新型攻擊模式BDOS正在威脅比特幣安全

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新型攻擊模式BDOS近日,康奈爾大學和以色列理工合作成立的研究機構 IC3 (The initiative for cryptocurrencies and contracts)聯合宣佈:“我們發現了一種針對中本聰共識協議區塊鏈(BCH和BTC)的拒絕服務攻擊,這種攻擊模式之前的攻擊模式成本要低得多(只需全網20%算力)。比特幣區塊鏈基於POW挖礦來維護系統安全,攻擊者透過破壞挖礦獎勵,從而使理性礦工停止挖礦。這種攻擊被稱為區塊鏈拒絕服務(BDoS)。”BDOS分析IC3是一個由來自卡耐基梅隆大學、康奈爾大學、康奈爾理工學院、EPFL、蘇黎世聯邦理工學院、加州大學伯克利分校、倫敦大學學院、UIUC和位於紐約康奈爾理工學院的Technion學院的教師組成的區塊鏈研究團隊。POW型區塊鏈一直是他們關注的焦點,在他們宣佈發現BDOS的攻擊模式的同時也發表了一篇專業論文,展示了攻擊者如何誘導理性礦工停止挖礦,並提出瞭解決方案。論文認為BDoS攻擊,透過操縱對理性礦工的獎勵,從而可使區塊鏈停止執行。攻擊者會使系統處於一種狀態,在這種狀態下,理性礦工的會停止挖礦。為了造成區塊算力停擺的局面,攻擊者會先生成一個區塊,並只發布其區塊頭。而給定一個區塊頭,一個理性的礦工有三種選項:1.繼續挖主鏈,然後忽略區塊頭;
2.因為不確定塊裡有哪些交易,先挖一個空塊(SPV挖礦);3.可以停止挖礦,既不消耗算力,也不贏得獎勵;如果礦工選擇不理這個區塊頭,繼續挖主鏈(防守塊),那麼攻擊者就快速廣播與區塊頭對應的完整塊(攻擊塊)。因為點對點網路裡每個節點的網路連通性不一致,有的節點會先收到攻擊塊,有的節點會先收到防守塊,這會導致兩組礦工博弈,搶奪記賬權。在一定概率下,理性礦工會輸掉比賽,防守塊永遠不會被包含在主鏈當中,成為孤塊,理性礦工損失掉一個區塊收益,且白白浪費了算力和挖礦電費。而選項2中,預設進攻塊是合法的,繼續跟著進攻塊這條鏈,提前挖出一個空塊,本來可以獲得區塊收益,但是攻擊者可以不傳送完整的區塊資訊,讓這個塊不能上主鏈,這樣挖進攻塊和正常挖礦的礦工都會損失掉一個區塊收益。研究者得出的結論是,不管礦工挖防守塊還是進攻塊,攻擊者都可以讓礦工拿不到收益,所以礦工最好的選擇就是關機不挖。所以,這個攻擊可以讓比特幣(BCH和BTC)網路停機。BDOS與DOS對比
與DOS攻擊相比,如果攻擊者要進行DoS攻擊,其擁有的計算能力就要比其他參與者的總和都要高,即51%攻擊。對於主要的加密貨幣來說,51%攻擊對於大多數實體而言都是非常昂貴的。而BDOS攻擊門檻更低,需要 20% 的算力就能進行這種攻擊。對比 51% 攻擊的話,51% 攻擊門檻更高,但是可以破壞一致性,可以雙花獲益。而BDOS攻擊中並不是這樣,攻擊者並不能天然從攻擊中獲益,而實際上是在犧牲自己的挖礦獎勵進行攻擊。如何對抗BDOS雖然相較51%攻擊,BDOS算力要求要求較低,但對於BTC和BCH這樣有著強大算力保護的主流幣來說,20%的門檻還是很高。如果希望避免DBOS攻擊,要儘可能的提高全網算力,提高攻擊門檻,畢竟20%的算力是真金白銀的投入,且攻擊者並沒有任何收益,屬於傷人一千自損八百的行為。IC3團隊也提出瞭解決方案,IC3建議對共識規則進行一個小的修改,這樣礦工們就可以對區塊header在body在之前某個閾值時間(比如1分鐘)以上的區塊給予較低的優先順序。這將增加攻擊者輸掉區塊傳播競賽的機會,因此可降低BDoS攻擊的有效性。BDoS攻擊另一個可能的解決方案,是使用孤塊獎勵機制,也是目前以太坊正在採用的方案,挖到孤塊的礦工也可以獲得區塊獎勵,挖掘的算力也不會白白浪費。如果使用了孤塊獎勵機制,理性的礦工在BDoS攻擊中仍然可以繼續維持算力投入,在選項1中即使沒有獲得記賬權,理性礦工也會得到獎勵(相當於以太坊完整區塊獎勵的7/8)。

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