金融密码学2020回顾 - Trail of Bits博客
几周前，我们参加了第24届金融密码学（FC）会议和可信智能合约研讨会（WTSC），在会上展示了我们在智能合约漏洞分类方面的工作（参见我们的执行摘要）以及关于Echidna的海报。尽管FC并非区块链会议，但今年及往年均包含多个区块链相关的演讲。尽管存在全球旅行限制的问题，组织者仍成功举办了2020年的优秀会议。
以下是我们推荐查阅的一些会议论文：
安全
NEO的dBFT协议安全分析
作者：Qin Wang, Jiangshan Yu, Zhiniang Peng, Van Cuong Bui, Shiping Chen, Yong Ding, and Yang Xiang
在这篇对NEO区块链共识协议dBFT（标准PBFT的变体）的综述中，作者发现了两次成功的安全性攻击，主要原因是dBFT出于优化目的跳过了特定消息（COMMIT）。我们在Trail of Bits审查过类似的共识协议，并很高兴了解这里发现的攻击。
破解莫斯科互联网投票系统的加密方案
作者：Pierrick Gaudry and Alexander Golovnev
我们审查过多个链上选举系统，因此该系统的漏洞对我们并不意外。本研究中，莫斯科近期选举中链上投票系统的加密使用了称为3 ElGamal的ElGamal变体，这是一种多级加密版本的ElGamal。不清楚开发者为何创建此变体，因为它并未增强安全性。他们使用了256位密钥，这些密钥（如你所料）过小；然而，论文作者认为使用256位密钥是因为它们与EVM操作数大小匹配，并允许简单的链上加密实现。该问题在选举前几周被报告，因此开发者在选举前重写了大部分代码库并移除了链上加密。作者随后发现了另一个导致一位信息泄露的问题——足以识别选民选择的候选人。不出所料，该论文获得了大量媒体报道（Coindesk、ZDnet等）。
LockDown：针对闪电网络通道的余额可用性攻击
作者：Cristina Pérez-Solà, Alejandro Ranchal-Pedrosa, Jordi Herrera-Joancomartí, Guillermo Navarro-Arribas, and Joaquin Garcia-Alfaro
在本文中，作者展示了在比特币闪电网络上触发余额锁定是可能的。本质上，攻击者可以在网络中对其目标取得主导地位，使其成为路由支付的主要网关。有趣的是，支付通道允许路径中的循环，增加了攻击者的费用。
自私挖矿再审视
作者：Kevin Alarcón Negy, Peter Rizun, and Emin Gün Sirer
在高层次上，自私挖矿发生在矿工不透露已挖出区块时。知道区块已被挖出，自私矿工可以继续挖下一个区块，从而在竞争中取得优势。自私挖矿是区块链中的已知概念，但部分社区认为其推理有缺陷且攻击无利可图。本文介绍了一种变体，其中矿工在自私挖矿和标准挖矿之间切换，并展示了矿工如何从此行为中获利。他们研究了难度调整算法，发现某些区块链似乎比其他更脆弱。通常，以太坊的叔块奖励——如果竞争区块被挖出（即两个矿工同时找到不同区块），矿工会获得小额奖励——似乎使以太坊更脆弱。
程序分析
Marlowe：在区块链上实现和分析金融合约
作者：Pablo Lamela Seijas, Alexander Nemish, David Smith, and Simon Thompson
Marlowe是一种基于Haskell的DSL，旨在表示Cardano区块链上的金融合约。该DSL并非图灵完备，但旨在为最常见金融合约提供所有必要功能。这是一个不错的进行中工作；查看他们的基于Web的IDE。
强制Java智能合约的确定性
作者：Fausto Spoto
这项工作专注于Takamaka区块链，它允许智能合约用Java编写并在Java虚拟机中执行。Java的主要问题之一是保持确定性执行，而某些标准库并非确定性（例如HashSet）。这项进行中的工作使用已知确定性库的白名单方法，并静态检测函数调用何时危险；然后添加动态检测，并在检测到非确定性行为时回滚合约。
Albert：Tezos区块链的中间智能合约语言
作者：Bruno Bernardo, Raphaël Cauderlier, Basile Pesin, and Julien Tesson
Albert是Tezos区块链的中间表示。其到Michelson（Tezos上执行的语言）的编译器用Coq编写并验证。这是一个不错的进行中工作，我们很高兴看到编译器验证应用于智能合约语言。
形式化验证的组合合约静态分析框架
作者：Fritz Henglein, Christian Kjær Larsen, and Agata Murawska
这项工作提出了一个基于合约规范语言（CSL）的抽象解释框架。工作很有趣，但不幸的是，CSL尚未找到太多实际应用。
协议设计
分片区块链中的负载均衡
作者：Naoya Okanami, Ryuya Nakamura, and Takashi Nishide
本文专注于Eth 2.0的分片重新分区。随着Eth 2.0，智能合约将在分片之间拆分，然后必须确定哪个合约在哪个分片中。这是一个热门话题，有许多不同方法。例如，Eth 2.0可能以“Yank”操作码结束，允许合约在分片之间切换。这项工作提出了一种负载均衡方法，其中链下竞争者提交不同的重新分区，如果他们的解决方案被选中则获得奖励。
基于DAG的加密货币中的公平性和效率
作者：Georgios Birmpas, Elias Koutsoupias, Philip Lazos, and Francisco J. Marmolejo-Cossío
基于DAG的公共账本是区块链的替代方案。一些团队尝试使用DAG（有向无环图）而不是线性数据结构存储链历史。基于DAG的账本应该比区块链扩展得更好，但它们创建了难以同步的架构。本文提出了一个没有恶意矿工的场景，并表明即使在这种情况下，同步也很困难，并且严重依赖矿工连接性。
支付系统中基于区块链的去中心化隐私保护净额协议
作者：Shengjiao Cao, Yuan Yuan, Angelo De Caro, Karthik Nandakumar, Kaoutar Elkhiyaoui, and Yanyan Hu
与IBM合作完成，这项工作使用zk-proof创建去中心化净额并允许银行结算余额。参见代码。
MicroCash：微支付的实用并发处理
作者：Ghada Almashaqbeh, Allison Bishop, and Justin Cappos
在本文中，作者创建了一种处理并行支付的微支付解决方案。大多数现有微支付解决方案需要顺序支付，这限制了它们的使用。作者扩展了现有的概率微支付模式。一个限制是系统需要相对稳定的商户集合，但可能匹配大多数现实情况。
驾驭闪电：支付通道的博弈论
作者：Zeta Avarikioti, Lioba Heimbach, Yuyi Wang, and Roger Wattenhofer
在这里，作者使用博弈论方法进行支付通道的经济建模。他们使用基于图的指标（介数和中⼼性接近度），旨在最⼩化用户成本（通道创建成本）同时最大化费用。这是一种有趣的方法。某些假设不现实（例如，假设所有节点都是静态的），但他们的方法表明在节点支付通道位置的策略上有改进空间。
如何从支付通道获利
作者：Oğuzhan Ersoy, Stefanie Roos, and Zekeriya Erkin
当作者查看支付通道中节点选择的费用时，大多数节点似乎使用默认值。这项工作形式化了节点具有最优费用的优化问题，并表明该问题是NP难的。然后提出一种贪⼼算法来寻找最优解的近似值。这里他们假设其他节点保持费用恒定，这在目前是现实的，但如果节点开始使用更有效的费用策略可能会改变。
高层次研究
在加密丛林中生存：北美加密货币（非）用户的风险感知和管理
作者：Artemij Voskobojnikov, Borke Obada-Obieh, Yue Huang, and Konstantin Beznosov
这是一项关于加密货币相关风险感知和管理的用户研究。这是一项有趣的工作，专注于一般加密货币，不仅仅是比特币。如预期，作者发现许多用户难以应对钱包和区块链应用程序的用户界面，并且一些研究的用户害怕使用加密货币，正在等待更多监管。
以太坊生态系统中智能合约类型的特征化
作者：Monika di Angelo and Gernot Salzer
这项研究专注于对以太坊主网活动进行分类。它确认了一些已知结果：大量代码被复制和/或未使用。论文还显示GasToken负责了显著百分比的交易。这种分类需要更好地理解区块链的不同趋势和用途。
开发者视角的智能合约开发：社交媒体上讨论的主题和问题
作者：Afiya Ayman, Shanto Roy, Amin Alipour, and Aron Laszka
本文采用了一种有趣的方法来安全问题和工具引用，通过显示在Stack Exchange和Medium中最常引用的工具。将这种方法应用于其他媒体（Reddit、Twitter）并查看工具的软件质量会很有趣。例如，Oyente经常被引用，但该工具自2018年以来未更新且不再可用。
知识系统化
SoK：稳定币设计的分类框架
作者：Amani Moin, Kevin Sekniqi, and Emin Gun Sirer
这项工作分类了不同的稳定币，并将成为有用的参考。我们对这项工作感兴趣，因为我们审查了许多引用的稳定币。
SoK：第二层区块链协议
作者：Lewis Gudgeon, Pedro Moreno-Sanchez, Stefanie Roos, Patrick McCorry, and Arthur Gervai
论文总结了不同的第二层解决方案，并将为任何从事此主题工作的人提供有用的参考。
安全计算
通信高效（客户端辅助）安全两方协议及其应用
作者：Satsuya Ohata and Koji Nuida
本文专注于基于共享秘密（SS）的MPC，比传统混淆电路更快。大多数基于SS的MPC的主要问题是所需的通信轮数，这产生了显著的网络延迟。这使得MPC在WAN设置上部署不切实际，这似乎是MPC的反目标。作者专注于减少通信轮数，以便基于SS的MPC可以部署在WAN上。
insured MPC：具有财务惩罚的高效安全计算
作者：Carsten Baum, Bernardo David, and Rafael Dowsley
在关于MPC安全属性的演示中，作者解释说传统工作主要关注MPC的正确性和隐私性，但缺少某些属性。MPC的安全性还依赖于公平性（如果对手获得输出，每个人都获得）、可识别中止（如果对手中止，每方都知道谁导致）和公共可验证性（任何第三方可以验证输出是否正确计算）。因此，作者提出了具有可组合性保证的公共可验证同态承诺方案的构建。
星型网络中第k大元素的安全计算
作者：Anselme Tueno, Florian Kerschbaum, Stefan Katzenbeisser, Yordan Boev, and Mubashir Qureshi
在这里，作者提出了一种协议，当多方持有私有整数时（例如，比较员工工资而不透露工资）查找第k大元素。主要思想是在安全多方计算（SMC）中使用服务器；服务器旨在帮助协议而不访问私有信息。
密码学
Zether：迈向智能合约世界的隐私
作者：Benedikt Bünz, Shashank Agrawal2, Mahdi Zamani2, and Dan Boneh
Zether利用zk-proof允许私有资金转移。这是一个热门话题；我们之前从事过Aztec，它提出了类似的解决方案。虽然bulletproof库是开源的，但智能合约似乎是闭源的。
BLAZE：隐私保护应用的实用基于格的盲签名
作者：Nabil Alkeilani Alkadri, Rachid El Bansarkhani, and Johannes Buchmann
本文提出了一种后量子盲签名模式。Blaze旨在改进现有模式的两个当前限制，即它们要么太慢，要么签名太大。
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