IC3研究人员：闪电网络等HTLC系统易遭受攻击，解决方案是加入MAD机制

写在前面：据IC3加密货币及合约研究组织的Ittay Eyal等人发现，理论上所有依赖HTLC的系统都存在安全漏洞，这些系统的安全性需要依赖于矿工良好的意愿，为了解决这个问题，他们根据相互保证毁灭的概念提出了名为MAD-HTLC的解决方案。

对此，康奈尔大学教授Emin Gün Sirer评论称： “这一漏洞影响所有的Layer 2网络，包括比特币的闪电网络，这是对支付通道的自私挖矿，它是一个重大而大范围的漏洞，它可以被矿工所利用。是的，HTLC存在缺陷，但幸运的是，论文作者提出了一种名为MAD-HTLC的东西可以解决这个问题。闪电网络很脆弱，我们发明的比特币保险库（Bitcoin Vaults）也很脆弱。”  

因此，所有依赖HTLC的系统（在任何区块链上）也都需要这种假设才能正常工作。不幸的是，HTLC是最常见的智能合约原语之一,并且几乎在所有地方都被使用，其中包括支付通道网络、原子互换、零知识或有付款、加密货币保险库等。

当然，这并非是什么大新闻。众所周知的是，这个基本漏洞更适用于复杂的智能合约系统，例如以太坊。然而，我们发现它也适用于更简单的系统，即比特币，而且执行起来比以前认为的要便宜得多。

好消息是：我们提出了一个解决方案——HTLC的插件替代，它依赖于矿工的理性，而不是他们的天真，它基于臭名昭著的相互保证毁灭（MAD）的概念，我们称其为MAD-HTLC。其想法是，如果行为不端，双方都会受到严厉惩罚，这就消除了攻击的动机。

我们概述了攻击及其分析，以及MAD-HTLC解决方案。但首先，先快速解释下HTLC合约-如果你熟悉的话，可以跳过这一部分。

  HTLC  

HTLC由两方建立：Alice和Bob，使用哈希锁和timeout参数化。合约是用加密货币token发起的，最初由Alice或Bob（根据不同的用例）发起存款。

要赎回代币，Alice或Bob必须提交满足合约条件的交易。Alice的交易需要为哈希锁提供一个特定的哈希原像，而Bob的交易必须等待timeout时间过去。

  攻击  

攻击发生在Alice（受害者）试图通过提交她的交易来获取HTLC代币时。

Bob（攻击者）用一笔他自己的交易来回应，该交易提供足够高的费用，以激励矿工选择他的交易而不是Alice的。矿工然后简单地等待timeout时间过去，并包含Bob的交易，结果Bob获得了HTLC代币，矿工获得了更高的费用，Alice什么也得不到。

由于Bob提供了更多的钱，矿工就有可能去接受他提出的交易

请注意，Bob激励矿工以其最大利益行事，也就是说，他假设矿工们做出了最佳的交易选择。虽然通常情况并非如此，但不断增加的赌注和机会（例如，神秘的以太坊用户支付了极高的费用）将使优化变得有价值。实际上，我们用150行代码修补标准的Bitcoin Core客户端来实现优化。

相互保证毁灭（MAD）最明显的是和冷战学说有关：对立双方持有核导弹库存，如果他们中的任何一方受到核攻击，作为最后的行动，双方都会遭到核攻击。由于双方都知道对方的反应，因此他们都不会展开进攻。

因此，我们在MAD-HTLC设计中应用了一种威慑机制。具体来说，我们将其设置为：如果Bob尝试使用Alice的代币，则可以保证他会丢失代币。

该构造基于经典的HTLC。我们添加了第二个哈希锁，Bob需要解决该哈希锁，因此，在任何尝试获取代币的交易中，Bob都必须透露另一个额外的原像。我们还添加了另一个赎回选项-如果任何实体都能解决Alice和Bob的哈希锁，那么任何实体都可以获取代币。

现在，如果Alice和Bob都试图对MAD-HTLC进行赎回操作，他们都必须显示各自的哈希原像。公开的原像允许任何人构建自己的交易，并获取全部MAD-HTLC金额。矿工们在这里有一个优势：因为他们产生了区块，他们可以创建这样的交易并自己获得资金，导致Alice和Bob什么也得不到——即相互保证毁灭（MAD）。

但是，如果每个人都只管自己的，MAD-HTLC的操作就与HTLC相似。如果Alice和Bob不争夺代币，其他各方则不能窃取资金。博弈论分析表明，正确的行为是唯一的子博弈完美平衡，从而使MAD-HTLC激励兼容。

我们的技术论文包括了详细的分析，以及MAD-HTLC比特币脚本、指向主要网络实验（例如，Alice Redems、Bob Redems、miner Redems）的指针，以及我们为通用miner优化实现Bitcoin Core补丁的详细信息。

在发布这篇文章之前，我们与相关各方进行了负责任的披露。

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编译者/作者：洒脱喜

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