為什么Polkadot的GRANDPA協議不夠安全？_RAN:AND

本文將討論Polkadot為解決拜占庭容錯問題而提出的共識協議——GRANDPA協議。在本文中，我們默認讀者已經熟悉拜占庭容錯問題，所以我們將直接介紹Polkadot的GRANDPA協議是如何解決拜占庭容錯問題的。首先，我們將簡潔明了地介紹GRANDPA協議的主要內容。然后，我們將討論可能導致GRANDPA協議失效的攻擊方式。最后，我們會就如何解決上述安全漏洞，提出可能的解決方法。

概率確定性與可證明確定性

經由Casper FFG（Friendly Finality Gadget）協議啟發，GRANDPA是一種新的、拜占庭容錯的(BFT)、確定性工具的（Finality Gadget）共識協議。確定性工具（Finality Gadget）是一套經由一定提議機制而最終確定一條區塊鏈上內容的機制。由“確定性工具”最終確認的鏈上內容，具有最終性，即不可逆。

Mark Cuban：Ripple案裁決表明并非所有買家都應被歸類為投資者:7月23日消息，在與Coinbase首席法務官Paul Grewal的討論中，億萬富翁Mark Cuban表達了他對美國SEC的不同意見，稱Ripple最近在與SEC法律斗爭中取得的勝利證明，并非所有買家都應該被歸類為投資者。根據Cuban的說法，證券的唯一目的是作為一種證券，這強調了在中心化和去中心化交易所購買的加密資產之間的區別。他認為，分析區塊鏈交易揭示了代幣的效用及其在投資目的之外的作用。

他在推特上表示，SEC還在文件中把每個買家都稱為投資者。事實并非如此，Ripple說得很清楚。證券只有一個目的，那就是成為證券。對于DeFi或CEX的買家來說，不可能知道買家為什么購買。但是可以查看區塊鏈并獲悉基于代幣效用的交易。

作為回應，Grewal將SEC的監管方式與Abraham Maslow提出的“如果你只有一把錘子，那么一切看起來都像釘子”的概念進行了比較。此外，支持Ripple的律師John Deaton表示同意Cuban的說法。[2023/7/24 15:53:59]

正如Polkadot Wiki上所說：“那種運行純粹中本聰式POW共識協議的區塊鏈，只能達到概率確定性并完成最終共識。”與之相對，像GRANDPA或Casper FFG之類擁有確定性工具機制的協議，則可以為我們提供更強大的保證，稱為可證明確定性。GRANDPA的確定性工具機制帶來的可證明確定性，保證了經過一定共識機制運作之后，那些被最終確認的區塊里的內容將永不可逆。

破產法官：Celsius應在3月底之前繼續擁有制定退出破產計劃的專有權:金色財經報道，破產法庭法官Martin Glenn周三裁定，Celsius Network 應在 3 月底之前繼續擁有制定退出破產計劃的專有權。Glenn法官表示，在準備與新公司 NovaWulf 建立新的回收公司的交易方面取得了足夠的進展。紐約南區法院被告知，同意這項交易可能意味著該加密貨幣貸款機構在6月底前退出破產保護。

Glenn表示，我將批準所請求的獨家經營權延期。Celsius 已經能夠填寫交易的細節，并且不會在此期間消耗客戶資金，該計劃將提交給債權人以供批準。截至周二，已經有1770萬美元從托管賬戶中提取，還有350萬美元正在提取中，占合格用戶的60%，按價值計算占80%。[2023/3/9 12:50:27]

Polkadot的GRANDPA

于佳寧：FTX大崩潰后，我們可以更加信任去中心化:金色財經現場報道，由Coinlive、Beosin和FOMO Pay主辦在新加坡舉行的“在動蕩的行業中討論數字資產的未來”活動中，火大教育校長于佳寧博士發表了第一個主題演講。他就“數字資產的趨勢和周期”這一主題分享了他的觀點。他談到了Web3和元宇宙的黃金時代。Web3是繼Web2（移動互聯網）之后的一個新的“第二曲線”，目前的非連續性創新的窗口期是創新創業的黃金時代。同時，他還列舉了元空間應用的七個要素，包括數字空間和數字建筑、VR/AR和沉浸式體驗、元人（數字人）、NFT和數字藏品、數字身份和化身、CBDC和DeFi以及數字孿生。數字資產是未來智能經濟的基礎，正如移動支付給各行各業帶來了巨大改變，數字資產和區塊鏈有望將信息流、資金流、實物流融為一體，實現“三流合一”。他表示，對他來說，數字資產的前景是積極的，特別是在FTX的大崩潰之后，去中心化的服務將有更大的發展空間，也更值得我們信任。[2022/11/25 20:46:06]

Polkadot，是通過一個提名權益證明（NPoS）系統，將BABE用作其區塊生成機制的（BABE，即著名的Blind Assignment for Blockchain Extension，即區塊鏈擴展盲分配）。這個系統使用提名權益證明機制（NPoS），顧名思義，這個系統會通過一個提名過程選出驗證者。在這個區塊鏈系統中，為了從一個普通的參與者變成一個提名者，參與者需要先將其代幣作為抵押品。這之后，這個升級為提名者的參與者，就可以提名他/她認可的節點作為驗證者了。當被他/她提名的驗證者偏離協議，他/她抵押的權益就將被削減，作為懲罰；相反，當被他/她提名的驗證者遵守協議時，他/她也會獲得報酬，作為獎勵。另外值得一提的是，在這個區塊鏈系統中，當選了的驗證者在共識協議中的投票權是同等的。

美股期貨悉數轉漲，道指期貨漲0.28%:9月22日消息，美股期貨悉數轉漲，道指期貨漲0.28%，標普500指數期貨漲0.13%，納指期貨漲0.06%。此前標普500指數期貨和納指期貨均跌1%。[2022/9/22 7:13:50]

有了GRANDPA（GHOST-based Recursive Ancestor Deriving Prefix Agreement）作為它的確定性工具機制，Polkadot的中繼鏈包含兩個不同的協議，分別對應兩種不同類型的網絡。我們要討論的是第一個協議。這個協議對應的網絡，是部分同步的，并且最多可以有1/3的參與者是惡意的。我們生活中遇到的網絡，通常都是部分同步的。這是一個分布式系統的專業術語，簡而言之，是指：網絡在大多數情況下是同步的，當網絡不同步時，經過一定時間，也會回到同步的狀態（同步也是分布式系統的專業術語，這個可以暫時理解成日常用語里的“同步”）。

TAC已經完成Web3.0T錢包3.0版本升級:據官方消息，MetaThaicoin（TAC）早在2021年12月已經完成自主研發Web3.0錢包，剛剛宣布已經完成Web3.0錢包的3.0升級，將會在8月4日推出，可在Google Play上下載使用，8月14日可在Apple Store上下載使用。

據悉，TAC致力于打造元宇宙生態，T錢包就是在TAC的元宇宙中的入口。TAC生態的所有應用“INSURANCE，NFT，GAME，DAO，DEFI，ENS，SWAP，DEX”都可以通過錢包一鍵登入。[2022/8/1 2:51:32]

關于GRANDPA，值得注意的是：1）只有被確定性工具機制最終確認的區塊能影響區塊的生成  2）可以同時為不同高度的多個區塊投票，這與Casper FFG不同。

本文只討論Polkadot的第一個協議。它專為部分同步網絡設計，不能容忍網絡分區或DoS攻擊。另外值得注意的一點是，該協議假定在未知時間GST之后，網絡變為同步。

每個參與者都存儲一個由BABE產生的區塊樹，這個區塊樹的根區塊是創世塊。參與者可以對樹上的一個區塊投票。如果一個區塊B獲得X票，X票包括了B自己和B的子孫節點的所有票。然后，?-GHOST函數g（S）返回獲得票倉S里絕對多數的區塊中區塊高度最大的那個區塊，記作B。

然后，區塊作者著手確定這個區塊B在票倉S中獲得絕對多數的可能性。GRANDPA協議的論文《Byzantine Finality Gadgets》這樣定義：“我們說，如果至少有2t + 1張票是超額投票（即一個投票者投了多于一張票）或者投給了除B子孫區塊的其他區塊，那么區塊B在票倉S中占據大多數是不可能的；否則，區塊B在票倉S中獲得絕對多數是可能的。”此外，論文還指出，“一個區塊B在一個票倉S里獲得絕對多數是可能的，當且僅當存在一個容錯票倉T，T是票倉S的子集，并且區塊B在票倉T中占絕對多數。”

這個協議在實踐中會出現以下的幾個問題：

如果我們假設區塊B和C不一致，而t個惡意投票者加1個誠實投票者投票給了B，2t個誠實投票人投給了C，那么根據上述定義，B得到絕對多數是可能的。然而，因為誠實的投票人不會超額投票，所以票倉S里不總是有一個子票倉T使得T里有絕對多數。這就使得GRANDPA無法實現活躍性保證。接下來，我們將詳細介紹這種情況。

假設我們保持相同的情況，以B和C作為在某個回合r中產生的兩個子區塊-也就是說，BABE在此回合經歷一個分叉，并且結果產生了兩個子塊B和C。

在第r輪，t + 1個投票者（所有t個惡意投票者+ 1個誠實投票者）投票給B，其余2t誠實投票者投票給C。因此，對每個投票者i，我們的g（）函數都會從前一個回合的estimate，E_ {r-1，i} [ E_{r,v} 表示投票者v在r輪的一個estimate，這個estimate包含了所有本可以在r輪最終確定卻實際上沒有被最終確定的區塊的信息，詳見論文《Byzantine Finality Gadgets》] 中輸出一個向B、C的一個祖塊。相應地，每個參與者都預先承諾（pre-commit）該祖塊。（值得注意的是，即使是網絡上誠實的節點，也可能由于網絡延遲或異步而出現這種分裂的投票結果。一個誠實節點可以首先接收到區塊B，因此它投票給B。其他誠實節點首先接收到C，因此他們投票給C。）

現在，每個投票者i估計從第r-1輪的E_ {r-1，i}來的祖塊可能是哪個塊。由于C_ {r，i} [ C_ {r，i}表示參與者i在r輪收到的所有預先承諾（pre-commits）] 可能導致E_ {r，i}的任何子級得到多數投票，因此回合r無法完成，整個共識過程失敗。

即使可以通過修正GRANDPA中的語義定義來解決此處討論的問題，我們也可以類似地將在Tendermint協議的討論中提到的那些攻擊用于GRANDPA。最終，我們只能得出結論，GRANDPA協議在上述網絡中不安全。

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