区块链:一文浅析区块链分叉带来的安全挑战_Option Panda

区块链分叉分为软分叉和硬分叉。本文主要探讨的是硬分叉，一种不支持向后兼容的软件升级方式。硬分叉是共识的分裂或者改变，共识就是区块链系统中各节点达成数据一致性的算法，正常情况下每个节点需要运行相同规则的算法，例如比特币运行的是基于PoW共识，以太坊曾经也是PoW共识，最近通过“TheMerge”切换到了PoS共识算法。分叉的原因有很多，在区块链当中是一种很常见的现象，通常是短距离的分叉，这和共识算法有关，同一个高度上有时会出现相互竞争的区块，但最终有的区块会被放弃，只保留一个区块。但硬分叉不同，这一种是有计划有目的的分叉，一些节点客户端部署了与原网络不同的程序版本，生产出的区块只能在分叉链上通过验证，无法被原网络接受，也不接受原网络的区块。例如近期热门的EthereumPoW分叉。

BIT Mining发布2021年Q4业绩，营收暴增至4.958亿美元:金色财经报道，技术驱动型加密数字货币挖矿企业BIT Mining Limited今天公布2021年第四季度及全年未经审计财报。财报显示，第四季度营收4.958亿美元，2021年全年营业收入约为13.269亿美元。

公司持有的以太坊矿机理论算力为4,800GH/s。 2021年第四季度，公司挖矿产生约3,957个以太坊，确认收入约1,650万美元。截至发稿日，公司已累计产生约7,649个以太坊。

公司持有的比特币矿机理论算力为825.4 PH/s。2021年第四季度，公司挖矿产生约102个比特币，确认收入约560万美元。截止发稿日，公司已累计产生约488个比特币。（金融界）[2022/2/18 9:59:40]

如果要成功分叉一条区块链并不容易，并非直接复制原网络的代码即可，需要进行基本的修改才能保证它安全运行，为此，我们总结了几种常见的安全问题及防护方法。网络层

多链合成资产交易协议Plutos Network将于Q4集成Avalanche:10月23日消息，多链合成资产交易协议Plutos Network表示将于今年第四季度集成Avalanche，旨在构建一个具有可扩展性和互操作性功能的Plutos Network合成平台。[2021/10/23 6:09:21]

由于分叉链是独立于原网络的区块链，首先需要在网络层进行隔离：1、种子节点种子节点，也称bootnode或者seednode，是区块链启动时网络首先会尝试进行连接的节点。分叉链在启动时首先连接种子节点列表里的节点，从而进一步发现网络中其它的对等节点，然后才能进一步同步区块，达成共识。因而必须要修改种子节点列表，防止连接到原网络的节点。2、异形攻击即使种子节点列表改变了，但并不代表分叉网络不会连接到原网络，因为双方的P2P协议是相同的，如果有一个节点无意中添加了另外一个网络的节点连接，那么两个节点将成功握手，并将对方添加到节点地址池。不仅如此，双方节点还会将自己节点里的地址分享给对方，进而造成双边网络节点池互相污染。关于这个问题，慢雾此前曾单独披露过《冲突的公链！来自P2P协议的异形攻击漏洞》。为了解决地址池互相污染的问题，需要在通信协议上做网络识别。早期的以太坊并不支持网络分隔，但后续的版本中在协议里加入了NetworkID做为网络区分的标志，NetworkID通常是每个链的ChainID，例如以太坊主网的NetworkID和ChainID都为1，而ETHW初始版本中并未对NetworkID进行分叉，可能存在异形攻击漏洞。在比特币网络中，使用的是Magic值来标识不同的网络，通常在chainparams里进行定义，例如比特币主网值为F9BEB4D9，测试网值为FABFB5DA。共识层

2020年Q4灰度以太坊信托价格上涨逾270%:自10月1日以来，灰度以太坊信托（ETHE）价格在2020年第四季度几乎上涨了近三倍。ETHE在第四季度初达到局部低点时的价格约为39美元。截至发稿时，每份ETHE的价格已经达到146美元，这意味着它在不到三个月的时间里上涨了274%。最近，灰度一直在默默积累以太坊，截至目前ETHE管理资产为17.3亿美元，这相当于灰度持有约294万枚ETH。（EWN）[2020/12/16 15:22:56]

1、交易隔离通常与区块链交互时，我们需要用自己的私钥签署一笔交易，随后这笔交易被广播到网络，并被矿工或者出块节点打包到区块中。但如果区块链出现分叉，这笔交易可能会被两个网络分别打包到不同的区块当中，假设这是一笔原链上的转账，那么分叉链上也会有相同的一笔转账，显然这是一个非预期行为，会造成资产损失。这时就需要对交易进行重放保护，在早期以太坊的版本中没有做这样的保护，后来EIP155之后在交易结构中加入了ChainID，确保用户签署的交易只用于当前网络。如果对以太坊进行分叉，那么也需要对ChainID进行重新定义，当然这并不是只修改配置里的ChainID这么简单，因为分叉链需要对旧的区块做兼容，所以需要在分叉高度之后使用新的ChainID，才能保证分叉链正常运行。比特币的交易结构中不存在ChainID，那么它是如何做重放保护的呢？比特币使用了一种叫做UTXO的模型，简单说它是对一笔交易进行花费，而不是对账号进行花费，通常全新启动的网络不会存在相同的两笔交易，也就不存在重放的场景。但是在硬分叉的情况下，还是会存在交易重放的问题，例如2017年的BCH分叉以及后来的BSV分叉。BCH通过在交易数据签名添加SIGHASH_FORKID(0x40)，使得BCH上的交易和BTC的交易不再互相兼容，从而达到重放保护的目的。2、算力调整在分叉前，原链占有全网所有的算力，那么依据PoW共识算法，它的出块计算难度也是比较高的。分叉后，算力分散到不同的区块链上，那么分叉链由于共识不足通常无法获得足够的算力去生产新的区块，区块的增长会陷入停滞。这时有必要降低分叉后的初始计算难度，给分叉链赢得一个快速调整算力的时间窗口。3、防范51%攻击网络和交易都隔离开了，区块链分叉了，新区块顺利产出，一切都看似正常。然而安全问题依旧突出，它依旧存在一种更普遍、更难以防御的攻击：51%攻击。挖矿是逐利的，当出现分叉币时，哪边的挖矿收益高矿工就会把算力切换到那个网络，但现实是分叉币往往币价低，导致整体的算力十分低。以ETHW分叉为例，我们从2miners上看到，原ETH网络算力峰值最高超过900TH/s，而在写稿时ETHW的算力只有30TH/s左右，大量算力消失并不是好事，它随时可以对ETHW发起51%攻击。对于这种51%攻击的防范几乎没有什么很好的方法，只能通过增加确认数来防范。应用层

动态 | 英伟达下调2019财年Q4收入预估，因挖矿收入下降等:据Coindesk报道，根据1月28日的最新报告，英伟达(Nvidia)称，其2019财年第四季度（截止于1月31日）营收预计为22亿美元，低于此前预估的27亿美元。除了加密矿商的相关收入大幅下降之外，英伟达表示，尤其是中国的经济困境和不确定性损害了英伟达其他客户（游戏玩家和数据中心）对GPU的需求。据报道，英伟达将于2月14日公布其第四季度全部业绩。[2019/1/29]

我们把建立在交易上的应用，如基于虚拟机的智能合约，统归为应用层。区块链在分叉时，也会对运行在区块链上的应用产生巨大影响。1、签名重放签名重放与上文提到的交易重放是相同道理的，有一些合约，例如GnosisSafe，它会在合约里验证用户的签名，如果签名里没有包含ChainID，那么这个签名非常可能可以在两个链上重放，导致资产损失。2、预言机失效分叉后的区块链多数智能合约依旧可以正常运行，例如Token合约、AMM合约，这些自运行系统不依赖于链下数据就可以稳定运行，但类似MakerDAO等借贷系统，高度依赖预言机的价格数据，在失去链下喂价支持后，它将无法继续运行下去。3、价格剧变区块链分叉了，一个应用同时运行在两个链上，用户该使用哪个链上的应用？哪个算是“正统”的呢？这个问题又回到了共识上，通常哪个区块链拥有正统的共识，那么它上面的资产就会保留原有的价值共识，而另一个区块链上的资产会在瞬间失去价值。这种价格上的剧烈变化，会导致DeFi应用彻底崩溃，借贷应用永远无法平仓，有一些有识之士会抓住分叉的时间窗口，把“归零”的资产通过AMM等应用兑换成主链代币，从而保留了一些价值，在ETHW分叉事件中，我们观察到了大量分叉链上的套利行为。总结

YML启动首个NFT项目以恢复加州森林:金色财经报道，总部位于硅谷的数字机构 YML 今天宣布启动首个用于恢复加州森林的 NFT 项目。该项目名为 FIREWATCH，旨在防止野火并促进加州的重新造林。更重要的是，所有收益都将捐给致力于全球重新造林的非营利组织 One Tree Planted。该组织将利用这笔资金支持野火的预防和保护。[2022/9/2 13:03:40]

至此，我们从网络层、共识层和应用层对区块链分叉的安全性进行了分析，可以看到其中存在的技术风险，对于分叉我们需要十分审慎地对待。并且，不少分叉的背后不仅仅是技术变革的需要，有的可能存在商业上的直接利益，例如发起方在分叉中直接获取大量的分叉币，这些都需要用户准确认识，避免不必要的损失。区块链是一种去中心化的系统，它的升级不依赖于单一个人或组织，因此分叉在区块链里难以避免，虽然给社区用户带来混乱，但也促进了系统向前发展以更好地服务社会。

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