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。
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。
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。
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。
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。
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。
DeFi 概念板块今日平均跌幅为2.92%:金色财经行情显示，DeFi 概念板块今日平均跌幅为2.92%。47个币种中7个上涨，40个下跌，其中领涨币种为：COMP(+8.97%)、TRB(+5.94%)、LEND(+4.93%)。领跌币种为：BZRX(-12.64%)、DMG(-11.28%)、SUSHI(-9.66%)。[2020/12/18 15:38:09]
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。
金色财经合约行情分析 | 主流币价格反复，DeFi板块普涨:据火币BTC永续合约行情显示，截至今日18:00（GMT+8），BTC价格暂报11587美元（+0.95%），20:00（GMT+8）结算资金费率为0.010000%。
BTC今日最高至11600美元，价格有所反复。根据火币交割合约数据，BTC当季合约成交额大幅下降，持仓量持续下跌，精英多头占比略减，当季合约正溢价继续下降。主流币震荡期间，DEFI板块出现普涨行情，LINK大涨市值超过BCH，其他币各有表现。
USDT于火币全球站OTC的报价为6.91元，溢价率为-0.44%。[2020/8/13]
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。
声音 | Vitalik：Libra 短期不足以影响以太坊 DeFi 生态 传统领域并非以太坊强项:以太坊创始人 Vitalik Buterin 在回答“Facebook 区块链项目 Libra 会影响以太坊 DeFi 生态吗？”时表示，他认为短期内不会有太大影响，毕竟 Libra 明年才会推出，推出后也只是发布代币，再往后才会推出智能合约。而目前以太坊的 DeFi 的规模已经相当大，而且在这两年只会越来越壮大，以太坊的生态也会有更多方向的发展。如果 Libra 与以太坊架起桥梁，以太坊也会进行相应开发，让 Libra 用户进入以太坊的生态。总体来说，参与 Facebook 的 Libra 生态成员的类型自然相对保守，因此他们会在 Libra 生态中搭建传统的设施，而这并不是以太坊的强项。[2019/6/29]
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
郑重声明： 本文版权归原作者所有， 转载文章仅为传播更多信息之目的， 如作者信息标记有误， 请第一时间联系我们修改或删除， 多谢。