往“先發展后治理”的方式，要一手抓發展，一手抓治理，防患人工智能、區塊鏈、全媒體等前沿技術帶來的倫理、隱私、安全、信息地緣等風險。第二，要把握人工智能、區塊鏈、全媒體的技術屬性和社會屬性雙重特點，正確處理好創新發展應用與確保安全有序的辯證關系，建立一整套圍繞這些新信息技術發展與應用的倫理、規范、政策、制度和法律等治理規則體系。第三，要統籌國內國際兩個大局，在人工智能、區塊鏈、全媒體的治理規則上既有中國特色又有全球視野，提升中國參與全球互聯網治理的制度性話語權。（中國經濟網）[2019/12/6]

我認為由于有了經濟保障，即便單一實體控制了共識層，區塊鏈也不會立即崩潰。通過設置正確的激勵機制，區塊鏈可以將現實世界的成本與錯誤行為聯系起來。主要原因來自于原生代幣，它引入了數字稀缺性并懲罰壞的行為。這些激勵措施的大小會隨著行為者對共識層的控制程度的高低而變化。一個控制了大量Hash算力的礦工，其破壞系統的損失也會成比例地增加。因此，攻擊者會因為受到經濟上的懲罰而使他望而卻步。

金色財經現場報道全息智信科技創始人、CEO張建鋼：區塊鏈可以實現信任的累積和傳遞:金色財經現場報道， 在2018中國區塊鏈高峰論壇以“區塊鏈將帶給我們怎樣的未來”的圓桌論壇上，全息智信科技創始人、CEO張建鋼表示，“區塊鏈是下一代的互聯網，區塊鏈解決的是信任問題，區塊鏈可以實現信任的累積和傳遞。”[2018/5/20]

不是所有的經濟激勵都是平等的。相對于網絡價值而言，區塊獎勵更大的作用是使網絡更安全，因為它迫使礦工們在挖礦中的防御性更強。這就是為什么區塊獎勵的下降會給BTC的安全帶來風險）。當Hash運算需要專門的硬件且這些硬件并不能在其他領域利用時，礦工們在游戲中的防御性也會更強。迄今為止，所有的挖礦攻擊都發生在較小的網絡上，這不是巧合，因為這些網絡接受了一種叫做抵制ASIC的錯誤觀點，在這種情況下攻擊者是很容易占據上風的。社會保障

之前我們說過，要永久摧毀一個公鏈就必須摧毀用戶對賬本狀態的信任，以及未來可靠地更新該狀態的能力。這一點是非常必要的，因為區塊鏈并不是目的本身，也就是說沒有理由因為鏈的某些部分暫時失敗，就否定這條鏈。區塊鏈僅僅是一個在其參與者之間建立社會共識的自動化過程的手段，是一個維護和更新共享數據庫的工具。該數據庫的狀態對參與者來說是有價值的，當系統出現故障時，他們有強烈的動力去恢復系統。例如，如果加密的Hash函數出現問題，社會層可以達成人為共識來替換出現問題的部分。

同樣，如果一個共識攻擊繞過了經濟保障，社會保障仍然可以將其阻擋。如果一個擁有多數Hash算力的攻擊者在完全接受了自己的經濟損失的情況下，開始通過挖空區塊對網絡進行DOS攻擊，那么礦工們可以投票決定改變PoW算法，從而移除該挖礦者的控制權。

我們可以看到，要想永遠摧毀一個區塊鏈，唯一的辦法就是要么讓用戶對賬本狀態本身失去興趣，要么就是對系統的破壞達到不可能修復的程度。

當攻擊能夠擊穿所有的層數，并最終消磨掉系統的社會核心，直到無法造成更深層次且無法治愈的傷害，那這種攻擊就相當危險了。為了讓自我修復和人工干預都能發揮作用，每個項目的社區都需要圍繞著項目的主要屬性形成強大的社區共識。就BTC而言，這些核心屬性是交易的不可逆性、抗審查能力、不向后兼容的變化、21M代幣上限等。當社會干預變得有必要時，它們可以作為社會干預的行動藍圖，這些核心屬性圍繞著什么需要修復，什么不需要修復創造了謝林點。一個項目的這些核心屬性是永遠都會被反復不斷協商改進的，并不是所有用戶會對所有屬性都達成一致。但是，圍繞著某個特定屬性的共識越強，就越能在困難時期堅持下去。將社會層視為任何區塊鏈的底層，我們可以認識到對于社會層攻擊是一個很大的威脅。如果惡意開發者可以在沒有監督的情況下偷偷地進行有害的代碼修改，更高的層就會變得更加脆弱。總結

我認為洋蔥模型很有用，它可以幫我們看到區塊鏈的各層如何組合創造一個安全的整體。在某些方面，它建立在我之前關于比特幣的社交合約的文章基礎上：任何公鏈都是從核心的一組共識開始的，這是一個系統希望實現的藍圖。這套共識必須被轉化為人際行為規則，然后我們自動執行這些規則，創造出不同類型的保障：經濟保障、共識保障和加密保障。通過對參與者的行為的約束，系統變得具有社會可擴展性，從而在低信任環境中實現合作，共同創造財富。

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