Это не 33%: реальный порог консенсуса Byzantine Fault Tolerance составляет одну цифру

Новое исследование, опубликованное на ethresear.ch Худой Юсуф, исследователем коллектива Analys, ставит под сомнение два столпа, регулирующих безопасность Ethereum и всей сферы DeFi: способ, которым работает консенсус Byzantine Fault Tolerance, и то, как оракулы решают, что публиковать. Центральная теза проста в изложении, но имеет тяжелые последствия: если валидаторы ведут себя одинаково, их реальный голос стоит гораздо меньше, чем предполагает номинальная доля, которой они обладают. И если оракул всегда публикует данные, даже когда эти данные вызывают подозрения, он систематически выбирает худший вариант против решительного злоумышленника.

Ключевые моменты

• Крах координации: когда корреляция между валидаторами аннулирует голос
  • Основы BFT, взвешенные по поведенческому разнообразию
  • Случай Ethereum и симуляции уязвимостей стандартного BFT
• Структурированное молчание: новая стратегия для оракулов DeFi
  • Модель манипуляции и доказательство, стоящее за стратегией молчания
  • Последствия стратегии silent oracle
• Открытые вызовы: от теории к реализации
  • Адаптация консенсуса и оракулов к новой логике
  • Риски и компромиссы, которые еще предстоит решить
• FAQ
  • Почему поведенческая корреляция снижает вес реального голоса в DW-BFT?
  • Как стратегия silent oracle улучшает защиту от манипуляций с ценами?
  • Каковы основные трудности при реализации DW-BFT и стратегии молчания?
  • Почему оракулы, которые всегда публикуют, остаются уязвимыми, несмотря на широкое распространение?

Ключевые моменты

• Валидаторы с почти идентичным поведением видят, что их реальный вес голоса стремится к нулю, независимо от номинальной доли, которой они обладают.
• Три основных субъекта стейкинга на Ethereum контролируют 57,2% номинальной доли, но только 15,7% реального веса согласно модели DW-BFT.
• Валидаторы только с 22,3% номинальной доли контролируют более 60,2% реальной силы голоса благодаря поведенческому разнообразию.
• Все оракулы, которые сегодня находятся в производстве, от Chainlink до Pyth, используют стратегии "always-publish" и, следовательно, уязвимы по своей конструкции.

Крах координации: когда корреляция между валидаторами аннулирует голос

Первый результат, который автор называет Теоремой 1 или "Крах координации", демонстрирует, что в любой системе консенсуса Byzantine Fault Tolerance с взвешиванием группа валидаторов с практически идентичным поведением видит, что их реальный вес голоса стремится к нулю по мере увеличения корреляции между ними, независимо от того, сколько номинальной доли они держат.

Основы BFT, взвешенные по поведенческому разнообразию

Предложенная модель, называемая DW-BFT, не ограничивается взвешиванием голосов на основе доли s_j каждого валидатора. Она вводит второй фактор, поведенческое разнообразие d_j, вычисляемое путем сравнения поведенческого вектора каждого валидатора (времена аттестации, выбор реле MEV-Boost, участие в реорганизациях) со средним значением всего набора валидаторов. Реальный вес голоса становится произведением доли и разнообразия, нормализованным по общему количеству. Практическая концепция заключается в том, что два валидатора, которые всегда голосуют одинаково и строят блоки идентично, не представляют собой два отдельных источника информации, а один, учитываемый дважды стандартной системой.

Случай Ethereum и симуляции уязвимостей стандартного BFT {#Случай_Ethereum_и_симуляции_уязвимостей_стандартного_BFT}

Применяя модель к текущему набору валидаторов Ethereum, исследование вычисляет, что три крупнейшие сущности по доле депозита контролируют 57,2% номинального стейка, но лишь 15,7% фактического веса под DW-BFT. Напротив, валидаторы, которые распределены, номинально владея лишь 22,3% стейка, контролируют более 60,2% фактической голосующей силы, поскольку они действуют независимо друг от друга. Это значительное изменение: под стандартным консенсусом Byzantine Fault Tolerance эти три сущности уже превышают теоретический порог в 33% и могут, в принципе, завершать недействительные блоки.

Почему это важно: маржа безопасности, которую Ethereum подразумевает неявно, не составляет 33%, а фактически находится на уровне единичных процентов, если учитывать реальную поведенческую корреляцию между крупными операторами стейкинга. Симуляции, проведенные автором, с 10 000 попытками атаки на различных уровнях корреляции между валидаторами sybil, показывают, что стандартный BFT достигает 100% уровня успеха, когда внутренняя корреляция в картеле идеальна, в то время как DW-BFT падает до 0% в тех же условиях.

Структурированное молчание: новая стратегия для oracle DeFi {#Структурированное_молчание_новая_стратегия_для_oracle_DeFi}

Второй результат исследования, Теорема 2 о "оптимальности структурированного молчания", устанавливает, что стратегия silent oracle, способная удерживать публикацию в условиях неопределенности, явно превосходит любую стратегию, которая всегда публикует значение, когда существует противник, способный временно манипулировать наблюдаемым сигналом.

Модель манипуляции и доказательство за молчаливой стратегией {#Модель_манипуляции_и_доказательство_за_молчаливой_стратегией}

Механизм основан на метрике согласованности, обозначенной как C_t, которая измеряет, насколько текущее наблюдение соответствует накопленной поведенческой истории актива: потоки кросс-обмена, стабильность архитектуры кошельков, шаблоны MEV, временная энтропия. Когда согласованность падает ниже определенного порога, oracle не публикует цену, но удерживает данные, показывая при этом полезные метаданные, такие как разрыв по сравнению с порогом и оценка времени восстановления. Математическое доказательство показывает, что если убыток, вызванный неправильной публикацией, превышает убыток от простого задержки, каждая атака, перехваченная через сигнал несогласованности, снижает общий убыток по сравнению с oracle, который всегда публикует. Поскольку у каждого противника есть конечный бюджет, стратегия молчания оказывается строго лучше каждый раз, когда она обнаруживает хотя бы одну попытку манипуляции.

Последствия стратегии silent oracle {#Последствия_стратегии_silent_oracle}

Стратегия silent oracle представляет собой смену парадигмы по сравнению с текущими oracle. Все oracle, которые сегодня находятся в производстве, от Chainlink до Pyth, UMA, Band, API3 и RedStone, используют стратегии "always-publish", которые отдают предпочтение постоянной доступности данных по сравнению с их целостностью. Теорема 2 демонстрирует, что эта цель является субоптимальной в присутствии активных противников, способных временно манипулировать наблюдаемым сигналом. Протоколы DeFi, которые ликвидируют позиции по манипулированным ценам "потому что всегда нужно число", не являются надежными, они просто хрупки по своей конструкции.

Открытые вызовы: от теории к реализации {#Открытые_вызовы_от_теории_к_реализации}

Перевод этих результатов на практике требует глубоких изменений как в протоколах устойчивости консенсуса BFT, так и в архитектуре оракулов, и сам автор открыто перечисляет моменты, где предложение может не сработать.

Адаптация консенсуса и оракулов к новой логике {#Адаптация_консенсуса_и_оракулов_к_новой_логике}

Реализация DW-BFT означает изменение механизмов финализации Casper FFG для взвешивания голосов на основе поведенческого разнообразия d_j, а не только на основе доли s_j: картель, который всегда голосует одинаково, не должен весить столько, сколько умножает свою долю, а как один голос. В то же время принятие молчания как допустимого результата требует от протоколов DeFi научиться управлять отсутствующими данными оракула без сбоев или хаотичной блокировки ликвидаций: это изменение нарушает предположения каждого существующего потребительского оракула.

Риски и компромиссы, которые еще предстоит решить {#Риски_и_компромиссы_которые_еще_предстоит_решить}

Автор честно признает несколько слабых мест. Противник может разделиться на тысячу сущностей с немного различающимся поведением и затем координироваться только в момент атаки, риск, известный как декорреляция Sybil, для которой пока нет формального доказательства устойчивости. Существует также опасение, что DW-BFT наказывает честных валидаторов, когда все голосуют правильно за одну и ту же цепочку, создавая законную корреляцию: предлагается эвристическое решение на основе вычитания базовой линии, но оно остается без строгого доказательства. На фронте оракулов метрика согласованности C_t может стать объектом манипуляции, хотя для этого потребуется капитал, оцениваемый в 40-60 раз больше, чем для прямой атаки на цену. Наконец, остаются открытыми вопросы о том, где провести порог молчания для каждого конкретного случая использования, от рынков кредитования до бессрочных протоколов.

FAQ {#FAQ}

Почему поведенческая корреляция снижает фактический вес голоса в DW-BFT? {#Почему_поведенческая_корреляция_снижает_фактический_вес_голоса_в_DW-BFT}

Потому что, когда поведенческие векторы нескольких валидаторов почти идентичны, их корреляция со средним набором приближается к 1, и фактор разнообразия d_j стремится к нулю, уменьшая фактический вес независимо от номинальной доли.

Как стратегия молчаливого оракула улучшает защиту от манипуляций с ценами? {#Как_стратегия_молчаливого_оракула_улучшает_защиту_от_манипуляций_с_ценами}

Удерживая публикацию, когда метрика согласованности сигнализирует о неопределенности, оракул избегает распространения манипулированных значений, уменьшая ожидаемые потери по сравнению со стратегией, которая всегда публикует, даже компрометированные данные.

Каковы основные трудности в реализации DW-BFT и стратегии молчания? {#Каковы_основные_трудности_в_реализации_DW-BFT_и_стратегии_молчания}

Необходимо адаптировать протоколы консенсуса для взвешивания голосов на основе поведенческого разнообразия, изменить протоколы DeFi, чтобы они могли управлять отсутствующими данными оракула, и защищаться от новых векторов атаки, таких как декорреляция Sybil и манипуляция метрикой согласованности.

Почему оракулы, которые всегда публикуют, остаются уязвимыми, несмотря на широкое распространение? {#Почему_оракулы_которые_всегда_публикуют_остаются_уязвимыми_несмотря_на_широкое_распространение}

Потому что они отдают предпочтение непрерывной доступности данных по сравнению с их целостностью, всегда публикуя значение даже во время враждебной манипуляции, что позволяет злоумышленникам использовать устаревшие или измененные данные.

Контент создан с помощью искусственного интеллекта и с редакторской проверкой человека.

Этот контент предоставляется исключительно в общих информационных целях и не является финансовым, инвестиционным, юридическим или налоговым советом. Любые мероприятия, вознаграждения, онлайн-акции или связанная с ними информация, упомянутые в настоящем документе, не должны рассматриваться как рекомендация, приглашение к покупке, продаже, торговле или иной сделке с какими-либо криптоактивами. Криптоактивы очень волатильны и могут привести к убыткам. Доступность услуг, продуктов WEEX и связанных с ними событий может варьироваться в зависимости от региона. Вы несете ответственность за обеспечение того, чтобы ваше участие соответствовало применимым местным законам и нормативным актам.