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

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。

Ripple前CTO Jed McCaleb 9月至今未出售任何XRP:金色财经报道，XRPscan数据显示，Ripple前CTO Jed McCaleb自9月以来没有出售任何XRP。他的XRP钱包仍然包含与月初相同数量的XRP，共709,911,475.983699枚。按照以往惯例，Ripple托管钱包在9月1日解锁10亿枚XRP，并会将174862720枚XRP从Ripple发送到McCaleb的地址。（U.Today）[2021/9/21 23:39:15]

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。

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。

Acala先行网Karura平行链众贷功能现已开启:波卡DeFi平台Acala先行网Karura已开启平行链众贷功能，现用户可直接通过Acala官网（最小锁定量为0.1 KSM），Polkawallet（最小锁定量为1 KSM），Kraken，OKEx，麦子，Fearless等渠道参与。Acala团队表示，众贷开启头三天，所有参与者都将会获得额外10%的早鸟奖励。

截止目前， Karura总锁定数量已突破7.3 万KSM，总锁仓价值已达到3千万美金，总参与人数已突破2000人。[2021/6/9 23:23:07]

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。

金融科技公司Current将与Acala的DeFi Hub集成:Current宣布与Acala建立合作伙伴关系，Acala是一个基于波卡的去中心化金融平台。Current.com将与Acala的DeFi Hub集成，利用专有技术在Polkadot生态系统中构建基础架构。该合作伙伴关系是同类中的第一个，它建立了一个新的类别混合金融（HyFi），将传统和DeFi应用程序结合在一起。Current将运行其自己的基础结构，并加入Polkadot网络上设置的活动验证器。与Acala的集成直接内置在Current的专有核心银行平台Current Core中，该平台旨在将闭环法定货币系统桥接到开放平台。这将加速HyFi基础设施的开发，该基础设施旨在为Current的近300万成员提供价值。（CoinDesk）[2021/5/18 22:16:31]

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。

Acala Network宣布将稳定币aUSD集成至Injective:金色财经报道，波卡DeFi平台Acala Network发文宣布将与去中心化衍生品交易所Injective?Protocol合作，将Acala的稳定币aUSD整合到Injective的衍生品交易生态系统中。aUSD将可用于在Injective上抵押基于波卡的衍生品。[2021/1/29 14:16:29]

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。

动态 | Callaway Crain和Mark Sanchez承认用比特币在线:据dailyhodl报道，Callaway Crain和Mark Sanchez在曼哈顿地方检察院承认经营违禁药物业务，并通过比特币和西联汇款在线数百万美元。[2019/4/25]

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。

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

标签：CALIONVERVERSRoboCallsAmmunitionUniversal PickleBranaverse

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