LIF:斯坦福大学 CS251(加密货币与区块链技术) 2021 期末考试题，看看你能得多少分？

编译：TechFlowintern

根据斯坦福荣誉守则的明文规定和精神，我在这次考试中既没有得到任何帮助，也没有提供任何帮助给别人。

签名：_________________________

?本考试包含6个问题，共计100分。

?你需要在规定时间完成考试。

?请在Gradescope(D5GKRX)上作答。??

?回答问题请简明扼要。

问题1.宏观问题。

A)→请简要回答为什么Rollup系统将所有交易都存储在链上？如果交易数据丢失，而其他地方又没有备份，那将会怎么样呢？

B)→请看以下Solidity代码:

pragmasolidity^0.8.0;

contractERC20isIERC20{

mapping(address=>uint256)private_balances;

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

}}

假设该代码部署于两个契约中：一个地址为X的契约和一个地址为Y的契约。以下的哪个选项可以在契约X中读到_balances的状态？圈出正确的答案。

A?合同ERC20中地址X处的_transfer()函数中的代码

B?合同ERC20中地址为Y的_transfer()函数中的代码

C?使用etherscan.io的终端用户

C)→继续上一题，下面哪一个选项可以在函数_transfer()被撤回时，读取日志项Transfer的发出?请圈出正确的答案。

A在ERC20合同中定义的地址为X的getBalance()函数中的代码

SBF父母自2023年起将不在斯坦福大学任教:金色财经报道，前FTX首席执行官Sam Bankman-Fried（SBF）的父母将从2023年开始不在斯坦福大学任教。

据悉，SBF父亲Joseph Bankman自1988年以来一直在斯坦福大学法学院任教，他原计划在该校继续教授税收政策法律课程，但据相关公告显示该课程已取消；SBF母亲Barbara Fried也是斯坦福大学的法学教授，自1987年以来一直在该校任教，目前已经没有出现在斯坦福大学的讲师名单中，不过Barbara Fried表示她离开斯坦福“与其他任何事情无关”。（sfstandard）[2022/12/9 21:33:34]

B在ERC20合同中定义的地址为Y的getBalance()函数中的代码

C使用etherscan.io的终端用户

D)→当两个以太坊交易txi和tx2被同时提交时，将交易?txi的maxPriorityFee设置为y,交易tx2的maxPriorityFee设置为2y，请问tx2一定要在txi之前在chain上执行吗?请给出答案并论证。你可以假设txi和tx2的maxFee都大于baseFee+maxPriorityFee。??

E)→?Alice想从经销商Bob那里买一辆车。她发送1个比特币到Bob的比特币地址。Bob等待一个交易，这个交易中其1，输入来自Alice的地址，其2，其中一个输出是绑定到Bob地址的UTXO，价值1BTC。只要鲍勃在比特币区块链上看到这笔交易，他就把钥匙给Alice，然后Alice就可以把车开车走了。这样安全吗?Alice能免费得到那辆车吗?如果可以，请解释原因。如果不可以，请解释Bob应该如何做来确保他被支付。

F)→Alice有一台型号为Y的全新特斯拉。她现在就可以以此为抵押物在Compound系统做贷款吗？如果是，请解释怎么做，如果不可以，请解释为什么。

问题2.Byzantinebroadcast.

假设有n方，而且n>3,其中一方被指定为是sender.Sender有比特b∈{0,1}.brodacast协议是指各方向对方发出信息，而且最终每一方都输出一些比特bi，这里的i可以是1，....,n或者为0.

区块链平台Evrynet加入斯坦福数字货币未来倡议（FDCI）:11月12日消息，CeDeFi区块链平台Evrynet加入斯坦福数字货币未来倡议（FDCI）。据悉，FDCI是一项全球倡议，专注于在全球范围内扩大区块链采用、数字资产研究和分布式技术实验。截至目前其成员包括Algand基金会、Celo Network、Polkadot、Ripple Inc、IBM和Stellar发展基金会（SDF）。

此外，其去中心化交易所Evry.Finance集成SPEEDEX技术。Evrynet还任命Muharem Hrnjadovic为首席技术官。（U.Today）[2021/11/13 6:49:27]

?我们认为协议具有一致性，即对于每两个诚实方来说，如果一方输出b，另一方输出b'，则b=b'。

?我们认为协议是有效的，即如果发送方是诚实的，则所有诚实方的输出等于发送方的输入比特b。?

?我们认为协议具有普遍性，即当某个诚实方输出一个比特时，那么最终所有的诚实方都输出一个比特。

一个reliablebroadcastprotocol(RBC)是满足以下三个特性的广播协议。我们假设存在一个公钥基础设施(PKI)，这意味着每一方都有一个秘密的签名密钥，并且每一方都知道另一方的正确的公开签名验证密钥。

在同步网络中，考虑以下广播协议:

?步骤0:Thesendersendsitsinputbitb(alongwithitssignature)toallotherparties.Thesenderthenoutputsitsbitbandterminates.Sender向其他所有协议方连同其签名一起输入比特b，然后输出比特b并终止。

?步骤1:每个非发送方i向其他非发送方反馈其从发送给方听到的信息，该信息被附加了i的签名。如果其未听到任何发送方的消息，则在这一环节什么都不做。同样地，如果发送方的信息是畸形的，那非发送方在这一环节仍然什么都不做。畸形的信息包括发送者的签名无效，或者该信息并被单独比特。

?步骤2：每个非发送将其收到的所有信息收集起来，最多到n-1的消息,其中最多一条来自步骤0的发送方，和最多1条来自步骤1中的每一个非发送方non-sender方。如果有两个由发送方收到消息包含一个有效的签名,但比特相反(即,在一个签名的消息中，比特为0，在另一个签名的消息中，比特为1)，那么发送方是不诚实的，那么非发送方输出0并终止协议。相反，发送方发送的所有正确签名的比特都是相同的，那么非发送方输出该比特。如果非发送方没有收到任何消息，则不输出任何内容。

斯坦福大学区块链俱乐部成为Uniswap第九大代表:金色财经报道，美国斯坦福大学区块链俱乐部已成为Uniswap交易所的第九大代表。Uniswap治理工具Sybil表示，这个由学生运营的区块链俱乐部已拥有2524711张选票。此前，美国加州大学伯克利分校由学生运营的区块链组织Blockchain at Berkley已成为Uniswap交易所的第十大代表。[2021/1/7 16:36:22]

针对以下问题，描述一次攻击，或解释为什么没有受到攻击。

A)???假设最多只有一个不诚实方，协议是否仍具有一致性???

B)???假设最多只有一个不诚实方，协议是否仍具有有效性？

C)???假设最多只有两个不诚实方，则表明协议不具备一致性。

D)????假设最多有两个不诚实方，协议是否具有有效性？

E)????对于任何数量的不诚实方，协议是否具有普遍性？

问题3:Automatedmarketmaker(AMM).

你作为UniswapV2的流动性提供者，为DAI/ETH池贡献5个ETH即5000个DAI。假设1个DAI值1美元，那么你的出资总额为1万美元。

A)???几个月后，1个ETH的价格上升到2000DAI。在DAI/ETH池适应这个新的汇率稳定下来以后，您决定撤回作为流动性提供者的全部份额。假设系统不收费(?=1)，你会收到多少ETH和DAI?

B)???如果你自己持有你的5ETH和5000DAI，你的资产现在将价值15KDAI，获取了5000DAI的利润。在这几个月里，作为UniswapV2的流动性提供者，与“自己持有”策略相比，你经历了什么损失?将损失以美元的绝对值表示，假设1DAI=1USD。这被称为暂时性损失，尽管在这种情况下，这种损失是相当永久性的。

C)???如果您因担任UniswapV2的流动性提供者而损失了x美元，UniswapV2是用部分计算x的，那么这些资金流向了哪里？具体来说，就是谁在这个过程中获得了x美元？

D)????现在让我们转向使用UniswapV2交易。假设Bob使用DAI/ETH池将DAI兑换成ETH进行大型交易。交易完成后，DAI/ETH池中的DAI金额比之前略高，而ETH的金额则略低。因此，DAI/ETH?池中的资产比率有点偏离其平衡点。

现场 | 斯坦福大学副教授Jan Liphardt：区块链可以解决医疗身份问题:金色财经现场报道，在今日万向区块链实验室举办的2018区块链·新经济第四届区块链全球峰会上，斯坦福大学副教授Jan Liphardt提到，医疗是被动的，很多人只有到了严重程度才去看病。因此，我们需要更多医生和医疗服务商，需要扩大医疗体系。他希望人们能够在家治病、尽早治病。他认为，AI可以通过较低的成本获取医疗科技，而区块链则可以解决医疗身份问题。如今，他正围绕健康数据的微支付构建密码经济系统，如果人们走一万步就能获得经济激励，他们就能习惯运动。[2018/9/12]

套利者Alice发现了这个机会，并希望在反方向发行一个交易，以重新平衡资金池。她旨在从这笔交易中获利，所以希望确保她的交易在Bob交易后被立即执行。这种策略被称为“尾随”。

那么Alice如何能实施尾随计划呢？请提出可以使Alice的交易在Bob之后可以有合理机会被立即被执行的方法。

E)?????假设10个不同的套利者，为捕获Bob的交易创造的套利机会，在同一时间执行了相同的尾随操作策略。他们都使用了你在(D)部分中所描述的相同机制，那么这10个中的哪一个会获胜呢？??

问题4.?:Hashmasks重入缺陷

在第8课和第3节中，我们讨论了坚固重入缺陷。在这个问题中，我们将看一个有趣的现实世界的例子。考虑下面16384个NFT中使用的稳固代码片段。通过撤回此NFT合约上的mintNFT函数，用户一次最多可以声明20个NFT。您可以假设所有内部变量都由构造函数正确初始化。

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");

斯坦福大学教授张首晟：在整个区块链的发展中找到内在的统一非常重要:斯坦福大学讲座讲授、区块链投资人张首晟近日表示：比特币只是区块链的开端，接下来整个区块链的发展中找到内在的统一非常重要。张首晟指出，绝大部分大数据跟个人信息有关，现在情况下，个人数据和信息往往去了中央平台，我们个人并没有达到我们隐私的保护，我们也没有由于提供本人数据而得到回报，这两个问题同时由区块链解决，所以区块链和人工智能必然有相辅相成的关系。[2018/5/28]

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");

}}

让我们证明_safeMint根本不安全。

A)????假设已经铸造了16370个NFT，那么总供给=16370。请解释恶意合同如何导致超过16384个NFT被伪造。攻击者最多可以造出多少个NFT？

提示：如果在呼叫地址收到的OneRC721是恶意的，结果会怎样？请仔细检查铸币回路，并考虑重入缺陷。

B)????假设现在总供给的价值是16370，请写出实施对部分进行攻击的恶意Solidity合约代码。

C)????你会在前一页的代码中添加或更改哪一行Solidity来防止你的攻击?请注意，单个交易不应该铸造超过20个NFT。

问题5.?比特币问题.

A)???LightningNetwork协议的好处是无需向比特币网络发布交易即可执行支付。LightningNetwork支付最终会完全取代所有的比特币交易，使区块链变得不必要吗?

B)???回顾而知，比特币交易有一组输入地址和一组输出地址。通常，每个输入地址预示着整个交易可(不包括签名)授权支付。此签名类型被称为SIGHASH_ALL。

相反，假设使用每个输入地址的密钥来签名整个Txin(交易的输入部分，不包括签名)，而不签名其他任何内容。也就是说，Txout(交易的输出部分)没有签名。(该签名类型称为SIGHASH_NONE)。

一旦交易提交给比特币网络后，对于使用SIGHASHNONE方法的交易，矿工是否可以从其输入的地址中窃取资金?如果可以，请解释如何窃取;如果不可以，请解释原因。

C)???如果有人在只有ECDSA公钥的情况下，发现了一种方法来伪造ECDSA签名的任意消息，比特币会受到怎样的影响?假设伪造一个签名需要30分钟且不能加速。

问题6.:Tornado现金

在第14讲中，我们讲了TornadoCash搅拌机。回想一下，Tornado现金合同需要存储一个大的nullifiers,列表，每次从树中提取一个nullifiers,。在合同撤销期间，合同需要确保被撤销的票据的nullifiers,不在已撤销的nullifiers,清单中。如果是，合同将这个nullifier添加到集合中。Tornado现金合同将其实现为一个映射:

mapping(bytes32=>bool)publicnullifierHashes;

在撤销过程中，合同应验证所提供的zk-SNARK证据，如果合同有效，则应:

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

A)???假设从树中成功提取了k。考虑一个矿工正在验证以太坊交易。作为k的函数，这个矿工需要分配多少存储空间来存储nullifierhash映射?你可以假设除了这个nullifierhash映射之外，Tornado合同不需要其他长期存储。

B)???如果我们能将撤销的nullifierSk在链外存储起来，比如储存在云端，那就更好了。Tornado契约将只存储针对当前nullifierSk集合的一个短提交。当撤回withdraw函数时，用户将向该函数提供所有当前参数，此外，用户还将提供：

??一个证明π，即撤回的硬币的nullifiernf?不在提交的nullifier集合中，即nf?Sk，而且

??Tornado合同能够计算更新的nullifier集合提交的足够的信息Sk+1：=SkU{nf}

该合约将验证π的证明nf??Sk，并计算出对Sk+1的提交，并用更新后的对Sk+1的提交替换当前对Sk的提交。

有几种数据结构提供了这些功能，比如Sk的提交是一个32字节的哈希值，而π证明只包含2个32字节的哈希值。此外，这个简短的证明使Tornado合同能够计算Sk+1的短期提交。通过改编第7讲中介绍的MerklePatricia树可以得到一个例子，但我们将把这个问题留到以后来解决。

虽然这种方法将大大减少合同存储矩阵的大小，但只有当它将减少撤回提取函数所需的燃料时，才值得实现。考虑以下的燃料成本:

?写入存储数组中的零项:20K燃料

?写入存储数组中的非零项:5K燃料,

?calldata(包含参数函数的字节数组):每字节16个燃料

假设我们只计算上面列出的三项所消耗的燃料。当撤回当前的执行时，这一改变将节省的燃料价值k是多少？回想一下，证明π是32×2［log2k]字节，其必须作为提取函数撤回call-data的一部分提供。

C)???回想一下，Tornado现金提供了一个合规工具，可以让用户去匿名化他们的硬币:该工具生成一个文件，将用户的存款与特定的撤回联系起来。在交易所接受该资金前，该文档可能需要提交给集中式交易所(如Coinbase)。

假设n个人将一枚硬币存入一个Tornado池，那么这个池的匿名性设置为n(假设n=1000)。此后，所有的n个人将他们的硬币取出到n个新的以太坊地址中(每个新地址都有一个硬币)。观察者无法判断哪个新的以太坊地址对应于这n个人中的某一个，因此匿名集的大小为n。

但是，假设有n-1人使用合规工具并将结果文档发送到Coinbase。这对于最后一个希望拥有私人地址的人的隐私意味着什么?

课程链接：https://cs251.stanford.edu/

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