Zabezpečení konsensu PoS: analýza mechanismů ochrany navrhovatelů bloků proti různým vektorům útoku

Abstract

Tato práce se zabývá mechanismy ochrany navrhovatelů bloků v Proof-of-Stake konsensu Etherea. Cílem je představení základních principů a možných slabin tohoto konsensu, identifikace a zkoumání možných vektorů útoku proti navrhovatelům, zhodnocení různých mechanismů ochrany navrhovatelů a bližší zkoumání dvou vybraných mechanismů, Whisk a homomorphic sortition, pomocí simulace jejich chování za různých podmínek. Za tímto účelem byl vytvořen simulační rámec a bylo navrženo několik scénářů pro testování bezpečnostní efektivity těchto mechanismů při útocích. Byla provedena měření za účelem odhadu výpočetní náročnosti. Nakonec byly výsledky diskutovány, včetně určení proveditelnosti těchto mechanismů, a byla navržena vylepšení a témata pro další výzkum.

The thesis deals with proposer protection mechanisms in the Ethereum Proof-of-Stake consensus. The aim is to introduce the principles and possible weaknesses of the consensus mechanism, identify and investigate potential attack vectors targeting proposers, evaluate various proposer protection mechanisms and further investigate two selected mechanisms, Whisk and homomorphic sortition, by simulating their behaviour under different circumstances. For this purpose, a simulation framework was designed and several scenarios were proposed to test the security effectiveness of the mechanisms during the attack. Measurements were conducted to estimate the computational demand of both mechanisms. Finally, the results were discussed, the feasibility of the mechanisms was determined and topics for future research and improvements were suggested.