Це не 33%: реальний поріг консенсусу Byzantine Fault Tolerance – однозначний

Нове дослідження, опубліковане на ethresear.ch Худою Юсуфом, дослідником колективу Analys, ставить під сумнів два стовпи, які регулюють безпеку Ethereum та всього сектору DeFi: спосіб, яким працює консенсус Byzantine Fault Tolerance, та спосіб, яким оракули вирішують, що публікувати. Центральна теза проста у формулюванні, але має серйозні наслідки: якщо валідатори поводяться однаково, їхній реальний голос коштує набагато менше, ніж вказує номінальна частка, яку вони мають. І якщо оракул завжди публікує дані, навіть коли ці дані підозрілі, він систематично обирає найгірший варіант проти рішучого нападника.

Основні моменти

• Ключові моменти
• Колапс координації: коли кореляція між валідаторами анулює голос
  • Основи BFT, зважені за поведінковою різноманітністю
  • Випадок Ethereum та симуляції вразливостей стандартного BFT
• Структурована тиша: нова стратегія для оракулів DeFi
  • Модель маніпуляції та демонстрація за стратегією тихого оракула
  • Наслідки стратегії тихого оракула
• Відкриті виклики: від теорії до реалізації
  • Адаптація консенсусу та оракулів до нової логіки
  • Ризики та компроміси, які ще потрібно вирішити
• FAQ
  • Чому поведінкова кореляція зменшує вагу реального голосу в DW-BFT?
  • Як стратегія тихого оракула покращує захист від маніпуляцій цін?
  • Які основні труднощі в реалізації DW-BFT та стратегії тиші?
  • Чому оракули, що завжди публікують, залишаються вразливими, незважаючи на їх поширеність?

Ключові моменти

• Валідатори з майже ідентичними поведінками бачать, що їхня вага реального голосу прагне до нуля, незалежно від номінальної частки, яку вони мають.
• Три основні суб'єкти стейкінгу в Ethereum контролюють 57,2% номінальної частки, але лише 15,7% реальної ваги відповідно до моделі DW-BFT.
• Валідатори лише з 22,3% номінальної частки контролюють понад 60,2% реальної ваги голосу завдяки поведінковій різноманітності.
• Усі оракули, які сьогодні використовуються, від Chainlink до Pyth, використовують стратегії "always-publish" і тому вразливі за визначенням.

Колапс координації: коли кореляція між валідаторами анулює голос

Перше результати, яке автор називає Теорема 1 або "Колапс координації", демонструє, що в будь-якій системі консенсусу Byzantine Fault Tolerance, зваженій, група валідаторів з практично ідентичними поведінками бачить, що їхня реальна вага голосу зменшується до нуля зі зростанням кореляції між ними, незалежно від того, скільки номінальної частки вони мають.

Основи BFT, зважені за поведінковою різноманітністю

Запропонована модель, названа DW-BFT, не обмежується зважуванням голосів на основі частки s_j кожного валідатора. Вона вводить другий фактор, поведінкову різноманітність d_j, яка обчислюється шляхом порівняння поведінкового вектора кожного валідатора (часи підтвердження, вибір реле MEV-Boost, участь у реорганізаціях) з середнім значенням всього набору валідаторів. Реальна вага голосу стає продуктом між часткою та різноманітністю, нормалізованим на загальну суму. Практична концепція полягає в тому, що два валідатори, які завжди голосують однаково та будують блоки однаково, не представляють двох окремих джерел інформації, а одне, яке враховується двічі стандартною системою.

Справа Ethereum та моделювання вразливостей стандартного BFT {#Il_caso_Ethereum_e_le_simulazioni_sulle_fragilita_del_BFT_standard}

Застосовуючи модель до поточного набору валідаторів Ethereum, дослідження підраховує, що перші три суб'єкти за часткою депозиту контролюють 57,2% номінального стейку, але лише 15,7% фактичної ваги під DW-BFT. Навпаки, валідатори, які лише розподілені, які номінально володіють лише 22,3% стейку, контролюють понад 60,2% фактичної голосувальної потужності, оскільки вони діють незалежно один від одного. Це значний переворот: під стандартним консенсусом Byzantine Fault Tolerance ці три суб'єкти вже перевищують теоретичний поріг у 33% і можуть, в принципі, фіналізувати недійсні блоки.

Чому це важливо: маржа безпеки, яку Ethereum імпліцитно приймає, не становитиме 33%, а фактично буде в однозначних відсотках, якщо врахувати реальну поведінкову кореляцію між великими операторами стейкінгу. Моделювання, проведене автором, з 10 000 спроб атаки на різних рівнях кореляції між валідаторами sybil, показує, що стандартний BFT досягає 100% рівня успіху, коли внутрішня кореляція в картелі є ідеальною, тоді як DW-BFT знижується до 0% в тих же умовах.

Структуроване мовчання: нова стратегія для oracle DeFi {#Il_silenzio_strutturato_una_nuova_strategia_per_gli_oracle_DeFi}

Другий результат дослідження, Теорема 2 про "оптимальність структурованого мовчання", встановлює, що стратегія silent oracle, здатна утримувати публікацію в умовах невизначеності, чітко домінує над будь-якою стратегією, яка завжди публікує значення, коли існує супротивник, здатний тимчасово маніпулювати спостережуваним сигналом.

Модель маніпуляції та доказ за стратегією мовчання {#Il_modello_di_manipolazione_e_la_dimostrazione_dietro_la_strategia_silenziosa}

Механізм базується на метриці узгодженості, позначеній як C_t, яка вимірює, наскільки поточне спостереження відповідає накопиченій поведінковій історії активу: потоки між біржами, стабільність архітектури гаманців, патерни MEV, тимчасова ентропія. Коли узгодженість знижується нижче визначеного порогу, oracle не публікує ціну, але утримує дані, все ще показуючи корисні метадані, такі як розрив щодо порогу та оцінка часу відновлення. Математичне доведення показує, що, якщо збиток, викликаний неправильною публікацією, перевищує збиток від простого затримки, кожна атака, перехоплена через сигнал несумісності, зменшує загальний збиток у порівнянні з oracle, який завжди публікує. Оскільки кожен супротивник має обмежений бюджет, стратегія мовчання виявляється суттєво кращою щоразу, коли виявляється принаймні одна спроба маніпуляції.

Наслідки стратегії silent oracle {#Implicazioni_della_strategia_silent_oracle}

Стратегія silent oracle представляє собою зміну парадигми в порівнянні з нинішніми oracle. Усі oracle, які сьогодні використовуються, від Chainlink до Pyth, UMA, Band, API3 та RedStone, використовують стратегії "завжди-публікувати", які надають перевагу безперервній доступності даних над їхньою цілісністю. Теорема 2 доводить, що ця мета є субоптимальною в присутності активних супротивників, здатних тимчасово маніпулювати спостережуваним сигналом. Протоколи DeFi, які ліквідують позиції за маніпульованими цінами "тому що завжди потрібен номер", не є надійними, вони просто вразливі за дизайном.

Відкриті виклики: від теорії до реалізації {#Le_sfide_aperte_dalla_teoria_allimplementazione}

Переклад цих результатів на практику вимагає глибоких змін як у протоколах стійкості консенсусу BFT, так і в архітектурі оракулів, і сам автор відкрито перераховує пункти, де пропозиція може не спрацювати.

Адаптація консенсусу та оракулів до нової логіки {#Адаптація_консенсусу_та_оракулів_до_нової_логіки}

Впровадження DW-BFT означає зміну механізмів фіналізації Casper FFG для зважування голосів на основі поведінкової різноманітності d_j, а не лише на основі стейку s_j: картель, який завжди голосує однаково, не повинен важити так, як множить свій стейк, а як один голос. Водночас прийняття мовчання як дійсного виходу вимагає, щоб протоколи DeFi навчились управляти відсутніми даними оракулів, не зазнаючи краху або хаотично не блокуючи ліквідації: це зміна, яка руйнує припущення кожного існуючого споживчого оракула.

Ризики та компроміси, які ще потрібно вирішити {#Ризики_та_компроміси_які_ще_потрібно_вирішити}

Автор чесно визнає кілька слабких місць. Супротивник може розділитися на тисячу сутностей з трохи різними поведінками, а потім координуватися лише під час атаки, ризик, відомий як декореляція sybil, для якої ще немає формального доказу стійкості. Існує також побоювання, що DW-BFT покарає чесних валідаторів, коли всі голосують правильно за одну й ту ж ланцюг, генеруючи легітимну кореляцію: пропонується евристичне рішення на основі віднімання базової лінії, але воно залишається без строгого доказу. Щодо оракулів, метрика узгодженості C_t може стати мішенню для маніпуляцій, хоча для цього знадобиться капітал, оцінений у 40-60 разів вищий, ніж для прямої атаки на ціну. Нарешті, залишаються відкритими питання про те, де провести межу мовчання для кожного конкретного випадку використання, від ринків позик до протоколів perpetual.

FAQ {#FAQ}

Чому поведінкова кореляція зменшує фактичну вагу голосу в DW-BFT? {#Чому_поведінкова_кореляція_зменшує_фактичну_вагу_голосу_в_DW-BFT}

Тому що, коли поведінкові вектори кількох валідаторів майже ідентичні, їхня кореляція з середнім набором наближається до 1, а фактор різноманітності d_j прагне до нуля, зменшуючи фактичну вагу незалежно від номінального стейку.

Як стратегія silent oracle покращує захист від маніпуляцій цін? {#Як_стратегія_silent_oracle_покращує_захист_від_маніпуляцій_цін}

Утримуючи публікацію, коли метрика узгодженості сигналізує про невизначеність, оракул уникає розповсюдження маніпульованих значень, зменшуючи очікувані втрати в порівнянні зі стратегією, яка завжди публікує, навіть компрометовані дані.

Які основні труднощі в реалізації DW-BFT та стратегії мовчання? {#Які_основні_труднощі_в_реалізації_DW-BFT_та_стратегії_мовчання}

Потрібно адаптувати протоколи консенсусу для зважування голосів на основі поведінкової різноманітності, змінити протоколи DeFi, щоб вони могли управляти відсутніми даними оракулів, і захищатися від нових векторів атак, таких як декореляція sybil і маніпуляція метрикою узгодженості.

Чому оракули, які завжди публікують, залишаються вразливими, незважаючи на широке поширення? {#Чому_оракули_які_завжди_публікують_залишаються_вразливими_незважаючи_на_широке_поширення}

Тому що вони надають перевагу безперервній доступності даних над їхньою цілісністю, завжди публікуючи значення навіть під час ворожої маніпуляції, що дозволяє зловмисникам використовувати застарілі або змінені фіди.

Контент створено за допомогою штучного інтелекту та з редакційною перевіркою людини.

Цей контент надано лише для загальних інформаційних цілей і не є фінансовою, інвестиційною, юридичною чи податковою консультацією. Події, нагороди, онлайн-акцій або пов’язану інформацію, згадана тут, не слід розглядати як рекомендацію, прохання чи запрошення до купівлі, продажу, торгівлі чи інших операцій з криптоактивами. Криптоактиви є дуже волатильними та можуть призвести до збитків. Доступність послуг, продуктів WEEX та пов’язаних із ними подій може відрізнятися залежно від регіону. Ви несете відповідальність за забезпечення відповідності вашої участі чинному місцевому законодавству та нормативним актам.