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深入了解侧链

2021-02-24 ·1872次阅读 ·读完需要16分钟

介绍

众所周知Layer 2对于以太坊越来越重要。

但是,“Layer 2”是不精确的标签。现在,当人们说“Layer 2”时,他们倾向于表示不在以太坊Layer 1”。但是,事物与以太坊Layer 1交互的方式非常重要。都被视为“Layer 2”的不同解决方案可能具有截然不同的属性。可以说,Layer 2应该只引用具有某些属性的某些事物(例如,我们可能都同意,存在于AWS上的东西不是Layer 2,但是有些项目可以说具有类似的安全保证,可以认为是Layer 2)。但这也许是另一天的话题。

对于这篇文章,我想深入研究侧链的属性。

侧链基本上是指一套验证程序将智能链的最新状态检查点指向的系统。然后,过渡合同会使用这些检查点来允许用户进行存款和取款。验证者通常有一个领导者选举过程,以确定谁可以创建区块。领导者选举机制的示例包括权限证明(POA)共识和权益证明。

侧链在以太坊生态系统中发挥了重要作用。当研究团体仍在研究更好的解决方案时,它们一直是可扩展性和可用性的权宜之计。hackathon上的xDai之类的产品强调了对更好的UX需求,这种需求已经渗透到其他领域。

但是,侧链不具有更广泛的以太坊社区所期望的安全性。这并不意味着它们永远不应该被使用。如果使用侧链的人完全意识到某些属性的不足,并且仍然想使用它们,那就是他们的特权。可能值得权衡。当人们不知道时,它会变得很危险。这篇文章希望提供的信息是,如果每个人都已经知道这些属性,那么关于它的另一篇文章也不会受到伤害。但是,如果这可以帮助人们实现错误的假设,那将是一件好事。

侧链缺乏哪些安全属性?几乎所有的侧链都不提供:

·         审查制度阻力

·         终结性

·         拥有资金的保证

如果您想要更多这些特性,那么寻找基于侧链解决方案的替代方案是前进的道路。在仍然使用核心侧链架构的同时,也可以在这些方面进行改进。

我希望对这些属性进行公开讨论将使所有人受益。

审查制度阻力

毋庸置疑,侧链比(精心设计的)区块链具有更弱的审查阻力。否则,将不需要区块链。但是,让我们进一步细分一下。

如果在侧链中涉及N个验证者,并且只要M个验证者同意,则可以审查交易,则NM是需要进行合谋以审查区块的验证者的数量。这导致了一个棘手的平衡,这使得审查交易变得更加困难,审查区块变得更加容易。鉴于交易检查和大宗检查都是不可取的,这使得侧链从根本上很难具有强大的检查抵抗特性。

这种关注扩展到使用权益证明时。随着所涉及的数字按权益进行加权,这种情况可能会变得更糟,这意味着达到特定阈值所需的不同实体的数目可能甚至更低(充其量,权益被完美地均匀分布,在这种情况下,就像非证明-涉案案例)。

数据可用性保证

我们知道NM验证程序能够创建一个块。我们还知道,所有其他验证器都需要具有有关整个状态的数据才能验证新状态。因此,如果NM验证程序是恶意的,他们可以

  1. 创建一个新块

  2. 拒绝与诚实的验证者共享数据

  3. 有效地从共识中删除N-NM= M个诚实的验证者。从而捕获系统。

这发生的可能性有多大?显然,这取决于许多特定于情况的细节,但是我们可以从考虑合理的验证者与所有其他验证者共享数据的动机开始。对于传统的权威证明,不这样做可能会产生声誉损失。使用基于权益证明的侧链,可能会有风险。但是,要进行这项工作并不容易,因为无法证明没有其他人将所有数据链接在一起,某些数据将不可用。如果这听起来像乐观汇总,则意味着具有更好安全性的侧链从本质上减少为乐观汇总。

在大多数侧链中,验证者都可以通过某种形式获得验证者的付款。对于诚实的验证者,此奖励在N个验证者之间共享。对于不诚实的验证者,相同的奖励在 ñ-ñ-中号=中号 (最重要的是 中号<ñ 此处),因此激励验证者不与他人共享更新的状态。

要记住的一个总体概念是诊断数据可用性攻击非常困难。诚实地说,它们通常与同步问题没有区别。

终结性

想象一下一系列状态转换,如下所示

一种ŤË1=>一种ŤË2=>一种ŤË3

每个地方 => 涉及作为更新状态一部分应用的一堆事务。最终性是这样的想法,即一旦应用,交易就无法撤消。

通过以太坊主网达成共识后,侧链检查点将被阻止。这可能导致人们认为侧链的确定性基本上等同于以太坊的确定性。具体来说,为了还原侧链上的区块,您需要还原以太坊上的区块。事实并非如此

这是因为最终性是关于还原事务,而不是关于用新状态替换旧状态。所以 ñ-中号 验证者能够执行以下转换:

一种ŤË1=>一种ŤË2=>一种ŤË1

(取代 一种ŤË3  一种ŤË1 ,因此还原了原定的 一种ŤË2 无需以太坊主网还原)。

保证您在侧链上拥有资金

假设存在一个状态 一种ŤË1={爱丽丝:1000,鲍勃:0}

因此,爱丽丝有1000,鲍勃有0。如果鲍勃是恶意的并且控制(或可以有效地串通)绝大多数POA验证器,会发生什么?

然后,鲍勃可以简单地执行状态转换 一种ŤË1=>一种ŤË2 在哪里 一种ŤË2={爱丽丝:0,鲍勃:1000}

当然,这无异于从爱丽丝那里窃取所有资金并将其交给鲍勃。

因此,侧链的防御可以简化为说 ñ-中号 永远不能说服验证者来处理这种非法的国家过渡。

这是众所周知的(或者我相信),但是我认为提醒每个人如何工作很有用。您对侧链的信心会降低您对多数侧链永远不会做这样的事情的信心。对侧链安全性的大多数分析都应关注这一点。

现在,您可能会信任这种方式的一群人(验证者)。就像我们许多人相信各种集中式服务提供商在很多事情上一样。有时值得进行权衡。重要的是要弄清楚这就是要做出的取舍。

治理作为防御的问题

有时有人争辩说:我们可以利用治理来解决到目前为止提到的所有问题。这是有缺陷的,因为它基本上说整个系统都降级为治理。该论点特别引起我关注的原因之一是,它意味着侧链的其他属性是可有可无的(在这种情况下,为什么要完全具有这些属性?)。例如,如果治理是防止先前问题发生的最终后备,那么这意味着股权证明,权限证明等实际上并不重要。系统的管理才是真正的权限证明。当然,系统的治理仍然可以运行所有上述攻击。

侧链的特性在哪里特别有用?

除了侧链的辅助属性(例如更快的块时间导致更好的UX)(尽管数据库也提供了更好的体验),在某些情况下,侧链的特定属性可以说特别适合于系统的所需属性。例如:

  1. 如果您特别想要 ñ-中号 验证程序,以便能够执行任意状态转换。想要具有主控制开关的企业应用程序就是一个示例。

  2. 在哪里 中号=0 而你想要 ñ 验证程序,以便能够执行任意状态转换。例如,在4方游戏中。尽管这里的一个问题是1个验证者可以单方面终止链。

最后的想法

对于某些想要保持以太坊兼容性和互操作性水平的用例,侧链曾经是唯一可行的解决方案。现在,随着其他第2层伸缩解决方案的成熟,现在是考虑如何使侧链与这些解决方案更兼容的好时机。

一些额外的功能/特性对于侧链将非常有用:

  1. 免费实施大规模迁移,以确保用户可以退出而不会因成本而被卡住

  2. 用具有更强反审查属性的东西替换领导人选举机制(股权证明似乎是错误的方向请参阅[zk / op]汇总领导人选举反对股权证明) 19

  3. 要求协调员将两个州之间的差异放在链上。

  4. 添加欺诈证据以防止非法状态转换。

随着VMOVM)的成熟,项目的权衡空间将发生变化。因此,现在似乎是刷新侧链属性及其相关权衡的好时机。


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