چرا یک زنجیره عمومی متوقف می‌شود؟ از توقف ۲۵ ساعته Cosmos، درک واقعی اجماع بلاک‌چین

غیرمتمرکز بودن هرگز به معنای آنلاین بودن دائمی شبکه نیست، عملکرد زنجیره بستگی به این دارد که آیا تعداد کافی از شرکت‌کنندگان به اجماع رسیده‌اند یا خیر.

نویسنده: imToken

در شب ۲۲ سپتامبر، یک کاربر یک انتقال ATOM انجام داد.

یک شب گذشت و معامله همچنان در حالت «در انتظار تأیید» باقی ماند.

کلید خصوصی گم نشده بود و کیف پول نیز هیچ گونه خطای امضایی نداشت. روز بعد دوباره بررسی شد و چندین RPC عمومی نشان دادند که Cosmos Hub در ارتفاع بلوک ۳۳,۰۸۶,۷۴۰ متوقف شده است.

هیچ بلوک جدیدی تولید نشد و به طور طبیعی هیچ جایی برای بسته‌بندی این معامله وجود نداشت.

تا حدود یک روز بعد که Cosmos Hub دوباره شروع به تولید بلوک کرد، این انتقال ATOM که در حالت انتظار باقی مانده بود، در نهایت موفق شد.

برای کاربران عادی، این ممکن است ساده‌ترین درس برای درک اجماع بلاک‌چین باشد.

ما عادت داریم بگوییم «هیچ نهاد مرکزی نمی‌تواند یک زنجیره عمومی را خاموش کند»، اما واقعیت به وضوح پیچیده‌تر است. یک بلاک‌چین به اندازه کافی غیرمتمرکز، معمولاً دکمه «خاموش» در اتاق سرور ندارد، اما هنوز هم ممکن است متوقف شود.

این بار توقف Cosmos Hub به طور کامل این مکانیزم را که معمولاً در لایه‌های زیرین پنهان است، به کاربران عادی نشان داد.

یک، چرا Cosmos ناگهان «متوقف شد»؟

اولین چیزی که باید روشن شود این است که آنچه به طور مستقیم مورد حمله قرار گرفت، Cosmos Hub نبود.

این رویداد ابتدا در Neutron رخ داد.

در ۲۲ سپتامبر، یک پیشنهاد حکومتی به نام «AIATO: AI Agent Takeover» در Neutron تصویب شد و مهاجم از خلأهای قدرت حکومتی زنجیره‌ای استفاده کرد و با استفاده از دستورات ویژه‌ای که به طور طبیعی توسط فریم‌ورک wasmd ارائه شده بود، مدیران قراردادهای برنامه‌هایی مانند Astroport و Drop را به آدرس‌هایی که تحت کنترل مهاجم بودند تغییر داد.

این به نوعی «حفره کد» یا «نقص پروتکل» که معمولاً درک می‌شود، نیست.

می‌توان به سادگی گفت که برنامه خود دارای «قفل در» است، اما حکمرانی زنجیره‌ای Neutron یک «کلید اصلی» با قدرت بالاتر در دست دارد و زمانی که مهاجم کنترل نتیجه حکمرانی را به دست آورد، به معنای واقعی کلمه این کلید را به دست آورد و می‌تواند مدیران را دوباره تعیین کرده، قراردادها را منتقل کند و دارایی‌ها را بیشتر منتقل کند.

و آنچه واقعاً باعث شد Cosmos Hub درگیر شود، انتقال وجوه بین زنجیره‌ای بود.

تحلیل Cosmos Labs نشان می‌دهد که قبل از توقف Neutron، مهاجم بخشی از دارایی‌ها را به چندین شبکه منتقل کرده است، که حدود ۱.۷ میلیون ATOM به Cosmos Hub منتقل شده و شروع به تبادل از طریق نقدینگی بین زنجیره‌ای کرده است.

به عبارت دیگر، Cosmos Hub به طور مستقیم مورد حمله قرار نگرفته و وجوه کاربران عادی Hub نیز به دلیل نقص Neutron به طور مستقیم دزدیده نشده است.

اما ATOM به دست آمده به Hub وارد شده است، برای جلوگیری از خروج باقی‌مانده ATOM، برخی از تأییدکنندگان Cosmos Hub شروع به متوقف کردن اجرای گره‌ها کردند.

تا حدود ساعت ۱۹:۱۸ (SGT) در ۲۲ سپتامبر، تأییدکنندگان متوقف شده نماینده بیش از یک‌سوم قدرت رأی‌گیری کل بودند و به همین دلیل Cosmos Hub نتوانست به تولید بلوک‌های جدید ادامه دهد و در نهایت در ۳۳,۰۸۶,۷۴۰ متوقف شد.

این مرحله بسیار کلیدی است.

این به این معناست که Cosmos Hub هیچ شرکتی ندارد که بتواند به سادگی دکمه «متوقف» را فشار دهد و همچنین هیچ رأی‌گیری حکومتی زنجیره‌ای قبلی وجود ندارد. آنچه واقعاً شبکه را متوقف کرد، عدم مشارکت تعداد کافی از تأییدکنندگان در تشکیل اجماع بود.

اما نکته قابل توجه‌تر، در واقع فرآیند بازیابی بعدی است.

حدود ۴ ساعت پس از توقف زنجیره، تأییدکنندگان یک طرح بازیابی کامل دریافت کردند: اجرای یک تغییر وضعیت یک‌باره در ارتفاع توقف زنجیره، انتقال باقی‌مانده ATOM از آدرس مهاجم به آدرس چند امضایی که توسط تأییدکنندگان جامعه به طور مشترک مدیریت می‌شود.

سپس Cosmos Labs بر اساس طرحی که تأییدکنندگان به آن دست یافته بودند، پچ Gaia v28.3.0 را تولید کرد، آن را آزمایش کرد و به تأییدکنندگان توزیع کرد.

این نسخه Gaia در ارتفاع بازیابی مشخص شده، یک تغییر وضعیت یک‌باره را اجرا می‌کند و ۱,۲۲۷,۱۲۱ ATOM را از آدرس مهاجم به آدرس چند امضایی ۴ از ۶ که شامل Nansen، Keplr، Enigma، Silknodes، Kiln و Polkachu است، منتقل می‌کند.

تا صبح ۲۳ سپتامبر، تأییدکنندگان تأیید نصب v28.3.0 بیش از ۶۷ درصد قدرت رأی‌گیری کل را تشکیل می‌دادند و به همین دلیل در ساعت ۱۲:۰۰ UTC همان روز، Cosmos Hub به طور هماهنگ دوباره راه‌اندازی شد و حدود ۶ دقیقه بعد، این تغییر وضعیت یک‌باره در ارتفاع بلوک ۳۳,۰۸۶,۷۴۱ اجرا شد و شبکه به حالت عادی خود بازگشت.

در نهایت، کل فرآیند توقف Cosmos تا بازیابی، به این صورت بود که تأییدکنندگان ابتدا شبکه را از Liveness خارج کردند و سپس بیش از دو سوم قدرت رأی‌گیری یک مجموعه جدید از قوانین تغییر وضعیت را پذیرفتند و در نهایت این مجموعه قوانین به وضعیت مرجع پس از بازیابی تبدیل شد.

در اینجا، یک سؤال به ظاهر ساده نیز مطرح می‌شود: از آنجا که یک زنجیره عمومی غیرمتمرکز است، چرا بیش از یک‌سوم قدرت رأی‌گیری می‌تواند آن را متوقف کند، در حالی که برای بازیابی شبکه، به تعداد کافی از تأییدکنندگان نیاز است که یک نرم‌افزار واحد را بپذیرند و اجرا کنند؟

پاسخ در واقع در دو کلمه «اجماع» نهفته است.

دو، اجماع به معنای «هرگز متوقف نمی‌شود» نیست

یکی از آسان‌ترین سوءتفاهم‌ها در مورد بلاک‌چین این است که «غیرمتمرکز» را با «هرگز خاموش نمی‌شود» برابر می‌دانند.

در واقع، مکانیزم اجماع واقعاً مسئله‌ای را حل می‌کند که چگونه بسیاری از گره‌ها بدون یک حسابدار مرکزی در مورد ترتیب معاملات و وضعیت دفترچه حساب به توافق برسند.

فقط روش‌های مختلفی که زنجیره‌های عمومی این کار را انجام می‌دهند، متفاوت است.

مانند Bitcoin که کلاسیک‌ترین آن PoW است، یعنی اثبات کار - معدن‌کاران با قدرت محاسباتی برای تولید بلوک رقابت می‌کنند و زمانی که شبکه به طور موقت دو شاخه قانونی دارد، گره‌ها بر اساس کار تجمعی یکی از آن‌ها را برای ادامه ساخت انتخاب می‌کنند.

بنابراین Bitcoin هیچ «لحظه‌ای مشخص» ندارد که «بعد از ۶۷ درصد رأی‌گیری، این بلوک برای همیشه نهایی شده است»، بلکه بیشتر به نوعی نهایی بودن احتمالی نزدیک است. هرچه بلوک‌های بعدی بیشتر باشد، هزینه محاسباتی برای دوباره سازماندهی معاملات قبلی بیشتر می‌شود.

این نیز دلیل این است که مردم در گذشته معمولاً می‌گفتند که یک معامله Bitcoin بهتر است منتظر ۶ بلوک تأیید شود، زیرا حتی اگر قدرت محاسباتی بالا باشد، نمی‌توان به سادگی از قوانین اجماع که گره‌ها در حال اجرای آن هستند، عبور کرد.

البته، این به این معنا نیست که وضعیت Bitcoin در هر شرایطی «به طور مطلق غیرقابل تغییر» است. به طور نظری، اگر کل اکوسیستم یک مجموعه جدید از کلاینت‌ها و قوانین اجماع جدید را بپذیرد، از طریق Hard Fork، می‌توان وضعیت تغییر یافته‌ای که تحت قوانین قبلی غیرمعتبر بود، به معتبر تبدیل کرد.

اما مشکل اینجاست که چه کسی توانایی دارد که تعداد کافی از معدن‌کاران، Full Node، پلتفرم‌های معاملاتی، کیف پول‌ها و کاربران را به پذیرش چنین مجموعه‌ای از قوانین جدید ترغیب کند؟

تقریباً هیچ‌کس.

تیم‌های توسعه نمی‌توانند قوانین اجماع را برای کل شبکه Bitcoin تعیین کنند و معدن‌کاران و پلتفرم‌های معاملاتی نیز به سختی می‌توانند، زیرا آستانه اجماع که باید عبور کنند بسیار بالا است. زمانی که Binance ۷۰۰۰ BTC را دزدید، کسی پیشنهاد کرد که CZ با معدن‌کاران بزرگ تماس بگیرد، اما در نهایت بی‌نتیجه ماند.

Ethereum نیز نمونه دیگری بسیار کلاسیک ارائه می‌دهد.

پس از انتقال به PoS، اکنون Ethereum از Gasper Consensus که از Casper FFG و LMD-GHOST تشکیل شده است، استفاده می‌کند. به سادگی می‌توان گفت، بخشی از مکانیزم مسئول تعیین «کدام زنجیره باید دنبال شود» و بخش دیگر مسئول این است که بلوک به معنای واقعی کلمه نهایی شود.

زمانی که تأییدکنندگانی که حداقل دو سوم ETH را استیک کرده‌اند، به checkpoint مربوطه توافق می‌کنند، بلوک می‌تواند به سمت نهایی شدن پیش برود؛ برعکس، اگر بیش از یک‌سوم استیک برای مدت طولانی در رأی‌گیری صحیح شرکت نکنند، شبکه ممکن است به طور موقت نتواند نهایی شود، اما Ethereum همچنین inactivity leak را طراحی کرده است که در صورت عدم نهایی شدن برای مدت طولانی، به تدریج وزن مؤثر تأییدکنندگان آفلاین را کاهش می‌دهد و به شبکه این فرصت را می‌دهد که در نهایت نهایی شدن را دوباره بازیابی کند.

برای تغییر واقعی این نتیجه، همچنین نیاز به تغییر قوانین پروتکل و کلاینت دارد.

همانطور که در سال ۲۰۱۶ در مورد The DAO اتفاق افتاد، جامعه Ethereum در نهایت از طریق Hard Fork، در بلوک ۱,۹۲۰,۰۰۰ یک تغییر وضعیت خاص به نام تغییر وضعیت غیرعادی را اجرا کرد و ETH مربوطه را به قرارداد بازیابی منتقل کرد.

فقط، بخشی از معدن‌کاران و جامعه که از ارتقاء امتناع کردند و به حفظ وضعیت قبلی ادامه دادند، در نهایت Ethereum Classic (ETC) را تشکیل دادند که منجر به انشعاب معروف ETH و ETC شد و نشان داد که همه افراد این مجموعه قوانین را نمی‌پذیرند.

Cosmos Hub متفاوت است، زیرا از CometBFT استفاده می‌کند که به اجماع BFT نزدیک‌تر است.

می‌توان آن را به عنوان یک اجماع BFT کلاسیک‌تر در نظر گرفت، به این معنی که برای واقعی شدن یک بلوک، باید بیش از دو سوم قدرت رأی‌گیری Commit را به دست آورد.

مزیت آن این است که نهایی بودن بسیار واضح است، به محض اینکه بلوک با رأی‌گیری کافی تأیید شود، نیازی به انتظار برای بلوک‌های بیشتری مانند PoW نیست تا با احتمال امنیت را تأمین کند.

اما جنبه دیگر آن نیز بسیار مستقیم است، یعنی اگر یک‌سوم یا بیشتر از قدرت رأی‌گیری دیگر رأی‌گیری لازم برای تشکیل Commit را ارائه ندهند، تأییدکنندگان باقی‌مانده هر چقدر هم تلاش کنند، نمی‌توانند بیش از دو سوم را جمع‌آوری کنند.

در این زمان، امن‌ترین انتخاب شبکه، درست مانند «متوقف کردن تولید بلوک» در این بار است، بنابراین از منظر سیستم‌های توزیع‌شده، این توقف کوتاه Cosmos Hub در واقع چندان مرموز نیست.

به طور خلاصه، گروهی از تأییدکنندگان که دارای قدرت رأی‌گیری کافی هستند، پس از توقف مشارکت، پروتکل اجماع طبق قوانین خود، ترجیح می‌دهد که قابلیت استفاده را از دست بدهد، تا اینکه در شرایط کمبود اجماع، بلوک‌های جدید را تأیید کند.

این در واقع به دو مفهوم در سیستم‌های توزیع‌شده اشاره دارد که معمولاً توسط کاربران عادی با هم اشتباه گرفته می‌شوند:

• ایمنی: نمی‌توان اجازه داد که گره‌های مختلف به طور همزمان دو وضعیت نهایی متضاد را تأیید کنند؛
• قابلیت استفاده: آیا شبکه می‌تواند به طور مداوم به جلو حرکت کند و معاملات جدید را پردازش کند؛

برای سیستم‌های BFT، زمانی که تعداد گره‌های شرکت‌کننده در اجماع کافی نیست، گاهی اوقات توقف به قیمت حفظ ایمنی تمام می‌شود. به زبان ساده، این دفتر کل غیرمتمرکز ترجیح می‌دهد که در آنجا بایستد تا اینکه بگذارد بقیه هر کدام به صورت جداگانه یادداشت کنند.

از این منظر، وقتی به تاریخ زنجیره‌های عمومی نگاه می‌کنیم، متوجه می‌شویم که بسیاری از حوادث ظاهراً کاملاً متفاوت در واقع حول یک موضوع می‌چرخند:

زمانی که گره‌های توزیع‌شده نمی‌توانند به «وضعیت صحیح» توافق کنند، شبکه چه باید بکند؟

سه، خطرات واقعی زنجیره‌های عمومی از بیت‌کوین تا سولانا کجاست؟

این اولین باری نیست که Cosmos این سوال را مطرح می‌کند.

در سال 2013، بیت‌کوین یک حادثه بسیار کلاسیک از تقسیم زنجیره را تجربه کرد.

در آن زمان، بیت‌کوین 0.8 پایگاه داده زیرین را از Berkeley DB به LevelDB تغییر داد و سپس یک بلوک حاوی تعداد زیادی ورودی تراکنش ظاهر شد. گره‌های جدید می‌توانستند به درستی آن را پردازش کنند، اما برخی از گره‌های قدیمی به دلیل محدودیت تعداد قفل‌های Berkeley DB، این بلوک را نامعتبر تشخیص دادند.

بنابراین صحنه‌ای بسیار ناخوشایند به وجود آمد، همه در حال اجرای بیت‌کوین بودند، اما کلاینت‌های جدید و قدیم شروع به ارائه پاسخ‌های متفاوت درباره «آیا این بلوک قانونی است یا نه» کردند.

نتیجه این شد که شبکه به دو زنجیره تقسیم شد و در یک سمت، نسخه جدید 0.8 به طور موقت حدود 60٪ از قدرت محاسباتی را در اختیار داشت و نمی‌توانست به سرعت به حالت عادی برگردد.

در نهایت، استخرهای بزرگ معدنی پس از هماهنگی به نسخه قدیمی بازگشتند و در سمت قوانین قدیمی قدرت محاسباتی بیشتری به دست آوردند و شبکه دوباره به حالت عادی برگشت. بیت‌کوین بعداً به طور خاص با BIP 50 به این حادثه پرداخته است.

در سال 2016، حادثه DAO در اتریوم این مسئله را یک قدم جلوتر برد.

همانطور که در بالا به حادثه DAO اشاره شد، جامعه اتریوم در نهایت از طریق Hard Fork، در بلوک 1,920,000 یک تغییر وضعیت خاص که توسط بنیاد اتریوم به عنوان تغییر وضعیت نامنظم شناخته شده بود، انجام داد و ETH مربوطه را به قرارداد بازیابی منتقل کرد.

اما همه با این نوع برخورد موافق نبودند و بخشی از معدن‌کاران و جامعه که از پذیرش تغییر وضعیت خودداری کردند، به حفظ قوانین قبلی ادامه دادند و اینگونه بود که Ethereum Classic (ETC) به وجود آمد.

این Fork DAO نیز یک حادثه کلاسیک است که به همه می‌گوید، زمانی که حوادث شدید رخ می‌دهد، علاوه بر اجماع کد، اجماع اجتماعی نیز وجود دارد و اگر نتوانیم نظر کافی را تشکیل دهیم، یک زنجیره واقعاً می‌تواند به دو زنجیره تقسیم شود.

سولانا در سال 2021، مسیر خرابی کاملاً متفاوتی را نشان داد.

در سپتامبر آن سال، تعداد زیادی از معاملات رباتیک به شبکه هجوم آوردند و باعث شدند حافظه گره‌های تأییدکننده پر شود و تعداد زیادی از گره‌ها سقوط کنند. در نهایت، کل شبکه نتوانست به وضعیت فعلی توافق کند و تأیید بلوک‌های جدید را به مدت حدود 17 ساعت متوقف کرد و سپس تأییدکنندگان به طور مشترک برای بازیابی شبکه هماهنگ شدند.

اگر این حوادث را کنار هم قرار دهیم، متوجه می‌شویم که آنها یکسان نیستند:

• مشکل بیت‌کوین در سال 2013، این بود که کلاینت‌های مختلف شروع به اجرای قوانین اعتبارسنجی متفاوت کردند؛
• مشکل سولانا در سال 2021، این بود که تعداد زیادی از گره‌های تأییدکننده نتوانستند به طور عادی در اجماع شرکت کنند و شبکه Liveness خود را از دست داد؛
• مسئله DAO اتریوم به این نزدیک‌تر است که آیا یک جامعه باید به طور فعال وضعیت را از طریق قوانین پروتکل جدید تغییر دهد یا خیر؛
• و این بار Cosmos Hub، دارای یک لایه خاص دیگر است، شبکه ابتدا از طریق هماهنگی تأییدکنندگان به طور فعال Liveness خود را از دست می‌دهد تا از حرکت دارایی‌های حمله جلوگیری کند؛ سپس با پذیرش نرم‌افزار جدید و وضعیت بازیابی توسط نسبت کافی از قدرت تأیید، شبکه دوباره به توافق می‌رسد؛

بنابراین، به جای اینکه این حوادث را به سادگی به «زنجیره‌های بلوکی هم می‌توانند خاموش شوند» یا «غیرمتمرکز بودن همه چیز دروغ است» نسبت دهیم، بهتر است یک واقعیت واقعی‌تر را بپذیریم:

مکانیزم اجماع هرگز یک ماشین خراب‌نشدنی نیست، آنچه واقعاً ارائه می‌دهد در واقع یک مجموعه از قوانین غیرمتمرکز است، مثلاً در زمان بروز اختلاف، چه کسی باید زنجیره صحیح را تعیین کند؛ چند شرکت‌کننده باید یک وضعیت را نهایی کند؛ در صورت بروز خرابی، شبکه باید تصمیم بگیرد که آیا به کار خود ادامه دهد یا متوقف شود؛ و در شرایط شدید، چه نوع اقدام جمعی می‌تواند قوانین اجرایی بعدی را تغییر دهد.

این همچنین باعث می‌شود که این حادثه Cosmos، سوالی را به جا بگذارد که از «آیا باید زنجیره را متوقف کرد» بیشتر برای کاربران عادی قابل تأمل است.

در پایان

ما اغلب می‌گوییم، not your keys, not your coins.

این جمله البته هنوز هم معتبر است، فقط بر کنترل دارایی تأکید می‌کند ------ تا زمانی که کلید خصوصی در دست خودتان باشد، کیف پول، پلتفرم‌های معاملاتی یا سایر اشخاص ثالث نمی‌توانند به درستی یک انتقال را برای شما امضا کنند.

پیش‌نیاز این است که زنجیره‌ای که در آن هستید باید در هر زمان توانایی پردازش این امضا را داشته باشد.

روز توقف تولید بلوک Cosmos Hub، کاربران هنوز کلید خصوصی خود را در اختیار داشتند و دارایی‌ها نیز به همین دلیل به طور ناگهانی ناپدید نشدند، فقط شما حتی اگر یک تراکنش را به درستی امضا کنید، هیچ بلوک جدیدی برای پذیرش آن وجود ندارد.

فرآیند بازیابی همچنین نشان می‌دهد که اگر تعداد کافی از شرکت‌کنندگان اجماع یک مجموعه قوانین وضعیت جدید را بپذیرند، وضعیت زنجیره‌ای حساب‌های خاص نیز ممکن است بدون امضای کلید خصوصی آدرس اصلی تغییر کند.

این به معنای این نیست که «Not your keys, not your coins» بی‌اعتبار می‌شود، اما به ما یادآوری می‌کند که خودمختاری کلید خصوصی و حق اجماع زیرین هرگز یک چیز نیستند.

و برای کیف پول نیز همینطور است.

کیف پول می‌تواند اطمینان حاصل کند که کلید خصوصی و حق امضا در دست کاربر خود است، می‌تواند به سرعت ناهنجاری‌های زنجیره‌ای را شناسایی کند، وضعیت تراکنش را به درستی نمایش دهد، RPC و گره‌های اضافی را برقرار کند و پس از بازیابی شبکه، نتیجه نهایی تراکنش را دوباره تأیید کند.

اما کیف پول نمی‌تواند اجماع یک زنجیره عمومی را بازیابی کند و نمی‌تواند تضمین کند که شبکه زیرین هرگز قطع نخواهد شد و نمی‌تواند تضمین کند که قوانین و وضعیت زنجیره‌ای هرگز تغییرات اجماعی نخواهد داشت.

بنابراین، آنچه که یک سیستم غیرمتمرکز بالغ واقعاً باید به دنبال آن باشد، ممکن است هرگز «هیچ چیزی به طور مطلق نباید تغییر کند» نباشد؛ برعکس، باید تا حد امکان این مرزهای ناپایدار را روشن کند: چه کسی می‌تواند اجماع را متوقف کند؟ به چه وزنی نیاز دارد؟ در چه شرایطی مداخله اضطراری مجاز است؟

زیرا واقعاً غیرمتمرکز بودن نمی‌تواند به این معنا باشد که سیستم هرگز با حوادث مواجه نخواهد شد، نکته کلیدی این است که حتی اگر واقعا حادثه‌ای رخ دهد، ما هنوز می‌توانیم بدانیم که چه کسی، بر اساس چه قوانینی و با چه اجماعی، تصمیم گرفته است که این حساب چگونه باید ادامه یابد.