INT:斯坦福大學 CS251(加密貨幣與區塊鏈技術) 2021 期末考試題 看看你能得多少分？_LIF

編譯：TechFlowintern

根據斯坦福榮譽守則的明文規定和精神，我在這次考試中既沒有得到任何幫助，也沒有提供任何幫助給別人。

本考試包含6個問題，共計100分。

你需要在規定時間完成考試。

請在Gradescope(D5GKRX)上作答。??

回答問題請簡明扼要。

問題1.宏觀問題。

A)→請簡要回答為什么Rollup系統將所有交易都存儲在鏈上？如果交易數據丟失，而其他地方又沒有備份，那將會怎么樣呢？

B)→請看以下Solidity代碼:

pragmasolidity^0.8.0;

contractERC20isIERC20{

mapping(address=>uint256)private_balances;

eventTransfer(addressindexedfrom,addressindexedto,uint256value);function_transfer(addresssender,addressrecipient,uint256amount){emitTransfer(sender,recipient,amount);

}}

假設該代碼部署于兩個契約中：一個地址為X的契約和一個地址為Y的契約。以下的哪個選項可以在契約X中讀到_balances的狀態？圈出正確的答案。

A?合同ERC20中地址X處的_transfer()函數中的代碼

B?合同ERC20中地址為Y的_transfer()函數中的代碼

C?使用etherscan.io的終端用戶

C)→繼續上一題，下面哪一個選項可以在函數_transfer()被撤回時，讀取日志項Transfer的發出?請圈出正確的答案。

A在ERC20合同中定義的地址為X的getBalance()函數中的代碼

B在ERC20合同中定義的地址為Y的getBalance()函數中的代碼

SBF父母自2023年起將不在斯坦福大學任教:金色財經報道，前FTX首席執行官Sam Bankman-Fried（SBF）的父母將從2023年開始不在斯坦福大學任教。

據悉，SBF父親Joseph Bankman自1988年以來一直在斯坦福大學法學院任教，他原計劃在該校繼續教授稅收政策法律課程，但據相關公告顯示該課程已取消；SBF母親Barbara Fried也是斯坦福大學的法學教授，自1987年以來一直在該校任教，目前已經沒有出現在斯坦福大學的講師名單中，不過Barbara Fried表示她離開斯坦福“與其他任何事情無關”。（sfstandard）[2022/12/9 21:33:34]

C使用etherscan.io的終端用戶

D)→當兩個以太坊交易txi和tx2被同時提交時，將交易?txi的maxPriorityFee設置為y,交易tx2的maxPriorityFee設置為2y，請問tx2一定要在txi之前在chain上執行嗎?請給出答案并論證。你可以假設txi和tx2的maxFee都大于baseFee+maxPriorityFee。??

E)→?Alice想從經銷商Bob那里買一輛車。她發送1個比特幣到Bob的比特幣地址。Bob等待一個交易，這個交易中其1，輸入來自Alice的地址，其2，其中一個輸出是綁定到Bob地址的UTXO，價值1BTC。只要鮑勃在比特幣區塊鏈上看到這筆交易，他就把鑰匙給Alice，然后Alice就可以把車開車走了。這樣安全嗎?Alice能免費得到那輛車嗎?如果可以，請解釋原因。如果不可以，請解釋Bob應該如何做來確保他被支付。

F)→Alice有一臺型號為Y的全新特斯拉。她現在就可以以此為抵押物在Compound系統做貸款嗎？如果是，請解釋怎么做，如果不可以，請解釋為什么。

問題2.Byzantinebroadcast.

假設有n方，而且n>3,其中一方被指定為是sender.Sender有比特b∈{0,1}.brodacast協議是指各方向對方發出信息，而且最終每一方都輸出一些比特bi，這里的i可以是1，....,n或者為0.

我們認為協議具有一致性，即對于每兩個誠實方來說，如果一方輸出b，另一方輸出b'，則b=b'。

斯坦福大學與國際電信聯盟發起數字貨幣全球倡議:斯坦福大學與國際電信聯盟（ITU）聯手發起了數字貨幣全球倡議（DGCI），主要目標是研究由技術架構、安全、央行數字貨幣和其他數字貨幣的監管和政策帶來的技術影響和挑戰、數字貨幣技術趨勢以及與金融包容性等方面。DGCI下成立了三個工作組，以推動數字貨幣的標準化和創新性應用，解決基礎架構、安全性和信任。第一個小組負責架構、交互性要求、使用案例（AIRU）。第二個小組負責政策和治理（PG）。第三個小組負責安全和保證（SA）。（Forbes）[2020/7/30]

我們認為協議是有效的，即如果發送方是誠實的，則所有誠實方的輸出等于發送方的輸入比特b。?

我們認為協議具有普遍性，即當某個誠實方輸出一個比特時，那么最終所有的誠實方都輸出一個比特。

一個reliablebroadcastprotocol(RBC)是滿足以下三個特性的廣播協議。我們假設存在一個公鑰基礎設施(PKI)，這意味著每一方都有一個秘密的簽名密鑰，并且每一方都知道另一方的正確的公開簽名驗證密鑰。

在同步網絡中，考慮以下廣播協議:

步驟0:Thesendersendsitsinputbitb(alongwithitssignature)toallotherparties.Thesenderthenoutputsitsbitbandterminates.Sender向其他所有協議方連同其簽名一起輸入比特b，然后輸出比特b并終止。

步驟1:每個非發送方i向其他非發送方反饋其從發送給方聽到的信息，該信息被附加了i的簽名。如果其未聽到任何發送方的消息，則在這一環節什么都不做。同樣地，如果發送方的信息是畸形的，那非發送方在這一環節仍然什么都不做。畸形的信息包括發送者的簽名無效，或者該信息并被單獨比特。

步驟2：每個非發送將其收到的所有信息收集起來，最多到n-1的消息,其中最多一條來自步驟0的發送方，和最多1條來自步驟1中的每一個非發送方non-sender方。如果有兩個由發送方收到消息包含一個有效的簽名,但比特相反(即,在一個簽名的消息中，比特為0，在另一個簽名的消息中，比特為1)，那么發送方是不誠實的，那么非發送方輸出0并終止協議。相反，發送方發送的所有正確簽名的比特都是相同的，那么非發送方輸出該比特。如果非發送方沒有收到任何消息，則不輸出任何內容。

斯坦福大學建立區塊鏈研究中心:據ccn消息，斯坦福大學計算機系建立了區塊鏈研究中心，以促進對這一新興技術領域的研究和開發實踐。斯坦福大學區塊鏈研究中心是一個為期五年的研究項目，由多個加密貨幣組織資助，包括Ethereum基金會、Protocol Labs、OmiseGo、DFINITY Stiftung、Interchain Foundation和加密貨幣對沖基金Polychain Capital。斯坦福大學工程學院的密碼學和計算機安全專家Boneh表示，“區塊鏈技術對于在全球開展各項業務將變得越來越重要，斯坦福應該走在改進、應用和理解這項技術的前沿。”[2018/6/24]

針對以下問題，描述一次攻擊，或解釋為什么沒有受到攻擊。

A)???假設最多只有一個不誠實方，協議是否仍具有一致性???

B)???假設最多只有一個不誠實方，協議是否仍具有有效性？

C)???假設最多只有兩個不誠實方，則表明協議不具備一致性。

D)????假設最多有兩個不誠實方，協議是否具有有效性？

E)????對于任何數量的不誠實方，協議是否具有普遍性？

問題3:Automatedmarketmaker(AMM).

你作為UniswapV2的流動性提供者，為DAI/ETH池貢獻5個ETH即5000個DAI。假設1個DAI值1美元，那么你的出資總額為1萬美元。

A)???幾個月后，1個ETH的價格上升到2000DAI。在DAI/ETH池適應這個新的匯率穩定下來以后，您決定撤回作為流動性提供者的全部份額。假設系統不收費(?=1)，你會收到多少ETH和DAI?

B)???如果你自己持有你的5ETH和5000DAI，你的資產現在將價值15KDAI，獲取了5000DAI的利潤。在這幾個月里，作為UniswapV2的流動性提供者，與“自己持有”策略相比，你經歷了什么損失?將損失以美元的絕對值表示，假設1DAI=1USD。這被稱為暫時性損失，盡管在這種情況下，這種損失是相當永久性的。

C)???如果您因擔任UniswapV2的流動性提供者而損失了x美元，UniswapV2是用部分計算x的，那么這些資金流向了哪里？具體來說，就是誰在這個過程中獲得了x美元？

以太坊基金會和OmiseGO等六家機構贊助斯坦福大學區塊鏈研究中心:據trustnodes消息，斯坦福大學開設了一個新的區塊鏈研究中心，Ethereum Foundation（以太坊基金會）、Protocol Labs、Interchain Foundation、OmiseGO、DFINITY Stiftung和PolyChain Capital將提供未來五年內部分資助。[2018/6/21]

D)????現在讓我們轉向使用UniswapV2交易。假設Bob使用DAI/ETH池將DAI兌換成ETH進行大型交易。交易完成后，DAI/ETH池中的DAI金額比之前略高，而ETH的金額則略低。因此，DAI/ETH?池中的資產比率有點偏離其平衡點。

套利者Alice發現了這個機會，并希望在反方向發行一個交易，以重新平衡資金池。她旨在從這筆交易中獲利，所以希望確保她的交易在Bob交易后被立即執行。這種策略被稱為“尾隨”。

那么Alice如何能實施尾隨計劃呢？請提出可以使Alice的交易在Bob之后可以有合理機會被立即被執行的方法。

E)?????假設10個不同的套利者，為捕獲Bob的交易創造的套利機會，在同一時間執行了相同的尾隨操作策略。他們都使用了你在(D)部分中所描述的相同機制，那么這10個中的哪一個會獲勝呢？??

問題4.?:Hashmasks重入缺陷

在第8課和第3節中，我們討論了堅固重入缺陷。在這個問題中，我們將看一個有趣的現實世界的例子。考慮下面16384個NFT中使用的穩固代碼片段。通過撤回此NFT合約上的mintNFT函數，用戶一次最多可以聲明20個NFT。您可以假設所有內部變量都由構造函數正確初始化。

functionmintNFT(uint256numberOfNfts)publicpayable{

require(totalSupply()<16384,"Salehasalreadyended");

require(numberOfNfts>0,"numberOfNftscannotbe0");

require(numberOfNfts<=20,"Youmaynotbuymorethan20NFTsatonce");require(totalSupply().add(numberOfNfts)<=16384,"ExceedsNFTsupply");require(getNFTPrice().mul(numberOfNfts)==msg.value,"Valuesentisnotcorrect");

斯坦福大學應用密碼學小組提出可減少區塊鏈數據的方法:斯坦福大學(Stanford University)應用密碼學小組(ACG)提出了一種可以大幅減少區塊鏈數據的方法，數據大約可以被減少10倍，希望實現比特幣和其他加密貨幣的高效交易。[2017/11/21]

for(uinti=0;i<numberOfNfts;i++){

uintmintIndex=totalSupply();//getnumberofNFTsissuedsofar????

_safeMint(msg.sender,mintIndex);//mintthenextone

}}

function_safeMint(addressto,uint256tokenId)internalvirtual{

//MintoneNFTandassignittoaddress(to).

require(!_exists(tokenId),"ERC721:tokenalreadyminted");

_data=_mint(to,tokenId);//mintNFTandassignittoaddressto

_totalSupply++;//incrementtotalSupply()byone

if(to.isContract()){

//ConfirmthatNFTwasrecordedproperlybycalling

//thefunctiononERC721Received()ataddress(to).

//Theargumentstothefunctionarenotimportanthere.

//IfonERC721Receivedisimplementedcorrectlyataddress(to)then

//thefunctionreturns_ERC721_RECEIVEDifalliswell.

bytes4memoryretval=

IERC721Receiver(to).onERC721Received(to,address(0),tokenId,_data);

require(retval==_ERC721_RECEIVED,"NFTRejectedbyreceiver");

}}

讓我們證明_safeMint根本不安全。

A)????假設已經鑄造了16370個NFT，那么總供給=16370。請解釋惡意合同如何導致超過16384個NFT被偽造。攻擊者最多可以造出多少個NFT？

提示：如果在呼叫地址收到的OneRC721是惡意的，結果會怎樣？請仔細檢查鑄幣回路，并考慮重入缺陷。

B)????假設現在總供給的價值是16370，請寫出實施對部分進行攻擊的惡意Solidity合約代碼。

C)????你會在前一頁的代碼中添加或更改哪一行Solidity來防止你的攻擊?請注意，單個交易不應該鑄造超過20個NFT。

問題5.?比特幣問題.

A)???LightningNetwork協議的好處是無需向比特幣網絡發布交易即可執行支付。LightningNetwork支付最終會完全取代所有的比特幣交易，使區塊鏈變得不必要嗎?

B)???回顧而知，比特幣交易有一組輸入地址和一組輸出地址。通常，每個輸入地址預示著整個交易可(不包括簽名)授權支付。此簽名類型被稱為SIGHASH_ALL。

相反，假設使用每個輸入地址的密鑰來簽名整個Txin(交易的輸入部分，不包括簽名)，而不簽名其他任何內容。也就是說，Txout(交易的輸出部分)沒有簽名。(該簽名類型稱為SIGHASH_NONE)。

一旦交易提交給比特幣網絡后，對于使用SIGHASHNONE方法的交易，礦工是否可以從其輸入的地址中竊取資金?如果可以，請解釋如何竊取;如果不可以，請解釋原因。

C)???如果有人在只有ECDSA公鑰的情況下，發現了一種方法來偽造ECDSA簽名的任意消息，比特幣會受到怎樣的影響?假設偽造一個簽名需要30分鐘且不能加速。

問題6.:Tornado現金

在第14講中，我們講了TornadoCash攪拌機。回想一下，Tornado現金合同需要存儲一個大的nullifiers,列表，每次從樹中提取一個nullifiers,。在合同撤銷期間，合同需要確保被撤銷的票據的nullifiers,不在已撤銷的nullifiers,清單中。如果是，合同將這個nullifier添加到集合中。Tornado現金合同將其實現為一個映射:

mapping(bytes32=>bool)publicnullifierHashes;

在撤銷過程中，合同應驗證所提供的zk-SNARK證據，如果合同有效，則應:

bytes32_nullifierHash;//nullifierofnotebeingwithdrawnrequire(!nullifierHashes,"Thenotehasbeenspent");nullifierHashes=true;

A)???假設從樹中成功提取了k。考慮一個礦工正在驗證以太坊交易。作為k的函數，這個礦工需要分配多少存儲空間來存儲nullifierhash映射?你可以假設除了這個nullifierhash映射之外，Tornado合同不需要其他長期存儲。

B)???如果我們能將撤銷的nullifierSk在鏈外存儲起來，比如儲存在云端，那就更好了。Tornado契約將只存儲針對當前nullifierSk集合的一個短提交。當撤回withdraw函數時，用戶將向該函數提供所有當前參數，此外，用戶還將提供：

一個證明π，即撤回的硬幣的nullifiernf?不在提交的nullifier集合中，即nf?Sk，而且

Tornado合同能夠計算更新的nullifier集合提交的足夠的信息Sk+1：=SkU{nf}

該合約將驗證π的證明nf??Sk，并計算出對Sk+1的提交，并用更新后的對Sk+1的提交替換當前對Sk的提交。

有幾種數據結構提供了這些功能，比如Sk的提交是一個32字節的哈希值，而π證明只包含2個32字節的哈希值。此外，這個簡短的證明使Tornado合同能夠計算Sk+1的短期提交。通過改編第7講中介紹的MerklePatricia樹可以得到一個例子，但我們將把這個問題留到以后來解決。

雖然這種方法將大大減少合同存儲矩陣的大小，但只有當它將減少撤回提取函數所需的燃料時，才值得實現。考慮以下的燃料成本:

寫入存儲數組中的零項:20K燃料

寫入存儲數組中的非零項:5K燃料,

calldata(包含參數函數的字節數組):每字節16個燃料

假設我們只計算上面列出的三項所消耗的燃料。當撤回當前的執行時，這一改變將節省的燃料價值k是多少？回想一下，證明π是32×2［log2k]字節，其必須作為提取函數撤回call-data的一部分提供。

C)???回想一下，Tornado現金提供了一個合規工具，可以讓用戶去匿名化他們的硬幣:該工具生成一個文件，將用戶的存款與特定的撤回聯系起來。在交易所接受該資金前，該文檔可能需要提交給集中式交易所(如Coinbase)。

假設n個人將一枚硬幣存入一個Tornado池，那么這個池的匿名性設置為n(假設n=1000)。此后，所有的n個人將他們的硬幣取出到n個新的以太坊地址中(每個新地址都有一個硬幣)。觀察者無法判斷哪個新的以太坊地址對應于這n個人中的某一個，因此匿名集的大小為n。

但是，假設有n-1人使用合規工具并將結果文檔發送到Coinbase。這對于最后一個希望擁有私人地址的人的隱私意味著什么?

課程鏈接：https://cs251.stanford.edu/

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