在智能合約系統的設計中，一種常見的模式是要求客戶端在某個時間節點前採取某些行為；如果客戶端超過這個時間點（如，某個區塊高度）沒有響應，則智能合約（Smart Contract）會採取一些替代行動，而且通常來說是對逾時的客戶端不利的行動。本文源自 Ed Felten 的文章《Fighting censorship attacks on smart contracts》，由專欄作者 以太坊愛好者 編譯、撰寫及整理。
本文中，我的關注點是交互式 rollup 協議會用到的類似模式—— 由某一方提出「斷言（assertion）」，其他人如果覺得斷言有問題，可以在「挑戰窗口期」內提挑戰；如果挑戰期內沒有人提出任何挑戰，則這個斷言就會被視為有效的。
這種設計模式在實踐中會遇到的問題是審查攻擊（censorship attack）—— 攻擊者阻撓其他人在時間窗口內提出挑戰。在交互式 rollup 協議中，攻擊者可能會提出虛假的“斷言”，同時阻止其他人在窗口期發起挑戰，最終導致虛假的斷言反倒成為合法的。
我們也假設，攻擊者必須先投入一筆資金，一旦攻擊失敗，它會失去這筆錢；這樣一來，我們不需要讓系統被成功攻擊概率為零，而只要確保攻擊成功概率足夠小，就不會有人願意去嘗試攻擊整個系統。
下文，我會總結有關審查攻擊的知識，以及如何對抗審查攻擊，最後給出我對這種風險的看法。
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審查攻擊的類型
審查攻擊主要有四種：
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分叉：礦工串通（或被賄賂）棄置包含正常挑戰的區塊，並通過分叉，使另一條沒有包含任何挑戰的區塊鏈被接受。 -
閃躲：礦工密謀（或被賄賂）在出塊時不打包正常的挑戰。 -
干擾：攻擊者通過傳統的拒絕服務攻擊（DoS），使得其他人無法提出挑戰（無法發出包含挑戰的交易）。 -
速攻：攻擊者在很短的時間內提出大量的鏈上斷言，讓其他人來不及在時間窗口內對所有斷言進行檢查和挑戰。
我們一個一個分別討論。
分叉攻擊
分叉攻擊是指在工作量證明（PoW）區塊鏈上，攻擊者獲得大多數挖礦算力，並根據需求使用這些算力來孤立包含挑戰的區塊。
因為這類攻擊要求攻擊者控制絕大部分算力，所以很難發起——如果攻擊者能夠輕易獲得大部分算力，表示這條區塊鏈本身就有很大的問題。
或者換個角度想，一個能夠控制絕大部分挖礦算力的卡特爾，一方面會導致大家不信任他們所在的區塊鏈，另一方面，可能也會有比審查攻擊能更快從系統中榨出油水來的辦法。
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你可能會說，慢著！算力壟斷者可能並不會高調地聲張，只是偷偷摸摸地搞審查；如果攻擊者有能力這麼做，他們可能會在避免整個區塊鏈信譽受損的前提下，通過分叉進行審查攻擊。
這裡引出第一個問題：審查攻擊對於旁觀者來說，是否易於察覺？
為了證明分叉攻擊是顯而易見的，我模擬了分叉。假設攻擊者控制了60% 的算力，在前三十個區塊中，出現三條分叉鏈，長度分別是1、6、5；這和一般的區塊鏈完全不同。
壟斷算力
我又做了一次模擬，這次攻擊者控制55% 的算力，這時候一個較早期的分叉可長達48 個塊。根據簡單的數學模型預測，當壟斷了60% 的算力，則每2.5 塊會發生一次分叉，分叉導致的孤鏈平均長度為5 ；當壟斷了55% 的算力，則每2.2 塊會發生一次分叉，分叉導致的孤鏈平均長度為10。
可以看到，隨著壟斷的算力下降，分叉發生的頻率及孤鏈長度反而增加了；但無論分叉長短，它們的共同之處是（首塊共性）：在孤立分支上的首個區塊一定包含有效挑戰，而最終成為主鏈的分支則絕對不會包含這個挑戰——提出該挑戰的人一定會發現這點！
（攻擊者可能會試圖在更遠處進行分叉來避免首塊共性，但這會導致分支過長，而最終孤立的分支仍包含該挑戰。）所以審查攻擊一旦發生，就一定會被人發現。
我不知道你會怎麼想，但如果我發現區塊鏈中存在算力壟斷現象，而且壟斷者會時不時使用算力干擾應用層協議，我會感到非常擔憂。如果其他人也有這種疑慮，整個區塊鏈將不再被用戶所信任——任何51% 算力攻擊皆會導致這個結果。
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換言之，這種攻擊的問題並不是有人會審查你的應用層的交易，而是你所處的區塊鏈存在算力壟斷者，它可以為了利益不受約束地破壞規則。對於任何區塊鏈應用來說，不論TA 是否採用窗口期設計模式，只要出現了這種算力壟斷，就是毀滅性的打擊。
如果你所在的區塊鏈可能出現分叉攻擊，你應考慮轉移到其他區塊鏈。
閃躲攻擊
如果算力壟斷者不採用容易被發現的分叉攻擊，還有別的詭計嗎？
有的，就是閃躲攻擊。惡意礦工只要在出塊時，拒絕打包包含挑戰的交易就行了；只要確保挑戰窗口期內所產的區塊，都由惡意礦工產出，攻擊就能成功。
閃躲攻擊成功的可能性有多大？可以這麼解釋：當壟斷者控制的算力比例為 f ，挑戰窗口期為 n 個區塊，則攻擊成功率為 f n。
舉例來說，壟斷者控制了90%的算力，挑戰窗口期為50個區塊，則攻擊成功率為0.5 %（如果控制了95%的算力，攻擊成功率還要維持在0.5 %，則窗口期要增加為100個區塊）。
如果攻擊者要為攻擊失敗支付大量罰金——就像rollup 協議所設計的那樣——他們就不會肆無忌憚地攻擊；而且如果罰沒的錢能返給受害者，大家還會喜聞樂見這些未遂的攻擊。
所以應對閃躲攻擊的辦法是確保挑戰窗口期足夠長，使得攻擊成功概率低至用戶能接受的範圍；假設你能接受的攻擊成功率為 r ，攻擊者至多能控制 f 的算力，則安全的挑戰窗口期為 log(r)/log(f) 個區塊。
這個建議在現實中也是合理的；假設攻擊者能夠壟斷99% 的算力，要保證攻擊成功率低至0.1%，則挑戰窗口期至少要等於log(0.001)/log(0.99) = 687 個區塊，對於以太坊來說只需要不到三小時。
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干擾攻擊
在干擾攻擊情況下，攻擊者通過「傳統的拒絕服務攻擊」，來阻止其他人發出挑戰；也就是「以DoS 進行審查攻擊」。
干擾攻擊的問題是，攻擊者必須阻止“ 所有 ”可能提交挑戰的參與方，如果這些參與方足夠多，則干擾攻擊就很難成功。
對於攻擊者來說還有個壞消息是，其他利益相關方可能會暗中僱用監視者—— 一個暗中觀察協議運行的中間方，在參與者來不及或難以發出挑戰時介入，對無效的斷言發起挑戰。攻擊者沒辦法辨別這些潛伏的監視者，也就沒辦法對他們發起DoS。
綜上，對於攻擊者來說，干擾攻擊似乎不是個好選擇。
速攻
速攻指的是，攻擊者發布大量的斷言，使得其他人來不及在挑戰窗口期內檢查所有斷言。
任何的 rollup 協議都需要有防禦速攻的機制，其中一種方法是對提出斷言的頻率進行限制，保證協議在設定的挑戰窗口期內的任何時間點，全網都有足夠的能力去檢查待處理的斷言或挑戰。
這類機制會在一條rollup 區塊鏈上，針對智能合約的處理能力實施一種“速限手段” ——即使存在某個能快速提出大量斷言的人，他最終也不得不慢下來，確保其他正常參與者能跟上。
所以要衡量一個rollup 系統的可擴展性，其中一個很重要的指標就是它在保證安全的前提下的最大速度限制；速限指的是一個系統能安全處理事務的速率，而不是某個參與者能夠產出斷言的極限速率。
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總結
綜上所述，有三種審查攻擊能夠通過合理的設計或實踐來避免。
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防範閃躲攻擊：評估攻擊者的資源和風險承受能力，制定合理的挑戰窗口期。 -
防範干擾攻擊：自行僱用（或通過可信的權威方僱用）潛伏的監視者，當你出差池的時候這些監視者能夠代替你發起挑戰。 -
防範速攻：更細緻的設計rollup 協議。
關於分叉類型的審查攻擊則很難分析；因為某種程度上來說，成功的分叉攻擊會留下明顯的證據，證明該鏈上存在算力壟斷者，而這些算力壟斷者會更願意採取其他更快獲得收益的攻擊 —— 比如雙花。任何存在算力壟斷的區塊鏈都已經病入膏肓，那又何必為這種情況下的審查攻擊而操心呢？
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