ترتيب الوقت والفجوات والأحداث في تصديق إثيريوم

في 2 أبريل، استخدم مشارك خبيث ثغرة في منصة وسطية لسرقة 20 مليون دولار. في الأيام التالية، قام المطورون بحل هذه المشكلة من خلال إصدار 5 تصحيحات، لكن بالاقتران مع تأخير الشبكة الحالي واستراتيجية المدققين، أدى ذلك إلى عدم استقرار قصير في شبكة إثيريوم في 6 أبريل. إعادة التنظيم ضارة بصحة الشبكة لأنها تقلل من معدل إنتاج الكتل وتقلل من ضمان التسوية.

تهدف هذه المقالة إلى استكشاف التفاعل بين بروتوكول معين وآلية الإجماع، وكشف النقاط الدقيقة في آلية تصديق إيثريوم، بالإضافة إلى سرد بعض الاتجاهات المحتملة للتقدم. لقد تأثرنا بالهجمات التي يتعرض لها الباحثون وأحداث عدم استقرار الشبكة المؤقتة.

أهمية بروتوكول معين

تم تصميم بروتوكول معين من قبل المجتمع بهدف تخفيف التأثيرات السلبية لأقصى قيمة قابلة للاستخراج (MEV) على شبكة إثيريوم.

يوجد ثلاثة أدوار في هذه الاتفاقية:

• الوسيط - يربط المقترح بمزودي العطاءات الموثوقين لبناة الكتل.
• البناة - بناء الكتل لتعظيم الكيان المعقد لمؤيديهم و MEV.
• مقدّم الاقتراح - مُصادق إثيريوم.

تسلسل الأحداث التقريبي لكل كتلة هو: يقوم الباني بإنشاء الكتلة وتقديمها إلى الوسيط؛ يتحقق الوسيط من صلاحية الكتلة ويحسب الرسوم المدفوعة لمقدم الاقتراح؛ يرسل الوسيط "رأس توقيع أعمى" وقيمة الدفع إلى مقدم الاقتراح في الفتحة الزمنية الحالية؛ يقيم مقدم الاقتراح جميع العروض المستلمة، ويوقع على رأس توقيع أعمى المرتبط بأعلى مدفوعات؛ يعيد مقدم الاقتراح الرأس الموقع إلى الوسيط؛ يستخدم الوسيط عقدة الإشارة المحلية لنشر الكتلة وإعادتها إلى الطرف المقترح.

تشكل هذه الاتفاقية بنية تحتية أساسية، لأنها تتيح لجميع مقدمي الاقتراحات الوصول بشكل عادل إلى MEV، دون الحاجة إلى建立 علاقة ثقة مع البناة أو الباحثين، مما يساعد على اللامركزية طويلة الأمد لإيثيريوم.

قواعد اختيار الفروع في إثيريوم وبروتوكول معين

قبل الغوص في الهجمات والاستجابة، دعونا نلقي نظرة على آلية تصديق إثيريوم ( PoS ) وقواعد اختيار الفرع ذات الصلة. تسمح قواعد اختيار الفرع للشبكة بالتوصل إلى توافق حول رأس السلسلة.

قاعدة اختيار الانقسام هي دالة يتم تقييمها من قبل العميل، تأخذ الكتل والرسائل التي تم رؤيتها كمدخلات، وتخرج "السلسلة الرسمية". الحاجة إلى قاعدة اختيار الانقسام تنبع من إمكانية وجود عدة سلاسل صالحة للاختيار.

أحد الجوانب القليلة المعروفة لقواعد اختيار الانقسام هو علاقتها بالوقت، وهذا له تأثير كبير على إصدار الكتل.

فتحة وفترة الفتحة الفرعية

في إثريوم PoS، يتم تقسيم الوقت إلى فترات زمنية مدتها 12 ثانية. يقوم خوارزمية PoS بتحديد المصدقين عشوائيًا لاقتراح كتل في هذه الفترات؛ يُطلق على هذا المصدق اسم المقترح. في نفس الفترة، يتم تعيين مصدقين آخرين للتصويت لدعم أحدث كتلة في موقع رأس السلسلة في رؤيتهم المحلية من خلال تطبيق قواعد اختيار الفرع. يتم تقسيم فترة الـ 12 ثانية إلى ثلاثة مراحل، كل مرحلة تستغرق 4 ثوان.

اللحظة الأكثر أهمية في الفتحة هي موعد انتهاء التصديق عند t=4. إذا لم يرَ المدققون الكتل قبل الموعد النهائي، فسوف يصوتون لرأس السلسلة السابق. كلما تم تقديم الكتلة في وقت مبكر، كان لديها المزيد من الوقت للتوزيع، وجمع المزيد من الشهادات.

من منظور صحة الشبكة، فإن أفضل وقت لكتلة هو t=0. ولكن نظرًا لأن قيمة الكتلة تزداد مع مرور الوقت، فإن المقترح لديه دافع لتأخير النشر لجمع المزيد من MEV.

تاريخيًا، حتى بعد انتهاء فترة التصديق، وحتى قرب نهاية الفتحة، كان بإمكان المقترح إصدار كتلة، طالما أن المدقق التالي شاهد ذلك قبل بناء كتلة الفتحة التالية. من أجل دفع السلوك العقلاني ( تأخير الإصدار ) نحو السلوك النزيه ( الإصدار في الوقت المحدد )، تم تنفيذ "إعادة التنظيم النزيهة".

تعزيز المقترح وإعادة هيكلة النزاهة

تم إدخال مفهومين جديدين في عميل الإجماع، لهما تأثير حاسم على موعد انتهاء التصديق:

تحسين المقترح - من خلال منح المقترح وزن تصديق كامل يعادل 40% من خيار "تحسين" لتقليل هجمات إعادة التوازن. تستمر هذه التعزيزات لمدة زمنية واحدة فقط.

إعادة تنظيم صادقة - اعتماد مقدمي الاقتراحات المعززين والسماح لمقدمي الاقتراحات الصادقين باستخدامه لفرض إعادة تنظيم الكتل التي تحتوي على وزن تصديق أقل من 20%. تم تنفيذ ذلك في بعض العملاء. هذا التغيير اختياري لأنه قرار محلي لمقدم الاقتراح ولا يؤثر على سلوك المدققين.

تجنب إعادة الهيكلة الصادقة في بعض الحالات الخاصة:

1. خلال كتلة حدود العصر
2. إذا لم تكتمل السلسلة
3. إذا لم يتم الحصول على رأس السلسلة من الفتحة الزمنية السابقة للكتلة المعاد تشكيلها

شرط 3 يضمن أن إعادة الهيكلة الصادقة تحذف فقط كتلة واحدة من السلسلة، كقاطع دائرة يسمح للسلسلة بالاستمرار في إنتاج الكتل خلال فترات التأخير الشديد في الشبكة. وهذا يعكس أيضًا انخفاض ثقة المقترح في رؤيته للشبكة.

إصلاح العقد الوسيطة وعقد المنارة ضد هجمات فك الربط

في هجوم 2 أبريل، استخدم المقترحون ثغرة في الوساطة للهجوم عن طريق إرسال رؤوس توقيع غير صالحة. وفي الأيام التالية، أصدرت فرق الوساطة والتطوير الأساسية عدة تصحيحات لتقليل مخاطر الهجمات المتكررة. التغييرات الرئيسية كما يلي:

1.تغيير الوسيط:

• تحقق مما إذا كانت قاعدة البيانات تحتوي على مقترحات ضارة معروفة
• تحقق مما إذا تم نقل الكتلة الكاملة إلى شبكة P2P خلال هذه الفترة
• إدخال تأخير عشوائي قبل نشر الكتلة

2. تغيير عقدة سلسلة الإشارة ( ينطبق فقط على عقدة الإشارة الوسيطة ):

• تحقق من صحة كتلة الإشارة قبل البث
• تحقق من وجود المعادلات على الشبكة قبل نشر الكتلة

تؤدي هذه التغييرات إلى عدم استقرار في الإجماع، بينما يستخدم معظم الموثقين الآن استراتيجيات إعادة الترتيب النزيهة مما زاد من تفاقم هذه الحالة.

عواقب غير متوقعة

إن التغييرات الخمسة المذكورة أعلاه قد زادت كل واحدة منها من التأخير في المسار الساخن لإصدار الكتل الوسيطة، مما زاد من احتمال تجاوز الكتل الوسيطة للموعد النهائي للتصديق.

قبل تنفيذ هذه الفحوصات، كان وقت وصول رأس التوقيع متأخراً بشكل ملحوظ عن t=0( كما أن t=3) عادة ما لا تظهر فيه مشاكل. تكلفة الترحيل منخفضة جداً، لذلك سيتم إصدار الكتل قبل t=4.

ومع ذلك، مع زيادة تأخير إدخال التصحيحات، قد يتسبب الوسيط الآن في تأخير البث. في بعض الحالات، يؤدي إرسال المقترح لرأس موقّع متأخر ودمج التأخير الإضافي الناتج عن الوسيط إلى تجاوز موعد الاعتماد. إذا لم يكن هناك إعادة تنظيم نزيهة، فمن المحتمل أن تدخل هذه الكتل على السلسلة. ولكن عند وجود إعادة تنظيم نزيهة، يعني تجاوز موعد الاعتماد أن هذه الكتلة ستتم إعادة تنظيمها من قبل المقترح التالي.

لذلك، في الأيام التي تلت الهجوم، زاد عدد الكتل المتفرعة بشكل حاد. في أسوأ الحالات، تم إعادة تنظيم 13 كتلة في ساعة واحدة (4.3%)، وهو ما يزيد بحوالي 5 مرات عن الوضع الطبيعي. مع تقديم مختلف التغييرات من قبل الوسيط، أصبح من الواضح الزيادة الحادة في عدد الكتل المتفرعة. بفضل جهود المجتمع، تم إلغاء العديد من التغييرات، وعادت الشبكة إلى حالة صحية.

أكثر التغييرات فائدة في الوقت الحالي هي فحص التكافؤ قبل التحقق وبث كتل عقدة الإشارة. لا يمكن للمقترحين الخبيثين تنفيذ الهجمات بعد الآن عن طريق إرسال رؤوس غير صالحة إلى الجسر والتأكد من أن عقدة الإشارة للجسر لا ترى الكتل المتكافئة قبل النشر. ومع ذلك، لا يزال الجسر عرضة لتأثيرات هجمات التكافؤ الأكثر شيوعًا.

الاتجاه المستقبلي

في ضوء ذلك، يجب على المجتمع البحثي تقييم ما هو العدد "المقبول" من إعادة التنظيم، والنظر في المخاطر الناتجة عن هجمات المعادلة، لتحديد ما إذا كانت هناك حاجة لتدابير تخفيف.

يتم حاليًا استكشاف العديد من الاتجاهات المستقبلية بنشاط:

• تنفيذ "headlock" لمنع هجمات المعادلة
• زيادة برنامج مكافآت الثغرات للبرمجيات المعنية
• توسيع برمجيات المحاكاة لدراسة تأثير توقيت الفترات الفرعية على استقرار الشبكة
• تحسين مسار نشر الكتل على الوسيط لتقليل التأخير
• دمج بروتوكول معين في عميل الإجماع
• إضافة المزيد من الاختبارات بناءً على مشكلات التأخير ومواعيد الاعتماد
• تشجيع تنوع عملاء التتابع
• النظر في تعديل تدابير العقوبة المعادلة

بشكل عام، نحن متحمسون للطاقة المتجددة حول MEV والنظام البيئي المرتبط به. من خلال هذا الحدث، فهمنا العلاقة الأساسية بين التأخير، وبروتوكول معين وآلية الإجماع؛ نأمل أن يستمر البروتوكول في تعزيز ذلك.