首页 >  智能产品
科普|Layer-2中的有效性证明与错误性证明
2019-09-13

在最近几个月,基于证明的以太坊可扩展性方案欧博平台——比如 Truebit、Gluon Plasma、dFusion、Roll-Up 以及 Ignis 这样的项目——开始浮出水面,让人颇为激动。这些项目背后的理念很简单:与其给区块链写入很多交易,不如产生一个证明(例如一条哈希值),可以简洁地表示这些交易,进而表示出新的状态。

上面提到的所有项目都是 Layer-2 方案:它们定义了一种运行在 Layer-1 上的协议(和逻辑),并且基于这些协议来提供多种服务:存储资金/取出资金、一个根据链下状态时时更新的账本,并作为一种 “全局时钟” 而运作。重要的是,这些协议没有嵌入 Layer-1,因此 Layer-1 也无法强制执行任何 Layer-2 的逻辑。

在此,我们想展开一种框架来比较这些方案,尤其是关注 “错误性证明” 与我们所谓的 “有效性证明” 之间的区别。错误性证明和有效性证明不是 Layer-2 的专利,在 Layer-1 上也可以存在,但当前大家仅在 Layer-2 上做尝试,因此我们的分析也都基于 Layer-2 方案。

错误性证明即表示某个状态转换不正确的证据。这种方案反映了一种乐观的态度:假设 区块上表示的 Layer-2 状态都是正确的,除非有人能证明不是。实际上,提交到链上的区块也很有可能包中华娱乐含着一次不合逻辑的状态转换。

有效性证明即表示某个状态转换正确的证据。这种方案的态度更为消极:当且仅当某个状态是正确的,区块才应该包含代表相应 Layer-2 状态的值。

在继续推进分析之前,有必要强调的是:证明系统(例如 SNARK、STARK)既可以被用作错误性证明,也可以用作有效性证明。我们不应该混淆证明的方式(例如,SNARK、STARK)和证明的目的(错误或是有效)。

 

深度分析

 

错误性证明

错误性证明的主要优点是无需为每一次状态转换都提供证明,只在系统需要中断的时候提供。因此,错误性证明方案需要的计算资源更少、更适合可扩展性受限的环境。这种方案的主要缺点则来源于其非交互性:它定义了多方之间的 “会话”。一次会话要求各方——尤其是断言状态转换有误的一方——必须在线(系统要具备活性),并且允许其它方用多种方式打断会话。但问题的核心是:协议会将沉默(即挑战者的缺席)视为默示的同意。实际上,攻击者完全可以尝试用 DDoS 攻击制造出表面的沉默。

概念上,错误性证明方案可以表述如下:因为区块有欧博平台可能包含不正确的状态转换,错误性证明协议设定了一个时间框架——纠纷时间窗口(DTF)——来处理不正确的状态。这一窗口的长度也是用区块数量来定义的。如果在纠纷时间窗口内无人提交错误性证明,相应的 Layer-2 状态转换就会被认为是有效的。如果有人向智能合约提交了错误性证明,而且经证明是正确的(即,在窗口期内提交,并且证明了某个状态转换是不合逻辑的),则(至少)智能合约会将 Layer-2 状态回滚到最后一个正确状态。除此之外还可能实施对作恶一方的惩罚,等等。

DTF 时间长度的选择白金会很重要:DTF 时间越长,发现错误状态转换的几率就越高——听起来很棒。但同时,时间越长,用户需要等待的时间也越长(比如需要取款的时候),这就是一个副作用了。

有效性证明

有效性证明总体上说更为简单:向一个智能合约发送一些链下计算已然发生的证据。智能合约仅在一个新值被证明为正确之后才更新区盛京棋牌块链。有效性证明的主要优点是区块链上总是能反映出一个正确的 Layer-2 状态,而且一个新状态可以即时使用。而主要缺点就是每个、每次状态转换都需要一个证明,不单单是状态转换受到质疑时才需要提交证明,这就影响到了其可扩展性。

51% 攻击

在多种可能的攻击方法中,我们主要关注 Layer-1 上的 51% 攻击。最近 51% 攻击频发,连以太坊经典也未能幸免。那么错误性证明和有效性证明如何应付这种攻击呢?

错误性证明:一场 51% 攻击会在区块链中引入一个欺诈性的状态,比如从交易所中 “偷取” 一些资金。细节如下:

攻击者用一个欺诈性的状态转换创建了区块 BlockFr。例如开元棋牌,区块中包含了一笔交易,将交易所中所有的资金转移到攻击者的账户。

在 BlockFr 之后,他们还会接上 DTF 区块,以一个包含取款交易的区块告终(取款交易会取出攻击者从 BlockFr 区块中得到的所有资金)。

然后他们在 DTF 区块后面继续生成区块,直到超过当前链成为更长的链。他们能这么做是因为他们掌握了 51% 的算力

难搞的是,发动这样一场攻击的运营成本跟 “奖金” 规模(即受攻击的交易所控制的金额)无关(在撰文此时似乎相当低:在以太坊上发动攻击只需每小时 10 万美元)。这就意味着,随着密码学货币交易所的体量上升,攻击交易所会越来越有吸引力。

总而言之,问题的根源在于 Layer-2 解决方案定义了自己的逻辑,而且允许一个区块包含欺诈性的的状态转换。这样一来,攻击者偷盗资金之后的账本状态也会被认为是一个合法的状态!甚至都没有什么九乐棋牌双重花费,只是出现了一桩欺诈。

有效性证明:51% 攻击只能遮蔽已有的账本历史,可能可以提供另一种历史;但重要的是,这一新的历史也是完全合形式的(correct)。这里所说的攻击范围仅限于在 Layer-1 上可能发动的攻击。在币币交易所中(尤其是那些所有资产都记录在同一条链上的交易所),覆写历史的勾当有时候是一本万利的:例如,一个卖家,可能会很乐于遮蔽掉一笔时候来看成交价位于谷底的交易,但是,在给定区块链上的交易所中,没有办法可以直接吞掉对方的钱。

 

我们提议的解决方案

 

如果有这么明显的劣势,错误证明型系统(例如 Gluon Plasma 和 dFusion)还会作为一个选项?

主要原因就是提供有效性证明迄今为止都仍是非常昂贵而且繁琐的。

在使用证明系统以前,免许可系统中唯一一种 “有效性证明” 就是简单重复运算(replay),因此可扩展性大为受限;而且,这种重复计算直至今天仍在 Layer-1 上使用,虽然众所周知它是可扩展性的一个障碍。证明系统则提供了一种非常有吸引力的特性,叫做 简洁性(succinctness):为了验证一个状态转换操作,你只需要验证一个证明,而且验证的开销是完全独立于状态转换的计算量大小的(更准确地说,它与状态转换操作的大小是多对数(polylogarithmic)关系)。

Ignis/Roll-up 都基于 SNARK(简洁的非交互式知识证明),需要一个受信任的初始设定,并且相较于 STARK,需要证明者使用更多的计算资源。StrakWare 正在努力部署 StarkDEX,为去中心化交易所提供可扩展性方案;他会使用 STARK 来实现有效性证明,我们预计会在 2019 年第一季度末部署到测试网上。

 

结论

 

本文比较了错误性证明和有效性证明作为 Layer-2 可扩展性方案的工具价值。我们强调了有效性证明应对 51% 攻击的内在优势。而 STARK,因为证明时间更快,而且验证简单、无需受信任的初始设定,是一种生成有效性证明的有力工具。


感谢 Dan Robinson、Linda Xie、Alexey AkhUNOv 以及 Georgios Konstantopoulos 审读本文的初稿。

原文链接: https://medium.com/starkware/validity-proofs-vs-fraud-proofs-4ef8b4d3d87a 作者: Avihu Levy & Uri Kolodny 翻译: 阿剑

      转自:巴比特

󰄯 分享

版权所有:淮安空港产业园 备案号:苏ICP备00000000号 联系地址:淮安市清河区000号联系电话:0517-88888888

技术支持:淮安互联 服务电话:0517-88888888