合拼后的以太币重组_以太坊

合拼后的以太币重组

近期有些人在探讨矿工是不是很有可能选用一个还不会有的、改动过的以太币手机客户端，关键为了更好地使矿工能够接纳行贿，对区块链开展近程的重组 (造就这类行贿的关键测试用例是进攻 DeFi 协议书)。

在本文里，大家将表述这一进攻空间向量为啥以太币2.0合拼后更难实行。

分叉选择标准是一个涵数，由手机客户端来求值，该涵数把区块集和见过的别的信息做为键入，随后把“权威性链”的內容輸出给手机客户端。往往必须 分叉选择标准，是由于很有可能有好几条合理链可选择 (即假如同一个父区块有两个市场竞争子区块与此同时公布)。

重组 (reorg) 是那样一种事情——原本归属于权威性链的区块变为不会再是权威性链的一部分了，由于有一个市场竞争区块把它战胜了。最后可预测性是那样一种状况——分叉选择标准强大地适用某一区块，以致于该区块在数学课上不太可能被重组 (或最少是经济发展难以实现)。

在有一些分叉选择标准里 (比如 Tendermint)，重组是不太可能产生的；分叉选择标准只根据加上一切早已根据 BFT (拜占庭容错机制的共识协议书) 的共识、最后谈妥的区块来拓展目前的链。在别的分叉选择标准里，重组是很普遍的。

在以太币那样的 PoW 区块链里，大家一般 见到的是“最多链标准”（或更精确而言，是“最大总挖币难度系数标准”)。这代表着，当手机客户端见到两根区块链时，它会选择总难度系数 (即该链里全部区块的难度系数总数) 最大的那一条。

为了更好地便捷举例说明，假定区块难度系数能够是 100 或 110，想像下列那样的情景：

1、大家从难度系数为 100 的区块 1 逐渐同歩。

2、区块 2a 和 3a 都以难度系数 100 抵达，大家把他们置入到大家的区块链里，组成总难度系数为 300 的分叉。

3、区块 3b 以难度系数 110 抵达，并宣称 2a 是它的父区块，组成总难度系数为 310 的分叉。分叉选择标准会发觉现阶段“最重要”的链是第二个分叉，随后变为选它。这类状况归属于 1 个区块的重组，由于仅有区块 3a 被更改了。一定要注意，区块并不是立即被丢掉的，由于新抵达的区块很有可能会造成分叉选择变为选择第一个分叉。

4、区块 2b 和 3c 都以难度系数 110 抵达，组成总难度系数为 320 的新分叉！这代表着分叉选择标准如今将应用 2b 而不是 2a，3c 而不是 3b，区块 2a 和 3b 都曾在上一条权威性链里。这类归属于 2 个区块的重组。

阅读者应当能见到逻辑性是怎么发展趋势下来的。假如一个新区块 4a 抵达并宣称 3a 是它的父区块，分叉选择标准会变为选第一个分叉，这般推导。

因为延迟时间，近程的重组常常产生。矿工 A 和矿工 B 很有可能与此同时寻找一个合理区块，但因为区块是在 p2p 互联网里广播节目的，一部分互联网很有可能先见到矿工 A 的区块，而另一部分先见到矿工 B 的区块。假如2个区块的难度系数同样，便会发生平手，手机客户端端要不任意选择，要不选先见到的那一个区块。一般 ，当第三个矿工 C 在矿工 A 或 B 搭建的区块上搭建了一个区块时，另一个区块便会被遗弃。有时候运气差还会继续造成 2-5 个区块重组。比那更长的重组基本上一直因为极端化的网络问题、手机客户端系统漏洞、或故意进攻。

近程重组并不致命性，但对互联网确实仍会产生一些比较严重的有危害不良影响：

连接点花销：当一起重组产生时，由于必须 改用新的分叉，很有可能必须 再次实行买卖或情况编写，连接点会出现一些运行内存和硬盘花销。

客户体验降低：很有可能重组代表着客户必须 等候更长的時间，才可以安全性解决必须 “被确定”的买卖。这些方面的一个关键子测试用例是交易中心等公司在接纳储蓄前必须 等候更长的時间。

买卖情况的可变性：当一个客户推送一笔买卖时，她们会更不确定性此笔展销会在什么情况下实行 (比如，全新的 N 个区块会被回退吗？)。显而易见，这会使 DeFi 买卖更非常容易发生意外的不成功、比预估更糟糕的买卖結果、或有危害的 MEV 获取。

更非常容易遭受 51% 进攻：在以最多链做为分叉选择标准的系统软件里，假如区块链从选择 B1 变为 B2 开展重组，那麼 B1 的难度系数不会再为链给予安全系数。网络攻击不会再必须 战胜全部诚信矿工，她们只需战胜没被重组的那一部分诚信矿工。假如重组开展得经常，这会促使进攻变非常容易许多。

在最坏的状况里，经常的重组会使区块链的清算确保彻底无效，并阻拦它再次开展。一切正常而言，针对出块者而言，“激励相容”的对策应该是增加最多的链。但假如某一区块实行后的情况出现异常能够赚钱呢 (比如，买卖费很高，或仅有立即在该区块后搭建新区块才可以获取 MEV)？这个问题过去探讨“沒有区块奖赏的BTC”和自私自利挖币难题上讨论过，而在今天“以太币绿色生态里 DeFi 有关的 MEV" 难题上也讨论过。

这种状况都存有较强的动因尝试根据与别的区块市场竞争”盗取“花费，而不是增加权威性链。在下面的事例里，区块 1 的实行后情况十分能够赚钱，且区块 2a 早已被挖了。殊不知，并不是一个，只是三个出块者早已选了在区块 1 上再次挖，而不是区块 2a (以得到区块 1 后显露出来的 MEV)，这能够拓展到随意总数的出块者。

很显著，那样的方式为故意 51% 进攻打开了一扇大门口。大家把矿工参加这类重组挖币对策的状况称之为”急功近利客观“，由于决策那样做短时间可能是客观的。可是，她们都或显式地 (质押贷款者) 、或隐式地 (矿工) 涨跌 ETH (由于买卖费和区块奖赏全是以 ETH 计费的)，这代表着这类降低客户对以太币信赖的进攻是与她们的最佳利益有矛盾的，因而在长期性而言不是客观的。

在 Nakamoto PoW 共识算法里，区块在分叉选择里是被”持续“谈妥的。最先，当一个区块被挖，这时一个市场竞争区块有可能能够对其开展重组。假如一个区块取得成功被装包进权威性链，(均值) 13 秒后会出现别的矿工在该区块上搭建第二个区块。这时，一条链要重组得话必须 有两个市场竞争区块。伴随着搭建了愈来愈多的区块，对链开展重组的难度系数会持续增长，但速率比较慢。

以太币信标链完成的是一个名叫 Gasper 的利益证实协议书，其分叉选择标准称之为 LMD-GHOST。有别于 Nakamoto PoW，在 Gasper 里，参加出块的有两个人物角色：

提议者：承担建议区块的一名验证者

证实者：由一组验证者组成，她们对应当变成权威性链链头的区块开展网络投票。证实者的网络投票被称作”证实 (attestation)"，它是她们给区块的“权重值”。操纵了证实者代表着操纵了分叉选择标准。

每 12 秒就有一个 slot，这意味着着建议一个区块的一次机会。在每一个 slot 里会有一个混洗优化算法伪随机数地挑选出一个联合会，这一联合会由全部验证者数的大概 1/32 构成，在其中每一个联合会里的一名验证者会做为提议者，其他的验证者做为证实者。证实者与此同时对她们觉得应当被装包到权威性链的区块开展网络投票。由于联合会是根据伪随机数取样构成的，网络攻击是没有办法把她们的验证者都集中化到一个单一 slot 里的。

当今，信标链有大概 19.6 万多名验证者，代表着每一个 slot 里的联合会总数大概是 6125。因而，即便是一个区块的重组也是极为艰难的，由于一个只操纵了一些验证者的网络攻击是没法战胜千余名诚信的大部分验证者的。

为了更好地更强了解为什么是那样，使我们看一下下列这一事例：有 2 个 slot 和 24 名验证者，在其中 9 名是故意的。验证者被分为 2 个联合会，历经任意混洗，敌人不大可能能够操纵她们被分派到的联合会总数的 50%，更不可以完成重组。

更宣布地说，有着 p% 质押贷款量的故意个人行为者操纵 N 名验证者尺寸联合会的 50% 之上的几率遵照二项式分布 (在其中 k = N/2 )：

算出好几个质押贷款值的几率后，大家得到下表：

如今大家掌握到，网络攻击假如想立即开展重组得话必须 操纵总验证者数的 50%。

假如操纵证实者的 25-49% (参考此毕业论文、或这儿的概述)，操纵者或是很有可能进行一些更中小型的进攻的。可是，对这种进攻早已有修补方式了，他们能够被悄悄的实行，进而做到贴近 50% 的没有理由安全系数。

最终，程增强重组是不太可能了，由于全部比以往2个 epoch 更加深入的区块都是会被觉得“最后明确了”，换句话说，对他们开展回退是不太可能的了。假如一个网络攻击导致2个矛盾区块被最后明确了 (比如，操纵了 67% 的质押贷款量)，系统软件必须 倒进去，根据社会认知干涉来修复。

如今大家了解了在不一样的分叉选择标准下重组是怎样产生的，何不根据一个简易的悖论事例来掌握，针对矿工或验证者而言，何时运作手机软件来实行重组以盈利是更有意义的。

大家可以用盈利引流矩阵非正规的地叙述每一个情景，在其中“背叛”代表着“免费下载并应用实行重组的手机软件”。盈利是“急功近利的”，沒有考虑到长期性不良影响。

Nakamoto PoW

在最多链 PoW 里，即便是验证者集里的一小部分人，也是有很有可能完成近程重组。实行后情况是出现异常能够赚钱的区块总是会有时候发生，即便是 1-10% 的取得成功概率也非常值得试着，与该区块目前的子区块开展市场竞争。

矿工能够产生一个中小型挖矿软件，等候寻找将来持续 2-3 个区块的机遇，或把一部分她们的收益发送至一个所有人都能够领取的合同，以行贿别的矿工也运作同样的手机软件，以搭建她们的区块链，协助它战胜目前的权威性链。

因而，有一些矿工很有可能会试着运作重组手机客户端。

Gasper

在 Gasper 里，重组 1-64 个 slot 是很有可能的，但必须 网络攻击操纵全部验证者集的绝大多数 (因为她们不可以把她们的保证金集中化在某一特殊的 slot，因此 她们的质押贷款量必须 充足大才可以在她们要想进攻的 slot 里被任意选定)。选用重组挖矿软件用途并不大，除非是有十分很多别的验证者也与此同时选用。

因而，假如 51%的验证者都略微有点儿利他行为精神实质或懒散，那麼没人会运作重组挖矿软件这件事情基本上能够明确。

Tendermint

在 Tendermint 里，事儿会更为简易：重组是彻底不太可能的，一切违背单独 slot 最后谈妥标准的完成都必须 超出三分之一的验证者被罚没款。与 Gasper 的状况类似，这也代表着没人会运作重组挖矿软件这件事情基本上能够明确。

从上边我们可以看得出，虽然在三种状况里选用 "reorg geth" 全是很有可能的，根据并行处理证实这一核心理念的分叉选择标准比 Nakamoto 分叉选择标准产生更平稳的诚信均衡。

在以太币的情境里，最有效的防范措施是进一步加速合拼的工作中，尤其是赶紧发展趋势出能完成可接纳的“应急合拼”的工作能力，以把以太币转换为 PoS 体制。匆忙合拼会产生很高危，还会继续损坏基础设施建设，但假如许多矿工逐渐对链开展重组进攻得话，或是必须 一个可靠的服务承诺来抵挡那样的个人行为。

贴近合拼的情况下便是风险性较大 的情况下，由于矿工依然核心着这一系统软件，但她们的時间很少了。殊不知，有两个要素会减轻这一风险性：

以太币矿工常常与此同时是 (i) 别的区块链的矿工，和/ 或 (ii) 以太币小区具备别的工作能力的组员，因而做出优良个人行为的动机遇再次存有。

伴随着合拼邻近，完成应急合拼的成本费和风险性都是在减少。在预估合拼日期的前好多个月开展应急合拼是十分具备毁灭性的。在预估合拼日期的前两个星期开展应急合拼则能为验证者操作工早已免费下载好的手机客户端给予基本参数。

合拼后，重组验证将变成一个更小的难题，由于单独验证者或小人群证实者没法独自一人重组一个区块。取得成功的重组进攻必须 处理让绝大多数验证者都与此同时参加进去的合作难点。可是，或是存有一些小风险性的。假如要想进一步提高安全系数，那麼以太币能够要不进一步调节分叉选择标准，将重组进攻的规定提及到 50% 的基础理论最高值；要不变为立即单独 slot 完成最后谈妥的的共识。

感谢：谢谢 Dan Robinson、Anish Agnihotri、Kevin Pang、Dave White 和 MEVIntern 对文中文稿的评价。

来源于 | Paradigm

作者 | Georgios Konstantopoulos, Vitalik Buterin

全文连接：https://www.paradigm.xyz/2021/07/ethereum-reorgs-after-the-merge/

来源于 | Paradigm

作者 | Georgios Konstantopoulos, Vitalik Buterin

全文连接：https://www.paradigm.xyz/2021/07/ethereum-reorgs-after-the-merge/

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