如何做到保护网络免受Sybil攻击


在分布式系统中实现一致性,比如通过对每个参与者的投票计数,会出现很多关于各节点“投票权”的问题:允许谁参与,某些节点是否有更多的投票权,是否每个人都平等,以及我们如何强制执行这些规则?


为了保持简单,我们假定每个人的投票是平等的。第一步,我们可以要求每个参与者用私钥在他们的投票上签名,就像在他们的交易收据上签名一样,并将投票传播到他们的节点上——在投票上签名确保了别人不能代表他们投票。然后我们可以制定一个规则,只允许提交一票。如果同一个钥匙签名了多个投票,那么所有的投票都作废——已经下定决心!到目前为止还好,现在难的部分来了……


最开始我们怎么知道允许哪个特定的节点参与?如果只需要一个独特的私钥来签名投票,那么恶意用户可以简单地生成无限的新密钥充斥网络。根本问题是,当生成和使用伪造身份很便宜时,任何投票系统都很容易被颠覆。


为了解决这个问题,我们需要使提交投票的过程变得“昂贵”。提高生成新身份的成本,或者提交投票的过程必须产生足够高的成本。为了让问题更明确,我们来想几个现实世界的例子:


1. 你在当地政府选举中投票时,会要求你出示身份证件(例如护照),而伪造身份证件的成本很高(希望如此)。理论上,没什么能阻止你生成多个伪造的身份证件,但如果成本足够高(伪造的货币成本,被抓的风险等),那么运行Sybil攻击的成本将远大于其收益。


2. 或者,假设提交投票给你带来了一些其他成本(例如支付费用)。如果成本足够高,那么再次的,运行大规模Sybil攻击的障碍也增强了。


注意,上述例子都不能完全“解决”Sybil攻击,但它们也不需要被完全解决。只要我们将攻击的成本提高到大于成功破坏系统所能得到的值,那么系统就是安全的,会按照预期运行。


注意,我们所使用的“安全”的定义是很宽松的。系统仍然会受到操纵,确切的投票计数会受到影响,但关键是恶意参与者不能影响最终的结果。

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