Niaj hnub no, tsuas yog cov tub nkeeg tsis tau sau txog blockchain thev naus laus zis, cryptocurrencies thiab nws txias npaum li cas. Tab sis tsab xov xwm no yuav tsis qhuas cov thev naus laus zis no; peb yuav tham txog nws qhov tsis txaus thiab txoj hauv kev los tshem tawm lawv.

Thaum ua haujlwm ntawm ib qho ntawm cov haujlwm ntawm Altirix Systems, txoj haujlwm tau tshwm sim ntawm kev nyab xeeb, censorship-tiv thaiv kev lees paub ntawm cov ntaub ntawv los ntawm ib qho chaw sab nraud rau blockchain. Nws yog ib qho tsim nyog kom paub meej tias cov kev hloov pauv hauv cov ntaub ntawv ntawm peb qhov system thiab, raws li cov kev hloov pauv no, ua tiav ib lossis lwm ceg hauv cov lus cog lus ntse. Kev ua haujlwm ntawm qhov xub thawj siab yog qhov tsis tseem ceeb, tab sis thaum lub sijhawm nyiaj txiag ntawm ib qho ntawm cov tog neeg koom nrog cov txheej txheem nyob ntawm qhov tshwm sim ntawm nws qhov kev siv, cov kev xav tau ntxiv tshwm sim. Ua ntej ntawm tag nrho cov, qhov no yog kev ntseeg siab nyob rau hauv xws li ib tug validation mechanism. Tab sis thawj yam ua ntej.

Qhov teeb meem yog tias blockchain nws tus kheej yog ib qho kev tswj hwm, kaw qhov chaw, yog li cov ntawv cog lus ntse hauv blockchain tsis paub dab tsi txog lub ntiaj teb sab nraud. Nyob rau tib lub sijhawm, cov ntsiab lus ntawm cov ntawv cog lus ntse feem ntau muaj feem xyuam rau cov ntaub ntawv hais txog cov khoom tiag tiag (kev ya davhlau qeeb, kev pauv pauv, thiab lwm yam). Rau cov ntawv cog lus ntse ua haujlwm kom raug, cov ntaub ntawv tau txais los ntawm sab nraud blockchain yuav tsum ntseeg tau thiab txheeb xyuas. Qhov teeb meem no daws tau los ntawm kev siv oracles xws li Town Crier thiab DECO. Cov oracles tso cai rau daim ntawv cog lus ntse ntawm blockchain network kom ntseeg tau cov ntaub ntawv los ntawm lub vev xaib uas ntseeg siab; peb tuaj yeem hais tias cov no yog cov chaw muab cov ntaub ntawv txhim khu kev qha.

Oracles

Xav txog tias daim ntawv cog lus ntse hloov 0.001 btc rau koj lub hnab nyiaj bitcoin yog tias koj nyiam ncaws pob ncaws pob yeej Lavxias teb sab khob. Nyob rau hauv qhov kev tshwm sim ntawm yeej tiag tiag, daim ntawv cog lus ntse yuav tsum tau hloov cov ntaub ntawv hais txog lub club twg yeej, thiab muaj ntau yam teeb meem tshwm sim ntawm no: qhov twg kom tau txais cov ntaub ntawv no, yuav ua li cas kom nyab xeeb hloov mus rau lub ntse daim ntawv cog lus thiab yuav ua li cas xyuas kom meej cov ntaub ntawv. tau txais hauv daim ntawv cog lus ntse siv tau tiag tiag coincides nrog kev muaj tiag?

Thaum nws los txog rau qhov chaw ntawm cov ntaub ntawv, tuaj yeem muaj 2 qhov xwm txheej: txuas daim ntawv cog lus ntse mus rau lub vev xaib ntseeg siab uas cov ntaub ntawv hais txog kev sib tw tau raug khaws cia hauv nruab nrab, thiab qhov kev xaiv thib ob yog txuas ntau qhov chaw ib zaug thiab xaiv cov ntaub ntawv los ntawm ntau qhov chaw. uas muab cov ntaub ntawv tib yam. Txhawm rau txheeb xyuas qhov tseeb ntawm cov ntaub ntawv, oracles yog siv, piv txwv li Oraclize, uas siv TLSNotary (TLS Notary Modification los ua pov thawj qhov tseeb ntawm cov ntaub ntawv). Tab sis muaj cov ntaub ntawv txaus hauv Google txog Oraclize, thiab muaj ob peb tsab xov xwm ntawm Habré.Hnub no kuv yuav tham txog oracles uas siv qhov sib txawv me ntsis rau kev xa cov ntaub ntawv: Lub Nroog Crier thiab DECO. Cov kab lus muab cov lus piav qhia ntawm cov qauv kev ua haujlwm ntawm ob qho tib si oracles, nrog rau cov ncauj lus kom ntxaws sib piv.

Lub zos Crier

Lub Nroog Crier (TC) tau tshaj tawm los ntawm IC3 (Qhov Kev Npaj rau CryptoCurrencies thiab Daim Ntawv Cog Lus) hauv 2016 ntawm CCS'16. Lub tswv yim tseem ceeb ntawm TC: hloov cov ntaub ntawv los ntawm lub vev xaib mus rau daim ntawv cog lus ntse thiab xyuas kom meej tias cov ntaub ntawv xa los ntawm TC yog tib yam li hauv lub vev xaib. TC siv TEE (Trusted Execution Environment) los txheeb xyuas cov ntaub ntawv ua tswv cuab. Thawj version ntawm TC piav qhia yuav ua li cas ua haujlwm nrog Intel SGX.
Lub Nroog Crier muaj ib feem hauv blockchain thiab ib feem hauv OS nws tus kheej - TC Server.

TC Daim ntawv cog lus yog nyob rau ntawm blockchain thiab ua raws li lub hauv ntej kawg rau TC. Nws lees txais kev thov los ntawm CU (tus neeg siv daim ntawv cog lus ntse) thiab xa cov lus teb los ntawm TC Server. Nyob rau hauv lub TC Server muaj ib tug Relay, uas tsim kev sib txuas ntawm lub enclave thiab Internet (bidirectional tsheb) thiab txuas lub enclave nrog lub blockchain. Enclave muaj progencl, uas yog cov cai uas ua rau kev thov los ntawm blockchain thiab xa cov lus rov qab mus rau blockchain nrog tus lej kos npe, progencl muaj ib feem ntawm cov ntawv cog lus ntse thiab tseem ceeb ua qee yam ntawm nws cov haujlwm.

Intel SGX enclave tuaj yeem xav tias yog lub tsev qiv ntawv sib koom nrog API khiav ntawm ecall. Ecall hloov kev tswj mus rau hauv lub enclave. Lub enclave ua nws cov cai kom txog thaum nws tawm los yog txog thaum muaj kev zam. ocall yog siv los hu cov haujlwm uas tau teev tseg sab nraud ntawm lub enclave. Ocall raug tua sab nraud ntawm qhov chaw thiab raug kho raws li kev hu tsis ntseeg los ntawm nws. Tom qab ocall raug tua, tswj tau rov qab mus rau qhov chaw.

Hauv ntu Enclave, kev ruaj ntseg channel tau teeb tsa nrog lub vev xaib server, lub enclave nws tus kheej ua TLS tuav tes nrog lub hom phiaj server thiab ua txhua yam kev ua haujlwm cryptographic sab hauv. Lub tsev qiv ntawv TLS (mbedTLS) thiab txo HTTP code tau raug xa tawm mus rau SGX ib puag ncig. Tsis tas li, Enclave muaj cov ntawv pov thawj CA hauv paus (ib daim ntawv pov thawj) los txheeb xyuas cov ntawv pov thawj ntawm cov chaw taws teeb tswj. Thov Handler lees txais qhov kev thov datagram hauv hom ntawv muab los ntawm Ethereum, decrypts nws thiab parses nws. Tom qab ntawd nws tsim kev lag luam Ethereum uas muaj cov ntaub ntawv thov, kos npe nrog skTC thiab xa mus rau Relay.

Qhov Relay feem suav nrog Client Interface, TCP, Blockchain Interface. Client Interface yuav tsum tau lees paub tus lej enclave thiab sib txuas lus nrog tus neeg siv khoom. Tus neeg siv tau xa daim ntawv thov kev lees paub siv ecall thiab tau txais lub sijhawm kos npe los ntawm skTC nrog rau att (tus qauv kos npe), tom qab ntawd att raug txheeb xyuas siv Intel Attestation Service (IAS), thiab lub sij hawm raug txheeb xyuas los ntawm kev pabcuam sijhawm. Blockchain Interface txheeb xyuas cov lus thov tuaj thiab tso kev lag luam ntawm blockchain rau kev xa cov datagrams. Geth yog tus neeg siv khoom Ethereum thiab tso cai rau Relay cuam tshuam nrog blockchain ntawm RPC hu.

Ua hauj lwm nrog TEE, TC tso cai rau koj khiav ob peb enclaves nyob rau hauv parallel, yog li ua kom ceev cov ntaub ntawv ua los ntawm 3 zaug. Yog hais tias nrog ib tug khiav enclave qhov ceev yog 15 tx / sec, ces nrog 20 parallel khiav enclaves qhov ceev nce mus rau 65 tx / sec; rau kev sib piv, lub siab tshaj plaws khiav hauj lwm ceev nyob rau hauv lub Bitcoin blockchain yog 26 tx / sec.

Deco

DECO (Decentralized Oracles for TLS) tau nthuav tawm ntawm CCS'20, ua haujlwm nrog cov chaw uas txhawb nqa TLS kev sib txuas. Ua kom cov ntaub ntawv tsis pub lwm tus paub thiab kev ncaj ncees.
DECO nrog TLS siv symmetric encryption, yog li tus neeg siv khoom thiab lub vev xaib muaj cov yuam sij encryption, thiab tus neeg siv tuaj yeem tsim cov ntaub ntawv sib tham TLS yog tias nws xav tau. Txhawm rau daws qhov teeb meem no, DECO siv peb txoj kev sib tuav tes ntawm tus pov thawj (kev cog lus ntse), tus neeg pov thawj (oracle) thiab lub vev xaib (cov ntaub ntawv qhov chaw).

Txoj kev DECO ua haujlwm yog tias tus neeg txheeb xyuas tau txais cov ntaub ntawv D thiab lees paub rau tus neeg txheeb xyuas tias D tuaj ntawm TLS server S. Lwm qhov teeb meem yog tias TLS tsis kos npe rau cov ntaub ntawv thiab nws nyuaj rau tus neeg siv TLS los ua pov thawj tias qhov cov ntaub ntawv tau txais los ntawm raws nraim tus neeg rau zaub mov (qhov teeb meem pov thawj).

DECO raws tu qauv siv KEnc thiab KMac encryption yuam sij. Tus neeg siv xa daim ntawv thov Q mus rau lub vev xaib server, cov lus teb los ntawm tus neeg rau zaub mov R tuaj hauv daim ntawv encrypted, tab sis tus neeg siv khoom thiab tus neeg rau zaub mov muaj tib lub KMac, thiab tus neeg siv khoom tuaj yeem tsim cov lus TLS. DECO txoj kev daws teeb meem yog "pob" KMac los ntawm tus neeg siv khoom (tus pov thawj) kom txog thaum nws teb rau qhov kev thov. Tam sim no KMac tau muab faib ua pov thawj thiab pov thawj - KpMac thiab KvMac. Tus neeg rau zaub mov tau txais KMac los encrypt cov lus teb siv cov haujlwm tseem ceeb KpMac ⊕ KvMac = KMac.

Los ntawm kev teeb tsa peb txoj kev sib tuav tes, cov ntaub ntawv sib pauv ntawm cov neeg siv khoom thiab cov neeg rau zaub mov yuav ua tiav nrog kev lees paub ntawm kev ruaj ntseg.

Thaum tham txog ib tug decentralized oracle system, ib tug tsis tuaj yeem tsis hais txog Chainlink, uas yog lub hom phiaj los tsim kom muaj kev sib koom ua ke ntawm oracle nodes sib xws nrog Ethereum, Bitcoin thiab Hyperledger, suav nrog kev hloov pauv: txhua feem ntawm lub kaw lus tuaj yeem hloov kho. Nyob rau tib lub sijhawm, txhawm rau kom muaj kev ruaj ntseg, Chainlink muab txhua lub oracle koom nrog hauv txoj haujlwm los muab cov yuam sij ua ke (public thiab ntiag tug). Tus yuam sij ntiag tug yog siv los tsim ib feem kos npe uas muaj lawv qhov kev txiav txim siab rau cov ntaub ntawv thov. Yuav kom tau txais cov lus teb, nws yog ib qho tsim nyog yuav tau muab tag nrho cov kos npe ib nrab ntawm lub network oracles.

Chainlink npaj los ua qhov pib PoC DECO nrog rau kev tsom mus rau cov kev siv nyiaj txiag tsis zoo xws li Mixicles. Thaum lub sijhawm sau ntawv, xov xwm tawm hauv Forbes tias Chainlink tau txais DECO los ntawm Cornell University.

Attacks ntawm oracles

Los ntawm cov ntaub ntawv kev ruaj ntseg ntawm qhov pom, cov kev tawm tsam hauv qab no ntawm Lub Nroog Crier tau txiav txim siab:

1. Rogue ntse-hu rau code txhaj ntawm TEE nodes.
   Lub ntsiab lus ntawm kev tawm tsam: xa cov lus cog lus tsis raug cai rau TEE, yog li, tus neeg tawm tsam uas tau txais kev nkag mus rau ntawm node yuav tuaj yeem ua tiav nws tus kheej (kev dag ntxias) daim ntawv cog lus ntse ntawm cov ntaub ntawv decrypted. Txawm li cas los xij, cov nqi xa rov qab yuav raug encrypted nrog tus yuam sij ntiag tug, thiab tib txoj hauv kev nkag mus rau cov ntaub ntawv no yog xau cov ntawv ciphertext ntawm xa rov qab / tso tawm.
   Kev tiv thaiv tawm tsam qhov kev tawm tsam no muaj cov kab ke kuaj xyuas qhov tseeb ntawm tus lej nyob ntawm qhov chaw nyob tam sim no. Qhov no tuaj yeem ua tiav siv qhov chaw nyob qhov twg qhov chaw nyob daim ntawv cog lus txiav txim los ntawm hashing daim ntawv cog lus code.

2. Daim ntawv cog lus lub xeev ciphertext hloov pauv.
   Lub ntsiab lus ntawm kev tawm tsam: Cov tswv ntawm cov nodes uas cov ntawv cog lus ntse tau ua tiav tau nkag mus rau lub xeev daim ntawv cog lus hauv daim ntawv encrypted sab nraum lub enclave. Tus neeg tawm tsam, tau txais kev tswj hwm ntawm lub node, tuaj yeem sib piv cov kev sib cuag hauv lub xeev ua ntej thiab tom qab kev sib pauv thiab tuaj yeem txiav txim siab seb qhov kev sib cav twg tau nkag mus thiab siv txoj kev cog lus ntse twg, txij li daim ntawv cog lus ntse nws tus kheej thiab nws cov kev qhia tshwj xeeb muaj rau pej xeem.
   Kev tiv thaiv kom ntseeg tau qhov kev ntseeg ntawm node nws tus kheej.

3. Sab-channel tawm tsam.
   Ib hom kev tawm tsam tshwj xeeb uas siv kev saib xyuas ntawm enclave nco thiab cache nkag hauv ntau yam xwm txheej. Ib qho piv txwv ntawm qhov kev tawm tsam no yog Prime thiab Probe.
   
   Attack Order:

   • t0: Tus neeg tawm tsam sau tag nrho cov ntaub ntawv cache ntawm tus neeg raug tsim txom txheej txheem.
   • t1: Tus neeg raug tsim txom ua tiav cov lej nrog kev nco nkag uas nyob ntawm tus neeg raug tsim txom cov ntaub ntawv rhiab heev (cov yuam sij crypto). Cov kab cache raug xaiv raws li tus nqi keybit. Hauv qhov piv txwv hauv daim duab, keybit = 0 thiab qhov chaw nyob X hauv cache kab 2 tau nyeem. Cov ntaub ntawv khaws cia hauv X yog thauj mus rau hauv cache, tshem cov ntaub ntawv uas nyob ntawd ua ntej.
   • t2: Tus neeg tawm tsam kuaj xyuas seb nws cov kab cache tau raug tshem tawm - kab siv los ntawm tus neeg raug tsim txom. Qhov no yog ua los ntawm kev ntsuas lub sijhawm nkag. Los ntawm kev rov ua qhov haujlwm no rau txhua tus yuam sij, tus neeg tawm tsam tau txais tag nrho tus yuam sij.

Kev Tiv Thaiv Kev Tawm Tsam: Intel SGX muaj kev tiv thaiv kev tawm tsam sab nraud uas tiv thaiv kev saib xyuas cov xwm txheej ntsig txog cache, tab sis Prime thiab Kev Tshawb Fawb Kev Tawm Tsam tseem yuav ua haujlwm vim tias tus neeg tawm tsam saib xyuas cov xwm txheej cache ntawm nws cov txheej txheem thiab faib cov cache nrog tus neeg raug tsim txom.

Yog li, tam sim no tsis muaj kev tiv thaiv zoo tiv thaiv qhov kev tawm tsam no.

Kev tawm tsam xws li Spectre thiab Foreshadow (L1TF), zoo ib yam li Prime thiab Probe, kuj paub. Lawv tso cai rau koj nyeem cov ntaub ntawv los ntawm lub cim xeeb cache los ntawm tus neeg sab nrauv channel. Kev tiv thaiv tawm tsam Spectre-v2 qhov tsis zoo yog muab, uas ua haujlwm tawm tsam ob ntawm cov kev tawm tsam no.

Hais txog DECO, peb txoj kev sib tuav tes muab kev lees paub ntawm kev ruaj ntseg:

1. Pov Thawj Kev Ncaj Ncees: Tus pov thawj hacked tsis tuaj yeem dag cov ntaub ntawv keeb kwm ntawm lub server thiab tsis tuaj yeem ua rau lub server lees txais cov lus thov tsis raug lossis teb tsis raug rau cov lus thov siv tau. Qhov no yog ua los ntawm kev thov qauv ntawm server thiab prover.
2. Verifier Integrity: Tus neeg txheeb xyuas hacked tsis tuaj yeem ua pov thawj kom tau txais cov lus teb tsis raug.
3. Tsis pub twg paub: Lub hacked verifier tshuaj xyuas tsuas yog cov ntaub ntawv pej xeem (thov, server npe).

Hauv DECO, tsuas yog kev txhaj tshuaj tiv thaiv kab mob ua tau. Ua ntej, nrog peb-txoj kev sib tuav tes, tus neeg pov thawj tuaj yeem tsim tus kheej ntawm tus neeg rau zaub mov siv qhov tshiab nonce. Txawm li cas los xij, tom qab sib tuav tes, tus neeg txheeb xyuas yuav tsum tso siab rau cov txheej txheem hauv network (IP chaw nyob). Yog li, kev sib txuas lus ntawm tus neeg txheeb xyuas thiab cov neeg rau zaub mov yuav tsum raug tiv thaiv los ntawm kev txhaj tshuaj. Qhov no ua tiav los ntawm kev siv Proxy.

Kev sib piv ntawm oracles

Lub Nroog Crier yog ua raws li kev ua haujlwm nrog ib qho chaw nyob hauv cov neeg rau zaub mov, thaum DECO tso cai rau koj los txheeb xyuas qhov tseeb ntawm keeb kwm ntawm cov ntaub ntawv siv peb txoj kev sib tuav tes thiab cov ntaub ntawv encryption nrog cov yuam sij cryptographic. Kev sib piv ntawm cov oracles no tau ua raws li cov hauv qab no: kev ua tau zoo, kev ruaj ntseg, nqi thiab kev ua tau zoo.

Lub zos Crier
Deco

kev ua tau zoo
Faster (0.6s kom tiav)
Slower (10.50s kom tiav cov txheej txheem)

kev ruaj ntseg
Tsawg ruaj ntseg
Muaj kev nyab xeeb dua

nqi
Kim dua
Pheej Yig

tswv yim
Yuav tsum tau kho vajtse tshwj xeeb
Ua haujlwm nrog txhua tus neeg rau zaub mov uas txhawb TLS

Kev ua tau zoo: Txhawm rau ua haujlwm nrog DECO, yuav tsum tau tuav peb txoj kev sib tuav tes, thaum teeb tsa ntawm LAN nws yuav siv sijhawm 0.37 vib nas this, rau kev sib cuam tshuam tom qab kev sib txuas tau tsim, 2PC-HMAC tau ua haujlwm zoo (0,13 s ib sau). DECO qhov kev ua tau zoo nyob ntawm qhov muaj TLS cipher suites, qhov loj ntawm cov ntaub ntawv ntiag tug, thiab qhov nyuaj ntawm cov pov thawj rau ib daim ntawv thov tshwj xeeb. Siv daim ntawv thov kev xaiv binary los ntawm IC3 ua piv txwv: ua tiav cov txheej txheem ntawm LAN yuav siv sijhawm li 10,50 vib nas this. Los ntawm kev sib piv, Lub Nroog Crier yuav siv sijhawm kwv yees li 0,6 vib nas this los ua kom tiav daim ntawv thov zoo sib xws, uas yog kwv yees li 20 npaug sai dua DECO. Txhua yam sib npaug, TC yuav nrawm dua.

Kev ruaj ntseg: Kev tawm tsam ntawm Intel SGX enclave (sab-channel tawm tsam) ua haujlwm thiab tuaj yeem ua rau muaj kev puas tsuaj tiag tiag rau cov neeg koom nrog kev cog lus ntse. Hais txog DECO, kev tawm tsam cuam tshuam txog kev txhaj tshuaj tsheb tuaj yeem ua tau, tab sis kev siv lub npe txo qis kev tawm tsam tsis muaj dab tsi. Yog li DECO muaj kev nyab xeeb dua.

nqi ntawm: Tus nqi ntawm cov khoom siv uas txhawb Intel SGX yog siab dua tus nqi ntawm kev teeb tsa raws tu qauv hauv DECO. Yog vim li cas TC thiaj li kim dua.

Tswv yim: Txhawm rau ua haujlwm nrog Lub Nroog Crier, yuav tsum muaj cov cuab yeej tshwj xeeb uas txhawb nqa TEE. Piv txwv li, Intel SGX tau txais kev txhawb nqa ntawm 6th tiam Intel Core processor tsev neeg thiab tom qab ntawd. DECO tso cai rau koj ua haujlwm nrog txhua yam khoom siv, txawm hais tias muaj DECO teeb tsa siv TEE. Raws li cov txheej txheem teeb tsa, DECO txoj kev sib tuav tes peb yuav siv sij hawm me ntsis, tab sis qhov no tsis muaj dab tsi piv rau kev txwv ntawm TC, yog li DECO yog qhov ua tau zoo dua.

xaus

Saib ntawm ob lub oracles cais thiab muab piv rau plaub yam, nws yog qhov tseeb tias Lub Nroog Crier yog qis dua rau DECO ntawm peb ntawm plaub lub ntsiab lus. DECO muaj kev ntseeg siab dua los ntawm cov ntaub ntawv kev ruaj ntseg ntawm qhov pom, pheej yig dua thiab siv tau ntau dua, txawm hais tias teeb tsa peb tog raws tu qauv tuaj yeem siv sijhawm qee lub sijhawm thiab muaj qhov tsis zoo, piv txwv li, kev ua haujlwm ntxiv nrog cov yuam sij encryption. TC yog nrawm dua DECO, tab sis sab-channel nres qhov tsis zoo ua rau nws muaj kev cuam tshuam rau kev tsis pub lwm tus paub. Nws yuav tsum raug coj mus rau hauv tus account tias DECO tau tshaj tawm thaum Lub Ib Hlis 2020, thiab tsis muaj sijhawm txaus los txiav txim siab nws nyab xeeb. Lub Nroog Crier tau raug tawm tsam rau 4 xyoo thiab tau dhau los ntawm ntau qhov kev sim, yog li nws siv hauv ntau qhov haujlwm tau tsim nyog.

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