ETH2.0:簡析波卡平行鏈與以太坊2.0架構設計異同_ETH2

來源：?談談區塊鏈

撰文：談國鵬，Ownbit創始人

前天晚上，波卡生態鏈項目Moonbeam和Ownbit進行了技術交流，期望未來Ownbit對波卡生態鏈進行更好地支持。Moonbeam也將競爭成為第一批波卡平行鏈。借著交流的機會，我對波卡平行鏈也有了更深的理解，遂成此文。

ETH2.0和波卡平行鏈是未來的兩個重要技術，他們雖分屬于兩個不同的重量級項目，但在設計上卻有驚人的相似。

波卡平行鏈

在波卡的設計里，有兩個重要的概念，一個是波卡平行鏈，另一個是波卡平行線程。理解這兩個概念是理解整個波卡生態的重要環節。

波卡平行鏈，故名思議，是與波卡主鏈平行的其他鏈。要成為平行鏈，需要占用波卡系統的一個插槽。波卡系統的插槽數量是有限的。波卡設計出了一套插槽拍賣的系統，通過出價拍賣獲得一個插槽有限的使用權。

安全公司：AurumNodePool合約遭受漏洞攻擊簡析:金色財經報道，據區塊鏈安全審計公司Beosin EagleEye監測顯示，2022年11月23日，AurumNodePool合約遭受漏洞攻擊。

Beosin分析發現由于漏洞合約的changeRewardPerNode函數未進行驗證，導致攻擊者可以調用該函數進行任意值設置。

攻擊者首先調用changeRewardPerNode函數將每日獎勵值設置成一個極大數，接下來調用claimNodeReward函數提取節點獎勵，而節點獎勵的計算取決于攻擊者設置的rewardPerDay值，導致計算的節點獎勵非常高。而在這一筆交易之前，攻擊者便通過一筆交易(0xb3bc6ca257387eae1cea3b997eb489c1a9c208d09ec4d117198029277468e25d)向合約存入了1000AUR，創建了攻擊者的節點記錄，從而使得攻擊者能夠提取出該節點獎勵。最終攻擊者通過該漏洞獲得約50個BNB($14,538.04)。[2022/11/23 8:01:04]

因此每次插槽的占有都是有限時間內，到期后要重新進行插槽競拍。用于競拍的DOT將在插槽使用到期后歸還，因此使用插槽，只是占用金額，而不花費資金。

Beosin：ULME代幣項目遭受黑客攻擊事件簡析:金色財經報道，10月25日，據Beosin EagleEye 安全預警與監控平臺檢測顯示，ULME代幣項目被黑客攻擊，目前造成50646 BUSD損失，黑客首先利用閃電貸借出BUSD，由于用戶前面給ULME合約授權，攻擊者遍歷了對合約進行授權的地址，然后批量轉出已授權用戶的BUSD到合約中,提高價格ULME價格，然后黑客賣掉之前閃電貸借出的ULME，賺取BUSD，歸還閃電貸獲利離場。Beosin安全團隊建議用戶用戶取消BUSD對ULME合約的授權并及時轉移資金減少損失。[2022/10/25 16:38:21]

為什么要成為波卡平行鏈？

成為波卡平行鏈主要獲得兩個好處：鏈本身更加安全，以及擁有和其他平行鏈的互操作性。

慢霧：跨鏈互操作協議Nomad橋攻擊事件簡析:金色財經消息，據慢霧區消息，跨鏈互操作協議Nomad橋遭受黑客攻擊，導致資金被非預期的取出。慢霧安全團隊分析如下：

1. 在Nomad的Replica合約中，用戶可以通過send函數發起跨鏈交易，并在目標鏈上通過process函數進行執行。在進行process操作時會通過acceptableRoot檢查用戶提交的消息必須屬于是可接受的根，其會在prove中被設置。因此用戶必須提交有效的消息才可進行操作。

2. 項目方在進行Replica合約部署初始化時，先將可信根設置為0，隨后又通過update函數對可信根設置為正常非0數據。Replica合約中會通過confirmAt映射保存可信根開始生效的時間以便在acceptableRoot中檢查消息根是否有效。但在update新根時卻并未將舊的根的confirmAt設置為0，這將導致雖然合約中可信根改變了但舊的根仍然在生效狀態。

3. 因此攻擊者可以直接構造任意消息，由于未經過prove因此此消息映射返回的根是0，而項目方由于在初始化時將0設置為可信根且其并未隨著可信根的修改而失效，導致了攻擊者任意構造的消息可以正常執行，從而竊取Nomad橋的資產。

綜上，本次攻擊是由于Nomad橋Replica合約在初始化時可信根被設置為0x0，且在進行可信根修改時并未將舊根失效，導致了攻擊可以構造任意消息對橋進行資金竊取。[2022/8/2 2:52:59]

為了更好理解鏈更加安全這個概念，我們可以把波卡系統想象成可以容納多條平行鏈的容器。每個平行鏈會有自己的共識機制，以及產生區塊的方式。容器定時將所有平行鏈產生的區塊收集起來，形成容器層面的區塊。該容器在波卡中被稱為：中繼鏈。被中繼鏈打包對于平行鏈而言，稱為區塊的?finalize。

慢霧：BSC項目Value DeFi vSwap 模塊被黑簡析:據慢霧區情報，幣安智能鏈項目 Value DeFi 的 vSwap 模塊被黑，慢霧安全團隊第一時間介入分析，并將結果以簡訊的形式分享，供大家參考：

1. 攻擊者首先使用 0.05 枚 WBNB 通過 vSwap 合約兌換出 vBSWAP 代幣；

2. 攻擊者在兌換的同時也進行閃電貸操作，因此 vSwap 合約會將兌換的 vBSWAP 代幣與閃電貸借出的 WBNB 轉給攻擊者；

3. 而在完成整個兌換流程并更新池子中代幣數量前，會根據池子的 tokenWeight0 參數是否為 50 來選擇不同的算法來檢查池子中的代幣數量是否符合預期；

4. 由于 vSwap 合約的 tokenWeight0 參數設置為 70，因此將會采用第二種算法對池子中的代幣數量進行檢查；

5. 而漏洞的關鍵點就在于采用第二種算法進行檢查時，可以通過特殊構造的數據來使檢查通過；

6. 第二種算法是通過調用 formula 合約的 ensureConstantValue 函數并傳入池子中緩存的代幣數量與實時的代幣數量進行檢查的；

7. 在通過對此算法進行具體分析調試后我們可以發現，在使用 WBNB 兌換最小單位(即 0.000000000000000001) vBSWAP 時，池子中緩存的 WBNB 值與實時的值之間允許有一個巨大的波動范圍，在此范圍內此算法檢查都將通過；

8. 因此攻擊者可以轉入 WBNB 進行最小單位的 vBSWAP 代幣兌換的同時，將池子中的大量 WBNB 代幣通過閃電貸的方式借出，由于算法問題，在不歸還閃電貸的情況下仍可以通過 vSwap 的檢查；

9. 攻擊者只需要在所有的 vSwap 池子中，不斷的重復此過程，即可將池子中的流動性盜走完成獲利。詳情見原文鏈接。[2021/5/8 21:37:37]

波卡中繼鏈對平行連區塊的最終確認讓平行鏈更加安全。這樣每個平行鏈可以得益于波卡系統的強大共識，而不用擔心本鏈可能存在各種共識層面的攻擊或問題。

Force DAO 代幣增發漏洞簡析:據慢霧區消息，DeFi 量化對沖基金 Force DAO 項目的 FORCE 代幣被大量增發。經慢霧安全團隊分析發現： 在用戶進行 deposit 操縱時，Force DAO 會為用戶鑄造 xFORCE 代幣，并通過 FORCE 代幣合約的 transferFrom 函數將 FORCE 代幣轉入 ForceProfitSharing 合約中。但 FORCE 代幣合約的 transferFrom 函數使用了 if-else 邏輯來檢查用戶的授權額度，當用戶的授權額度不足時 transferFrom 函數返回 false，而 ForceProfitSharing 合約并未對其返回值進行檢查。導致了 deposit 的邏輯正常執行，xFORCE 代幣被順利鑄造給用戶，但由于 transferFrom 函數執行失敗 FORCE 代幣并未被真正充值進 ForceProfitSharing 合約中。最終造成 FORCE 代幣被非預期的大量鑄造的問題。 此漏洞發生的主要原因在于 FORCE 代幣的 transferFrom 函數使用了`假充值`寫法，但外部合約在對其進行調用時并未嚴格的判斷其返回值，最終導致這一慘劇的發生。慢霧安全團隊建議在對接此類寫法的代幣時使用 require 對其返回值進行檢查，以避免此問題的發生。[2021/4/4 19:45:30]

波卡平行鏈和其他平行鏈的互操作性是另一個優點。波卡在系統層面設計了一套消息傳遞系統，可以讓各平行鏈之間相互傳遞消息、執行指令、轉移token等等。各平行鏈根據XCMP定義自己可以接收處理的消息類型，便可以讓自己擁有和其他平行鏈的互操作性。

如果把平行鏈比喻成操作系統里的進程，那么XCMP可以理解為進程間通信機制IPC(InterProcessCommunication)。

平行鏈資源是有限的

因為平行鏈資源有限，大部分鏈可能無法競拍到平行鏈插槽。這時，波卡官方給出的方案是，使用測試網絡KUSAMA，或者平行線程。

平行線程和平行鏈之間的區別僅在于一點：平行鏈永久占用中繼鏈資源，而平行線程只在需要時占用。平行線程需要中繼鏈對其區塊進行確認時，便提出請求，并給予一定的費用。因為同時會有多個平行線程提出確認需求，中繼鏈會按照給予的費用高低進行優先選擇。如下圖所示：

比起平行鏈而言，使用平行線程，無需參與插槽競拍，因此無需大額的啟動資金。對于一些不需要頻繁確認的應用，使用平行線程更加適合。

ETH2.0

ETH2.0的線路圖按照分片技術在前進。分片技術最早出現在數據庫技術中。為了讓數據庫擁有更大的執行查詢或插入的能力，將一個數據庫拆分成多個數據庫，并且部署到多個機器上，讓執行能力成倍地提升。

ETH2.0將以太坊網絡拆分成多片，將以太坊的執行能力提升相應的倍數。每個分片就是一個子網絡。處理ETH2.0共識，以及系統各個子分片之間通信的模塊被成為：BeaconChain，這相當于波卡網絡里的中繼鏈。ETH2.0分片示意圖如下：

可以看出，在大的架構方面，ETH2.0和波卡有著驚人的相似。但在細節和理念層面又有很多的不同。

波卡平行鏈VSETH2.0

從設計目的而言，波卡平行鏈主要是為了跨鏈目的，通過平行鏈水平擴張，進而解決性能吞吐問題。而ETH2.0的設計完全是為了解決性能吞吐問題。

波卡和ETH2.0都有狀態確認的功能。ETH2.0每一個時代finalize一次，一個時代定義為64個區塊，所以6-12分鐘finalize一次。而波卡網絡的finalize時間則更短，一般1分鐘以內。

從共識機制而言，ETH2.0和波卡也有明顯的區別。ETH2.0采用PoS機制。質押32ETH可以成為驗證者。每個分片至少需要256個驗證者才能進行finalize操作。以64個分片計算，ETH2.0需驗證者16,384名。而波卡采用提名者PoS機制，所需驗證者數量遠小于ETH2.0，大約每個平行鏈需10個驗證者，以整個系統100個平行鏈計算，共需1000個驗證者。

另外一個不同點在于，波卡是不同系統間互聯的框架。而ETH2.0是同一套系統間互聯的框架。

波卡更關注其他鏈，而ETH2.0只是更關注本身，這也反應出它們對未來不同的展望。波卡打造的是多鏈并存、互聯互通的場景。而ETH2.0則打造的強大統一的底層區塊鏈系統，上層繁榮的DApp則通過應用接口彼此互通的場景。

跨鏈

波卡對于平行鏈之間，天然具有跨鏈優勢。而ETH2.0不具有跨鏈能力。但這并不意味這波卡比在跨鏈方面ETH2.0強大很多。

例如對于跨鏈比特幣網絡而言，波卡需要使用比特幣橋才能完成跨鏈。而這點，跟以太坊跨鏈比特幣方案是一致的。因此，對于跨鏈而言，波卡只是對于未來部署在波卡網絡上的平行鏈之間才具有優勢。

結語

目前波卡生態的平行鏈項目正如火如荼地進行。它們是否會在未來占有非常重要的地位，將是區塊鏈最大的看點之一。

從時間而言，波卡主網的上線時間較遲，錯過了以太坊發展的這幾年黃金時間。然而，ETH2.0上線又將是2年以后的事情，而波卡平行鏈項目有望在今年年底或明年初上線波卡主網。這也給波卡留下了更多追趕以太坊的時間。所以未來波卡網絡能否像以太坊那樣大放異彩，非常值得我們關注！

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