Vitalik: 為什么「共享安全性」在跨鏈和跨rollup中如此重要？

原文作者：VitalikButerin

譯者注：隨著其他L1公鏈和L2的交易活動日漸增長，跨鏈和跨rollup的需求也大大增加。而這便使得橋接產生一種”反網絡效應“：當交易活動不多時網絡就會非常安全；當交易多起來了，風險就越大(因為攻擊動機大大超過攻擊成本)。那么跨鏈和跨rollup的安全性有什么區別？在本文中，Vitalik提出了“?共享安全性”(sharedsecurity)這一概念，并且基于此對各種跨鏈和跨rollup活動分安全等級。

當評估一條以某種方式“連接”到大型鏈的小型鏈時，大家最需要關心的一個問題是：

如果攻擊者能夠對小型鏈發起51%攻擊，這可以造成多大的損失？

這是一個非常現實和重要的問題，因為小型鏈往往比大型鏈小得多(就市值而言)。并且對于攻擊者來說，買下小型鏈51%的代幣(或至少51%的質押代幣)往往是相當可行的，尤其是當有大筆的橋接資產存在那條鏈上時(攻擊者能夠盜竊這些資產)。

如果小型鏈是一條“獨立的L1”，攻擊者可以盜走一切資產。他們可以制作一個非法編輯狀態的區塊，將所有代幣發送給他們，然后他們就可以通過橋接提走這些代幣，而且在大型鏈上不會產生任何驗證。

Vitalik Buterin于5個小時前再次向土耳其捐款地址捐贈99枚ETH:金色財經報道，據Etherscan數據顯示，北京時間2月11日13:49:23，vitalik.eth（Vitalik Buterin的以太坊地址）向被標記為Ahbap Yard?m/Earthquake Support的地址捐贈99枚ETH（約15萬美元）。目前，該地址ETH余額約為393枚ETH（約60萬美元）。

此前2月10日報道，Vitalik Buterin將231,481枚USDC轉至Gemini，并向土耳其賑災捐款地址捐贈1枚ETH。[2023/2/11 12:01:14]

如果小型鏈是一條“側鏈”，攻擊者同樣可以盜走一切資產，原因同上。然而，側鏈的安全性比完全獨立的L1要稍微好點。因為側鏈的區塊頭會發布在以太坊上，如此一來，如果以太坊回滾，側鏈也會回滾。這樣可以防止涉及以太坊51%攻擊的盜竊行為，然而不能阻止對側鏈進行51%攻擊。

如果小型鏈是一個“rollup”，攻擊者可以延遲交易，這可能迫使用戶不得不支付L1費用，但他們不能盜竊任何資產。這是因為其中有一個鏈上機制(欺詐證明或數據可用性證明)，可以驗證小型鏈上涉及攻擊者提款的事件是否都有效。

Vitalik：從多個來源確認烏克蘭加密貨幣捐贈地址是合法的:2月27日消息，針對此前烏克蘭官方推特宣布接受加密貨幣捐贈，以太坊創始人Vitalik表示從幾個來源得到一些確認它是合法的，并暫時刪除我的警告。[2022/2/27 10:18:31]

一些更特殊的例子：

如果小型鏈是一個?"plasma"，攻擊者可以延遲交易并且迫使用戶支付L1費用，但他們同樣不能盜竊任何資產。

如果小型鏈是一個"validium"，攻擊者可以永久地鎖定所有用戶的資產，但還是不能盜竊任何資產。Validium(如Starkware的ImmutableX)因此成為一個有趣的折衷方案。Validium沒有rollup那么“L2”，因為控制validium的人還是可以拒絕用戶訪問自己的資產并敲詐他們，但不管怎么樣validium還是比側鏈要安全得多。更重要的是，validium同時可以達到側鏈的可擴展性。

這就是我們所說的“共享安全”。如果你在小型鏈上持有資產并進行一些交易，那么和在大型鏈上做同樣的事情相比，你的資產是否一樣安全，還是沒那么安全？結論是：如果是在rollup或者plasma上，資產共享主鏈的安全性；如果在一個獨立的L1或是側鏈上，資產的安全性就比主鏈低得多；如果在validium上，其安全性就在這兩者間。

加密銀行Avanti計劃于10月營業并推出數字資產Avit:金色財經報道，加密銀行Avanti周四宣布其申請已于7月15日被懷俄明州銀行部接受，計劃于10月開始營業。此外還將推出由銀行發行的數字資產Avit。Avit是一種可編程的數字資產，只能由銀行發行，將被視為現金等價物。[2020/7/24]

還要注意的是，參考我在EF第七次AMA中提到的一些原因，很多東西實際上是對稱的：如果你持有ETC，那么你在一個基于ETC構建的ZKrollup上持有它比你在以太坊上持有封裝的ETC要好(盡管這個橋接是以太坊共識的一個完美的ZK-SNARK驗證器)。并不是說你需要盡可能地在最大的鏈上進行交易活動。而是說，你進行交易活動所在的區域與你所使用的資產最初發行的區域都屬于同一個“共享安全區”(sharedsecurityzone)。其中，“共享安全區”可以理解為”某條鏈”，并且所有其他鏈(如rollup)的安全性最終都由該鏈提供保障。

Vitalik在EF第七次AMA中的相關回答如下：

我之所以對多鏈的區塊鏈生態系統保持積極態度(確實有一些獨立的社區具有不同的價值觀，對于它們來說，獨立發展好過全部都就同一件事情的影響力而爭奪)，而對跨鏈應用保持消極態度，一個關鍵原因就是橋接具有根本性的安全限制。

聲音 | 江卓爾：分片提升容量難度大時間長 故而Vitalik提出使用BCH或者ETC作為以太坊數據層:7月25日消息，萊比特礦池CEO江卓爾表示，分布式系統（去中心化系統）有一個不可能三角，稱為分布式系統CAP定理，指的是在一個分布式系統中，Consistency（一致性）、 Availability（可用性）、Partition tolerance（分區容錯性），三者不可兼得。Vitalik提出用分片方法提升容量，但分片方法的難點是一致性，也就是CAP中的C，Consistency（一致性），這個是一個要挑戰不可能三角的開發，所以開發難度很大，時間長，所以Vitalik才提出使用BCH或者ETC作為以太坊數據層的短期方案，來解決ETH的燃眉之急。[2019/7/25]

為了理解為什么橋接具有這些限制，我們需要看看區塊鏈和橋接的各種組合是如何抵御51%攻擊的。很多人都有這樣的心態：“如果區塊鏈受到51%攻擊，整個系統就會崩潰，所以我們需要花費所有力氣來預防51%攻擊，哪怕是一次也不允許。”我非常不同意這種想法；事實上，區塊鏈即使在受到51%攻擊后，也能維持許多保證，而維持這些保證非常重要。

非營利組織“機器情報研究所”接受加密貨幣捐贈 收到Vitalik Buterin763,970美元的捐贈:非營利組織“機器情報研究所”(Machine Intelligence Research Institute)最近發布了一份籌款統計數據，顯示了對加密貨幣社區的大力支持。該機構是一家非盈利組織，負責調查與人類高級人工智能(AI)相關的安全問題。他們在2017年的年度募款活動籌集了250多萬美元，是125萬美元目標的兩倍多。非營利組織透露，在這次籌款活動中捐贈的資金有66%(大約166萬美元)是用加密貨幣(主要是比特幣和以太坊)進行的。事實上，最大的捐贈是在籌款活動結束的時候，從Vitalik Buterin那里獲得了價值763,970美元的捐贈。Vitalik的捐贈是迄今為止研究機構在所有籌款活動中所收到的第三大捐款。[2018/2/22]

舉個例子，假設你在以太坊上持有100枚ETH，當以太坊受到了51%攻擊時，一些交易會被審查和/或被撤銷。那么無論發生什么，你依然擁有那100枚ETH。即便是發起51%攻擊的黑客也無法提議一個搶走你的ETH的區塊，因為這樣的區塊會違反協議規則，所以會被網絡拒絕。即使99%的算力或質押份額想要發起攻擊來搶走你的ETH，每個運行節點的人都只會跟隨剩下的1%，因為只有它們的區塊遵循協議規則。更普遍地說，如果你在以太坊上有一個應用，那么通過發起51%攻擊可能會在一段時間內審查或回滾應用的交易，但最終獲得的是一致的狀態。如果你持有100枚ETH，然后在Uniswap上將之換成32萬枚DAI，那么就算區塊鏈以某種瘋狂的方式被攻擊了，最終你還是會獲得一個合理的結果：要么還是持有100枚ETH，要么得到那32萬枚DAI。也就是說，兩者都沒有獲得(或兩者都獲得)的結果實際上違反了協議規則，是不會被網絡接受的。

現在，想象一下，如果你向Solana上的某個橋接轉100枚ETH并獲得100個Solana-WETH，隨即以太坊受到了51%攻擊。攻擊者在Solana-WETH封裝合約中存入一筆自己的ETH，然后等到Solana網絡上確認了這筆交易之后，就立即在以太坊網絡回滾存款交易。Solana-WETH合約現在不再可以完全恢復，也許你的100Solana-WETH現在只值60個ETH。即使有一個基于ZK-SNARK的完美橋接可以完全驗證共識，它仍然很容易受到這樣的51%攻擊。

因此，在以太坊上持有以太坊原生資產或在Solana上持有Solana原生資產總是比在Solana上持有以太坊原生資產或在以太坊上持有Solana原生資產更安全。在這個語境下的“以太坊”不僅指以太坊L1基礎鏈，還包括基于它構建的任何L2。也就是說，如果以太坊受到51%攻擊并且交易回滾了，Arbitrum和Optimism上的交易也會回滾。因此，即使以太坊受到51%攻擊，在Optimism和Arbtirum上持有狀態的“跨rollup”應用也能保證保持一致。而如果以太坊沒有受到51%攻擊，就沒有辦法分別對Arbitrum和Optimism進行51%攻擊。因此，持有在Optimism上發行然后在Arbitrum上封裝的資產依然非常安全。

然而當出現超過兩條鏈時，問題就比較嚴重了。如果有100條鏈，那么這些鏈之間會出現許多相互依賴的dapp。這時，哪怕對一條鏈發起51%攻擊都會造成系統性的風險，威脅到整個生態系統的經濟。這就是為什么我認為相互依賴的區域有可能與主權獨立的區域會緊密聯系(因此，許多以太坊網絡的應用之間相互密切聯系，許多Avax網絡的應用之間相互密切聯系等等；而不是以太坊網絡和Avax網絡的應用之間相互密切聯系)。

這也是為什么rollup不能直接“使用另一個數據層”。如果某個rollup將其數據存儲在Celestia或BCH或其他任何地方，但處理的是以太坊的資產，那么如果這一層受到了51%攻擊，用戶就完蛋了。就算Celestia的數據可用性采樣(DAS)可以抵御51%攻擊，實際上也并不能幫到你，因為以太坊網絡并沒有讀取這個DAS；相反，以太坊網絡讀取的是橋接上的信息，而橋接恰恰很容易受到51%攻擊。作為一個rollup想要為使用以太坊原生資產的應用提供安全性，必須使用以太坊數據層(對于任何其他生態系統也是如此)。

當然，我不會說這些問題會隨時出現。僅僅對一條鏈進行51%攻擊都很困難且成本高昂。然而，使用跨鏈橋接和上面的應用的用戶越多，問題就越嚴重。沒有人會為了盜竊100枚Solana-WETH去攻擊以太坊(或者說為了盜竊100枚Ethereum-WSOL去攻擊Solana)。但是如果橋接上有1000萬ETH或SOL，那么發起攻擊的動機就會更強，一些大型的資產池會使得這些攻擊更容易發生。所以跨鏈交易活動具有一種反網絡效應：當交易活動不多時網絡就會非常安全；當交易多起來了，風險就越大。

但這不會令上述分類產生變化；這只會讓分類更加廣泛，因為即時以太坊本身收到51%攻擊，這些安全方面的差異仍然存在。

一些更加具體的例子：

這是因為(Ethereum、Optimism、Arbitrum、ZkSync和rollup模式的StarkEx)在一個相同的”共享安全區“?中(因為后四者最終都由以太坊提供安全保障，或者至少在欺詐證明移除所有臨時的軟件后門程序而實現完全啟用之后，很快便如此)。但是Avalanche和EthereumClassic很顯然沒有與以太坊共享安全性，并且永遠也不會。

而在BSV上使用BSV也不安全(盡管兩者在同一個共享安全區，也就是它自己)，因為BSV是一條脆弱的PoW鏈，很容易被無聊的BTC/BCH礦工攻擊。并且BSV的區塊太大，令用戶無法驗證(且沒有任何計劃添加分片/ZK-SNARK/DAS技術來解決這個問題)。所以當有人對BSV進行51%攻擊時，攻擊者可以直接發起無效區塊，而用戶可能別無選擇，只能接受這些區塊。

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