ION:Calibra首席研究员:LibraBFT算法尚存在安全与活性漏洞,Twins系统可尝试解决_CAL

写在前面:原文作者是LibraCalibra数字货币钱包项目的首席研究员DahliaMalkhi,在这篇文章中,她介绍了Calibra团队最新研发的Twins拜占庭容错系统检测方法,以用于检测LibraBFT算法的相关安全及活性漏洞。

以下是译文:

使用拜占庭容错算法设计分布式协议并非是一件易事。

BFT模型是一个分布式系统,其中故障节点可以任意的、完全无约束的方式运行。然而,当拜占庭节点的偏离行为不可检测时,它们很可能成功地破坏了BFT协议。也就是说,最强大的拜占庭攻击实际是来自内部:攻击者发送具有正确格式的消息,并且它们与其他节点的交互似乎也遵循了协议。

NFT游戏开发商Mythical Games收购元宇宙流媒体平台Polystream:1月18日消息,NFT游戏初创公司Mythical Games宣布收购元宇宙流媒体平台Polystream。Mythical Games将首先在其NFT游戏Blankos Block Party中部署Polystream的技术。

此前报道,2021年11月,Mythical Games完成1.5亿美元C轮融资,a16z领投,D1 Capital、RedBird Capital、The Raine Group和交易所Binance、FTX等参投。(Decrypt)[2022/1/19 8:57:53]

实际上,在对BFT协议的几种已知攻击中中,拜占庭节点以简单的方式偏离了正确的行为:它们表现为模棱两可、省略消息,以及删除内部状态变量等。

比特币全网未确认交易数量为29173笔:金色财经报道,据BTC.com数据显示,目前比特币全网未确认交易数量为29173笔,全网算力为302.34 EH/s,24小时交易速率为3.61交易/s,目前全网难度为39.16 T,预测下次难度上调3.19%至40.40 T,距离调整还剩9天15小时。[2023/2/16 12:09:26]

Calibra的Twins解决方案

利用这种洞察力,Calibra开发了Twins,一种用于BFT测试的“重要”方法。

Twins系统地生成有趣的拜占庭行为,这些行为可以被有效地枚举和测试,它放弃了对协议的无趣偏离,例如发送格式错误的消息或发送不合理的消息,而诚实的接收者很容易拒绝这些消息。

最重要的是,没必要去开发攻击逻辑来使用Twins测试。节点执行未经修改的正确代码来攻击系统。Twins测试人员只是通过部署攻击节点的两个实例,而不是一个实例来“错误配置”系统。两个实例使用相同的标识,因此,对于系统的其余部分节点而言,“孪生”节点显示为单个“行为不正常”的节点。

加密交易所Bit2Me推出万事达返现借记卡:2月10日消息,西班牙加密货币交易所Bit2Me推出返现最高9%的万事达借记卡。除了在实体店支付外,还支持全球24小时在线支付和ATM取款。

该卡支持通过加密货币钱包使用B2M、比特币、以太坊、ADA、XRP、SOL、DOT和USDT支付。Bit2Me在2023年计划让其钱包支持更多加密货币。[2023/2/10 11:58:26]

关于有趣的拜占庭行为

为了演示如何覆盖有趣的拜占庭行为,让我们设计一个简单的服务:一个只有一个条目的键-值存储。我们希望键-值存储能够容忍n=3f+1台服务器中的f台拜占庭式服务器,这与解决共识所需的数量相同。

Arbitrum网络每笔交易的Gas费降至0.18美元:金色财经消息,L2Fees数据显示,目前Arbitrum网络进行每笔交易的平均Gas费用约为0.18美元,此外Arbitrum网络发送ETH的Gas费用约为0.11美元。[2022/7/18 2:19:41]

为了简化任务,我们将让客户端在请求更新存储值时签署更新。因此,拜占庭服务器将无法编造非法值,因为它无法伪造客户端的签名,但它可能会用过时的值响应查询,或者它根本不会响应。

存储协议:客户端更新存储值的协议有两个阶段:第一阶段,客户端为获取最新version在3f+1台服务器中查询2f+1台服务器。在第二阶段,客户端请求3f+1服务器中的2f+1台服务器,将存储值更新至versionv+1。

热门Mac应用Calendar2 被指暗中挖矿加密货币:最新消息据外媒报道,热门Mac应用Calendar2最近添加了一个“支付”的选项,如用户同意用计算机挖掘加密货币门罗币(Monero),即可免费使用全部高级功能,但是,该应用的程序代码中有一个漏洞,让开发者能够在用户选择退出这项默认设置时,也能无限挖矿门罗币。据悉,相关报道后Calendar2已经在Mac App Store被下架。目前尚不清楚这是苹果所为,还是官方自行下架该应用。[2018/3/13]

让我们看一个例子。假设有四台服务器{A,B,C,D},其中C是拜占庭式的。第一个客户端连接到网络,向{A,B,C}查询当前version(为0)。客户端存储version=1的第一个值,并从{A,B,C}接收确认。第二个客户端查询{B,C,D}以获得当前version。我们说C是拜占庭式的,它可能说谎并返回version0,隐藏version1。这样就是没问题的,因为B服务器会返回version1。

查询协议:现在我们需要处理服务器的查询问题。问题是,当客户端查询服务器时,它可能会捕获未完成的更新。例如,假设到目前为止,version2只写到{A,C}。查询{A,C,D}的客户端将从C获得包含version2的响应。但是,如果客户端查询{B,C,D},由于C是拜占庭式的,并且它可能会隐藏version2,则仅返回version1。更糟糕的是,C可能会来回切换,使用version2来响应某些客户端,而对其他客户端则保持隐藏状态。

为了解决这个问题,我们将在查询协议中使用两个阶段:第一阶段,客户端为当前version查询2f+1台服务器,第二阶段将最高的version写回给2f+1台服务器。这样,假设客户端查询{A,C,D},并返回version2。那它就将version2写回给2f+1台服务器,比如{A,C,D},从而保证version2的更新已经完成。

注:由于解决键-值存储一直不是我们的重点,我们掩盖了上面的某些细节。另外,作为补充说明,在n=3f+1的情况下,解决键-值存储问题不需要客户端签名,请参阅此处的示例解决方案。

有趣场景的系统生成

注意我们在设计键-值存储时所做的一些事情:

我们创建了一些简单的场景,每个场景都有少量的服务器和少量的交换步骤;

在每个交换步骤中,我们选择f台服务器来进行排除:第一个客户端从阶段1和阶段2中排除{D},第二个客户端从阶段1中排除{A},依此类推;

我们允许拜占庭服务器C返回到旧状态并用旧值响应;

将上述内容放入一个结构化的场景中,我们通过拜占庭式服务器创建了以下一系列的交换,分区和“内部状态遗忘”:

Exchange1:client-1phase-1with{A,B,C};

Exchange2:client-1phase-2with{A,B,C};

Exchange3:client-2phase-1with{B,C,D};

Exchange4(partial):client-2phase-2with{A,C}(andcrash);

Exchange5:client-3with{B,C,D},Chasitsinternalstateerased.

Twins系统地生成类似上面的场景,并通过拜占庭节点的孪生实例模拟遗忘等行为。重要的是,对于相当小的场景,Twins可以有效地枚举上述场景,以暴露协议漏洞。

总结

使用拜占庭容错算法设计分布式协议并不容易。数十年来,研究人员一直在努力应对令人担忧的安全与活性漏洞,在某些情况下,这些漏洞需要花上数十年的时间才能够被人发现。

Twins是一种新的BFT测试方法,它覆盖了很多拜占庭式攻击,关于该方案的具体设计,读者可以看原论文。

Twins:White-GloveApproachforBFTTesting:https://arxiv.org/pdf/2004.10617.pdf

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