Perdita di inattività: implicazioni per la sicurezza di Ethereum

A maggio 2023, la blockchain di Ethereum ha affrontato la sua prima fuga di inattività. Questo meccanismo serve a far sì che la rete possa finalizzare le transazioni anche quando alcune parti hanno problemi. Riduce il potere di voto dei Validatori non raggiungibili, permettendo a quelli attivi di prendere il controllo. Questo articolo esplora come questa fuga di inattività influisca sulla Sicurezza della blockchain di Ethereum.

#Che Cos'è la Fuga di Inattività?

La fuga di inattività è un metodo per gestire le situazioni in cui la blockchain di Ethereum non può finalizzare le transazioni per un lungo periodo. Se la rete è in difficoltà per quattro epoche consecutive (che durano circa 6 minuti e 24 secondi ciascuna), la fuga di inattività entra in gioco. Durante questo tempo, i validatori che non partecipano perderanno parte della loro partecipazione, o proprietà, nel sistema, mentre quelli che partecipano guadagneranno più potere. L'obiettivo è mantenere la rete in funzione anche nei momenti difficili. Tuttavia, potrebbe anche creare problemi di sicurezza.

#Ethereum e Proof-of-Stake

Ethereum è passata da un sistema di proof-of-work a proof-of-stake (PoS) a settembre 2022. Nel proof-of-work, i validatori dovevano risolvere problemi complessi usando tanta energia. Adesso, con il proof-of-stake, i validatori guadagnano potere in base a quanta criptovaluta possiedono. Questo sistema è più efficiente, ma introduce nuove sfide, soprattutto nella gestione dei conflitti che possono sorgere quando la rete ha problemi.

#Sicurezza vs. Vivacità

I termini "sicurezza" e "vivacità" sono importanti per capire come funzionano le blockchain. La sicurezza significa che una volta che una transazione è finalizzata, non può essere cambiata o annullata. D'altra parte, la vivacità garantisce che le transazioni possano sempre essere aggiunte alla blockchain. Ethereum cerca di mantenere entrambe le proprietà, ma durante le interruzioni della rete o i problemi, possono esserci compromessi tra di esse.

#Come Funzionano i Validatori

Nel PoS di Ethereum, i validatori hanno due ruoli principali: proporre nuovi blocchi e attestare a loro favore. Un propositore suggerisce un nuovo blocco durante un periodo specifico. Questo ruolo viene assegnato casualmente ai validatori. Il lavoro dell'attestatore è esaminare il blocco proposto e votare (attestare) per esso, aiutando a costruire la catena.

Quando i validatori svolgono il loro ruolo correttamente e in tempo, ricevono ricompense. Se non riescono a farlo, affrontano penalità. Le penalità possono variare, compresa la perdita di parte della loro partecipazione.

#Validatori Bizantini

Ci sono due tipi di validatori: onesti e bizantini. I validatori onesti seguono le regole e agiscono correttamente. I validatori bizantini potrebbero comportarsi in modi dannosi per la rete. Questo potrebbe significare non votare quando dovrebbero o cercare di ingannare altri validatori. I rischi associati ai validatori bizantini possono aumentare durante i periodi in cui la fuga di inattività è in atto.

#Comportamento della Rete Durante i Problemi

Quando la rete affronta problemi e alcuni validatori diventano irraggiungibili, può crearsi una situazione in cui diversi gruppi di validatori prendono decisioni contrastanti. Questo potrebbe portare alla finalizzazione di alcuni blocchi che contraddicono altri, danneggiando così la sicurezza della catena.

#Analizzando gli Scenari

Questo articolo discute diverse situazioni per capire come i validatori bizantini possano abusare della fuga di inattività per indebolire la sicurezza. Ad esempio, c'è uno scenario in cui sono coinvolti solo validatori onesti. Anche in questa situazione, c'è il rischio che la sicurezza possa essere compromessa.

Poi, vediamo cosa succede quando partecipano i validatori bizantini. Potrebbero comportarsi in modi che accelerano la finalizzazione di blocchi contrastanti. Questo può avvenire attraverso "azioni punibili", dove infrangono le regole e diventano punibili. Tuttavia, se coordinano bene le loro azioni, possono evitare le penalità e manipolare l'esito del consenso.

#La Penalità di Inattività e le Partecipazioni dei Validatori

Le partecipazioni dei validatori e come le gestiscono durante le fughe di inattività influenzano la capacità della rete di funzionare. I validatori possono avere comportamenti diversi durante questi periodi. Ad esempio, alcuni potrebbero essere sempre attivi, alcuni potrebbero agire solo ogni altra epoca, e altri potrebbero scegliere di rimanere inattivi. Ogni tipo di comportamento porta a risultati diversi per le loro partecipazioni.

I validatori attivi manterranno la loro partecipazione, mentre i validatori inattivi vedranno diminuire la loro a causa delle penalità. Se la partecipazione di un validatore scende al di sotto di un certo livello, potrebbe essere espulso dalla rete. Questo significa che il comportamento dei validatori durante i periodi di inattività influenza notevolmente chi rimane parte del sistema.

#Validatori Bizantini e Sicurezza

I validatori bizantini possono lavorare per superare la soglia critica di sicurezza di un terzo del potere di voto. Se riescono a controllare questa quantità, potrebbero potenzialmente compromettere la sicurezza della blockchain. Questo è particolarmente rilevante durante le fughe di inattività, dove le dinamiche della rete giocano un ruolo cruciale.

Esploriamo anche come i validatori bizantini possano alternare la loro attività su diversi rami. Passando tra l'essere attivi e inattivi, possono manipolare la situazione a loro favore. Questo approccio può portare a raggiungere i loro obiettivi senza subire penalità.

#Il Ruolo dell'Attacco di Rimbalzo Probabilistico

L'Attacco di Rimbalzo Probabilistico è una strategia in cui i validatori bizantini possono sfruttare le condizioni della rete per compromettere la sicurezza. Comporta la creazione di una situazione in cui i validatori onesti vengono ingannati su quale ramo della blockchain seguire. Di conseguenza, i validatori bizantini possono aumentare la loro partecipazione assicurandosi di non finalizzare i blocchi troppo rapidamente, permettendo loro di mantenere il controllo restando non rilevati.

#Partizionamento della rete e Minacce alla Sicurezza

I partizionamenti della rete, in cui parte della rete di validatori non può comunicare tra loro, rappresentano un rischio significativo. Durante tali partizioni, i validatori bizantini possono manipolare le loro azioni per finalizzare blocchi contrastanti e spingere la rete verso uno stato in cui non è sicura. Questo potrebbe portare a situazioni in cui due catene diverse sembrano valide contemporaneamente, ma si contraddicono.

#Conclusione

Il meccanismo di fuga di inattività svolge un ruolo vitale nel mantenere la funzionalità di Ethereum durante i periodi difficili. Tuttavia, può anche introdurre vulnerabilità, soprattutto quando sono coinvolti validatori bizantini. Questi validatori possono sfruttare la situazione per aumentare il loro dominio e mettere a rischio la sicurezza della rete.

Una considerazione attenta delle penalità di inattività, del comportamento dei validatori e del potenziale per attacchi bizantini è essenziale per sviluppare una blockchain più forte e sicura. Ulteriori ricerche e aggiustamenti al protocollo possono affrontare questi problemi e migliorare la resilienza del sistema proof-of-stake di Ethereum.