区块链:小心，DeFi 有可能侵蚀 PoS 区块链的安全

撰文：HaseebQureshi，区块链投资机构DragonflyCapital合伙人

编译：詹涓

剥茧抽丝，一步步说明为什么竞争性的借贷市场对PoS的安全性具有重大影响。

链上借贷已经成为当今最流行的去中心化金融应用。

MakerDAO、Compound、dYdX和

NuoNetwork这些借贷市场都在去年急剧成长。但

链上贷款可能不仅颠覆了传统借贷，它还可能颠覆权益证明(PoS)共识。

权益证明是工作量证明(PoW)之外的另一种选择，在PoS中，区块链由已质押的加密资产保护，而不是由算力来保护。去年推出的许多主流网络都是PoS网络，比如Tezos、Algorand、Cosmos等，下一年预计还有更多这样的网络上线。

当大量代币在网络中处于质押状态时，PoS系统就是安全的。在大多数PoS算法中，只要所有抵押资产的2/3归诚实的参与者所有，该区块链就是安全的。

现在假设你是一名试图破坏某个PoS系统的黑客。你会怎么做？

BM：blockone的声明在涉及不可控的未来时要小心:BM在推特表示，blockone的声明在涉及不可控的未来时要小心，未来一直在变我们也一直在适应。许多东西（如审计）出现的时间要比我们想的要更晚。[2020/10/12]

在较高的层次上，有两种攻击途径：一种方法是，你可以累积所有已发行权益的三分之一，但这么做不仅难度大，而且成本高昂。第二种方法是，你可以说服当前的这批质押者停止抵押，然后接管这个便宜得多的网络。

第二种方法在原则上听起来很有吸引力，但是怎么才能使当前的这批质押者停止抵押呢？有一个简单的方法：在其他地方给他们提供更有吸引力的收益。

只有在持币者被激励去质押的情况下，PoS才会运转起来，而且，持币者只有在奖励足够丰厚的情况下，才会被激励起来去质押。但如果他们能在其他地方获得更好的回报，那么可以想见，一个理性的投资者会将他们的资产解除质押，并将其转移到任何一个能获得更高回报的地方。如果这种虹吸效应吸走了抵押的资产，那么，该网络的安全性就会降低。

从字面意义上说，链上贷款市场直接与质押竞争——这意味着，它们与协议的安全性在直接竞争！

Yam Finance：官方没有征集捐款 请小心子:8月14日，Yam Finance官方发推提醒称，请小心子，官方现在没有征集捐款，所有消息更新仅通过官方Twitter和Medium。今日早间消息，Yam Finance宣布，计划在未来几周启动代币迁移计划。[2020/8/14]

这种直观的推断很简单。那么，我们能模拟出发生这种情况的可能性有多大吗？

模拟质押游戏

要模仿像以太坊DeFi这类复杂的经济系统，最佳方法是通过一种被称为「基于代理人的模拟」的技术。在基于代理人的模拟中，你需要对一大批有不同策略和风险偏好的代理人进行建模，然后让它们彼此独立决策。通过观察这个初生系统如何演化，你就可以获得数据上的确信，知道该网络在不同场景下会如何运作。

区块链网络模拟平台Gauntlet的创始人TarunChitra在他的最新论文《质押和链上借贷之间的竞争均衡》(Competitiveequilibriabetweenstakingandon-chainlending)中正是这么做的。他分析了链上借贷如何与PoS质押相互作用，前提是假设押注者在经济上是理性的。

声音 | 外媒：许多比特币投机性购买行为由论坛观点建议导致，买家必须小心:许多比特币投机性的购买行为是由Reddit论坛提供建议和观点导致的。非理性的购买导致了2017年的大规模抛售，加密货币新来者的“恐慌”导致大量投资者在峰值时买进，结果被套在高位。与股票类似，数字货币的价值往往会大幅飙升，但随后就会贬值。这些投机曲线通常被称为“拉高出货（pump and dump）”计划，给投资者带来了巨大损失。目前虽然比特币市场似乎已经找到了稳定，但潜在的牛市往往是投机性的，买家必须小心。（Beincrypto）[2020/2/24]

质押ETH的供应量与借贷ETH供应量的对比

上图是一个单一的模拟，假定在比特币式区块奖励通缩的情况下，Compound中的ETH和质押的ETH是如何随时间变化的。

声音 | 交易员Peter Brandt：小心山寨币的“互联网泡沫”:据Cointelegraph报道，交易员Peter Brandt表示比特币将继续增长，但是山寨币将不会受益。与2017年的上行周期不同，比特币的收益不会对其他加密货币产生影响。比特币从13800美元进行回调，许多山寨币的跌幅远远超过比特币。这种现象有一个经典的例子，即21世纪初的互联网泡沫。在2001-2002年技术崩溃后，具有真正价值的网络公司爆炸式增长，alt.com们则破产。现在需要小心山寨币的“互联网泡沫。”[2019/6/29]

图中所表达的意思大概如此：最初，大多数ETH的持有者都质押他们的ETH。但随着时间的推移，区块奖励下降，相比借贷给Compound，质押ETH的回报不再那么有吸引力，所以几乎所有人都将他们的ETH转入Compound。

Tarun做了几个理论上的封闭式预测，并通过模拟试验得到了验证。其中最重要的一点是：PoS链不能安全地使用通缩货币政策。如果PoS区块的回报随着时间的推移而减少，那么它的长期均衡将是：几乎所有的资产被借出，而不是被质押。

让我们更进一步。知道这一点后，攻击者能做什么呢？

联邦调查局称 要小心比特币电子邮件:据了解，本周一，美国联邦调查局(FBI)的奥马哈分部发出了一份警告，称在爱荷华州和内布拉斯加州发生了一起比特币电子邮件局。FBI的奥马哈公共事务官员Huston Pullen说:“这封电子邮件是一个局，他们基本上威胁到他们需要支付比特币，以避免他们或他们的家人受到伤害。”“这是一个我们从不同的方式和形式看到的局，每当你开始考虑(影响)你的家庭，就会把局提升到一个新的高度。”“联邦调查局非常认真地对待这些指控;请放心，没有可信的威胁，”负责管理的助理特工Kristi Johnson在一份声明中说。[2017/12/12]

如果攻击者补贴了某个链上借贷市场，并支付一个更好的长期利率，这将会使质押者从质押转向借贷。然后，一旦链上质押枯竭，他们就可以进入并控制这个业已贫瘠的质押市场。

以Compound为例，要想压低借款率，攻击者只需要从池子里借钱。其风险模型会自动向上调整利率。随着攻击者不断借钱，越来越多的质押者转向借贷，PoS的安全性也慢慢地被耗尽。这可能会导致滚雪球效应：旁观者看到协议的安全性正在耗尽，他们会想着做空这一代币，这会进一步增加Compound的借贷需求。

你可以把这个质押网络想象成一件毛衣，攻击者拉着一根线头：利率。当攻击者开始拉线头，毛衣会对压力做出反应，线越拉越长，没过多久，攻击者就会将整件毛衣拆散。

当然，要完成这一点，攻击者需要借Compound里的资产，这意味着他们必须提供抵押品来借贷。但是，如果他们用USDC或代币化的比特币作为抵押，那么，攻击者在攻击网络时就不会承受对ETH的价格敞口。类似这种攻击如果发生在PoW链，将需要在链下占用大量空头头寸。但是在PoS中，攻击者可以在执行这种攻击的同时对冲所有的价格风险，而且所有操作不需要任何人的许可，且完全在链上实现。

这是一个令人惊讶的结果！看起来DeFi和共识是完全垂直的领域，但是实际上，竞争性的借贷市场对PoS的安全性具有重大影响。

好吧，这对PoS意味着什么？

首先，让我们花点时间反思一下：天啊，图灵完备的区块链实在太复杂了！将智能合约添加到区块链似乎应该是一个纯粹的应用层决定。而智能合约使Compound这样的复杂市场得以诞生，后者以不那么显而易见的方式与区块链的底层安全性进行交互。我们经常谈论「第1层」或「第2层」，但是与传统计算的OSI模型不同，区块链其实布满了有裂痕的抽象。

它还提醒我们：我们不能继续假装区块链是封闭系统，其唯一的激励因素在于协议内部。区块链太过复杂且相互连接，因而无法在真空中进行分析。在这方面，人们对PoS的实际安全性仍然知之甚少。

只要PoS网络处于开放的生态系统中，任何链上借贷市场都可以通过提供更高的收益来蚕食其安全性。事实上，即使某系统不直接支持智能合约，但只要质押资产可以代币化且跨链转移，那么，另一条链上的代币化借贷市场也会受到同样的影响！

担心这个是不是很傻？

我们讨论了主动攻击可能是什么样子，当然，这种攻击的资本成本可能太高，所以不太现实。但即使没有人做恶，这种情况也可能发生。比方说，有某些风投资助的项目开始补贴各自的利率，试图相互竞争，这可能会无意中降低了网络安全。最终结果将是一样的：一个危险而不安全的共识层。

PoS系统该如何防范这种情况？

在较高的层面上，一个质押网络有两种选择：要么迫使链上贷款市场设定利率上限，要么通过向质押者提供有竞争力的回报，与贷款市场展开竞争。

第一种策略类似于实施资本管制。这在无需许可的区块链上显然是不可能的——即使存在资本管制，借款人和贷款人也可以在链下或通过相邻的互操作链建立相同的市场。

唯一现实的防范方法是，在必要时使用灵活的货币政策，提供有竞争力的利率。任何固定的通货膨胀制度都容易受到这种攻击，因为攻击者总能精确地知道，在贷款市场上提供多少补贴就可蚕食押注者。

这种防御类似于央行调整利率以实现其经济目标。一个PoS网络必须使用它的发行率作为工具，以实时应对市场压力。

从这个意义上说，以太坊目前的基础还算不错，因为它没有承诺任何固定的货币政策。但进一步说，所有的PoS网络都必须考虑到这一权衡问题。链上治理和链下治理的方法都可以发挥作用，但是如果PoS协议想要永远保持安全，那么它必须具有自适应的货币政策。

要了解更多的细节，请查看这篇文章。它有一些很酷的图表，我没有收入本文。我也要向Tarun和Gauntlet团队的出色工作致以极高的敬意。

Gauntlet是DragonflyCapital的投资组合公司。感谢TarunChitra、IvanBogatyy和JohnMorrow对本文的反馈。

链闻获得作者授权发布该文中文版本。原文链接：https://medium.com/dragonfly-research/how-defi-cannibalizes-pos-security-84b146f00697

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