LET:Merkle Tree储备证明的缺陷及改进思路

作者：蒋长浩Cobo联合创始人兼CTO

随着FTX倒闭后对中心化机构信任的崩塌，CZ在Twitter上呼吁交易所采用MerkleTree的储备证明方法来证明他们没有挪用用户资产。随后多家交易所开始响应并积极准备储备金证明，以向客户保证他们的资金是安全的。然而MerkleTree储备证明方法存在一些基本缺陷。具体来说，中心化机构很容易通过一些路径绕过这种储备证明方法希望实现的无挪用检查。

下文中，我将阐述现有MerkleTree储备证明方法的两个基本缺陷，并就如何改进提出一些想法。

现有储备证明方法的工作原理

Coinbase CEO：Onchain Summer暴露多个Coinbase App用户体验不佳，团队正在改进:8月14日消息，Coinbase首席执行官Brian Armstrong发推称，Onchain Summer（Base的链上活动）暴露的一件事是，目前针对NFT、DApp和L2的主要Coinbase应用程序中，我们的UX（用户体验）有多么糟糕。如果我们面对事实，就会有动力去改善它。这些都需要一流的体验，而Onchain Summer是一个巨大的推动力，让每个员工都能感受到问题并加以解决。

Coinbase Wallet在用户体验上优于其他Coinbase应用，但仍有很大改善空间。我们现在几乎所有员工都在测试这些流程。如果用户遇到相关问题请向我们反馈，在接下来的两周内我们将就最大痛点迅速更新。[2023/8/14 16:24:47]

为了缓解用户和中心化机构之间的信息不对称，现有的储备证明通常采用传统的审计方法，即由受各方信任的第三方审计公司出具审计报告，证明中心化机构链上持有的资产数量与用户资产余额总和相匹配。

Coinbase宣布与WooCommerce商务系统建立战略合作关系:金色财经报道，Coinbase宣布与WooCommerce商务系统建立战略合作关系。[2022/11/22 7:53:29]

对于负债证明，中心化机构需要生成包含用户帐户信息和资产余额的MerkleTree。MerkleTree本质上建立了用户账户资产余额的匿名化且不可篡改的快照。每个用户可以独立计算其账户的哈希值，并确定他们的账户是否包含在MerkleTree中。

对于储备证明，中心化机构需要提供其持有的链上地址，并对其进行验证和审计。一种常见的做法是要求中心化机构提供数字签名以证明其对链上地址的所有权。

动态 | Ripple支持的XRPL Labs推出针对WooCommerce项目开发人员的奖励基金:据Dailyhodl报道，Wietse Wind与阿里、Tristan的合作项目XRPL Labs最近从Ripple获得了两到三年的资助，其宣布将向任何开发集成XRP和WooCommerce插件的开发人员提供丰厚的奖金。XRP爱好者都可以参与其中，为赏金做出贡献，到目前为止，赏金已超过3000 XRP，此举目的是为了推动WooCommerce这一商业支付平台的应用范围。[2019/3/11]

在MerkleTree的快照和链上地址所有权确认完成后，审计机构对负债和储备两端各自的资产总量进行核对，进而判断中心化机构是否挪用了用户资金。

动态 | Brendan Blumer 透露 Tezos 正在尝试邀请 BM 成为 CTO:据 IMEOS 报道，一个推特名为Emin Gün Sirer 的用户在推特上转发了一篇关于因为某 EOS 节点没有更新黑名单而导致 EOS 被黑客转走的文章，并评论：“EOS 没有建立起拜占庭容错黑名单，才导致者7百万美元被盗走。只是一个 BP 的错误，却导致了庞大的资金损失。这并不是一个强大的安全模型。声称在存在恶意行为者的情况下提供安全性的系统必须能够容忍多个错误，而不是由于单个错误配置的服务器而导致错误发生。”

Brendan Blumer 解释道：“根据设计，EOS 黑名单必须得到一致执行。这是为了防止 BP 的恶意行为。抱怨很容易。但对迭代进展的建设性建议依然受到 EOS 社区的欢迎。”

同时，Brendan Blumer 也对此进行反驳：“如果 EOS 的设计如此糟糕，为什么 Tezos 还在积极地雇佣 BM 来构建协议？而这也是基于 BM 发明的 DPOS 。” 他还附上了一张截图，截图的内容是一个人发送给 BM 的信息，邀请 BM 加入 Tezos，成为 CTO。[2019/3/1]

现有储备证明方法的缺陷

1.使用借贷资金通过审计的可能性

储备证明方法存在的一个问题是，审计只是基于某一个特定的时间点并且通常每隔几个月甚至几年才进行一次。也就是说，中心化交易所仍然有机会挪用用户资金并轻易通过借贷的方式在审计期间填补空缺。

2.与外部资金方进行合谋通过审计的可能性

提供相关数字签名并不同于对于相应地址上资产的所有权。中心化机构可以与外部资金方合谋提供链上资产证明。外部资金方甚至可以使用同一笔资金为多家机构同时提供资产证明。目前的审计方法很难对这种欺诈行为进行识别。

关于改进证明方法的一些想法

一个理想的储备证明系统应该向审计者和最终用户提供对负债和储备进行实时检查的能力。但是，它也会随之带来高昂的成本和/或用户帐户信息的泄露。在获得足够数据的情况下，第三方审计公司甚至可以根据匿名数据推断出用户的仓位信息。

为了防止审计期间储备证明被伪造的可能性且不以泄露用户信息为代价，我在此提出以下两个主要想法：

1.抽查式随机审计

以不可预测的时间间隔进行随机审计将使中心化机构很难操纵账户余额和链上资产。这种方法还可以通过对被随机性审计抓包的忌惮来威慑不当行为。

如何实践：审计请求可以由受信任的第三方审计机构随机发送至中心化机构。在收到指令后，中心化机构需要生成MerkleTree，其中包含在该特定时间点即按照区块高度编号标记的用户账户余额。

2.用MPC-TSS方案来加速储备证明

在随机审计期间，中心化机构需要在很短的时间内提供储备证明。这对于为用户管理大量链上地址的中心化机构来说是一个很大的挑战。即使中心化机构可以将其大部分资产存储在几个固定的地址上，存储在大量链上地址中的资金总量仍然很大。在审计期间将所有这些地址中的资金归集到少数的公开地址上是一项非常耗时的工作。这样的时间差也给了挪用行为足够的空间可以去寻求借贷或资金帮助来填补空缺。

中心化机构是否有可能直接在其真正持有资产的地址上证明储备，而无需将链上资产整合到少数地址上？一种可能的方法是利用MPC阈值签名方案(MPC-TSS)技术。

概括来说，MPC-TSS是一种先进的加密技术，它将私钥分成两个或多个私钥分片，并在加密后由多方持有。这些私钥分片的持有者可以在无需交换各自的私钥分片或合并私钥的情况下共同合作签署交易。这个MPC-TSS托管技术也是Cobo最近已经推出的一个产品。

在这个解决方案下，第三方审计机构可以持有一份私钥分片，而中心化机构持有剩余的私钥分片。只要将“阈值”设置为大于一的数字，所有资产仍将处于中心化机构的控制之下。同时要指出的是，为了让中心化机构能够生成大量由审计方共管的地址，MPC-TSS共管方案需要支持BIP32协议。由于拥有一把私钥分片，审计机构可以确定的知道中心化机构链上的地址集合，并且统计出在指定区块高度中心化机构的资产规模。

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