全面解讀閃電貸：為什麼閃電攻擊將成為新常態？
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閃電貸最近成為外界關注的熱點。兩名黑客利用閃電貸攻擊了保證金交易協議bZx，第一起套利金額為35 萬美元，之後又搞了一起套利金額60 萬美元的翻版攻擊。
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我們不清楚這些攻擊者是誰、身居何處。兩人都是空手套白狼，攻擊完成賺到數十萬美元，且沒有留下任何暴露身份的痕跡。
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剛爆出這些攻擊消息時，我正在仔細思考閃電貸及DeFi 的安全性問題。我認為這個問題值得公共討論。
簡單說一下我的觀點：我認為閃電貸存在重大安全威脅。但閃電貸不會消失，我們需要認真考慮未來它對DeFi 的安全性影響。
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什麼是閃電貸？
閃電貸概念最早由Marble 協議於2018 年提出。 Marble 自詡「智能合約銀行」，其產品是很簡單、但很具智慧的DeFi 創新：通過智能化合約完成的零風險貸款。
傳統信貸機構放貸時面臨兩種風險。第一種是違約風險：如果貸款人攜款潛逃，信貸機構會吞下苦果。但第二種是流動性風險：如果一家信貸機構在錯誤的時間放出太多貸款，或者藉款人未及時還款，信貸機構可能意外遭遇流動性緊張，無法履行自己的義務。
閃電貸減緩了這兩種傳統放貸風險。閃電貸的基本工作原理是：在單筆交易中貸出借款人需要的金額。然而在交易結束時，借款人必須償還不少於貸款金額的數目。如果借款人做不到，貸款機構會自動回滾交易。 （是的，智能合約能做到這一點！）
簡單講，閃電貸是自動的：如果借款人不能償還貸款，整個交易就會回滾，就像貸款根本沒發生一樣。
閃電貸則不同。閃電貸利率上沒有風險，也沒有機會成本！因為藉款人在閃電貸過程中「凍結了時間」，所以在其他任何人眼中，該系統的資金從來沒有風險，從來沒有阻塞，因此你也賺不到利息（例如，它沒有任何機會成本） 。
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基本上講，閃電貸應該是沒有成本費用的。或者更準確的說，一筆很小的費用，能補償讓一筆資產進入可放貸狀態而添加的三行代碼。
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閃電貸不能收取傳統意義上的利息，因為貸款的持續時間為0，（ APR * 0 = 0）。當然，如果任何放貸機構收取更高的利息，將會被利息更低的其他競爭對手碾壓。
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閃電貸最初的營銷標籤是主要用於套利交易。 Marble 的亮相聲明表示：
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「閃電貸可以幫助交易者從Marble 銀行貸款，在一家去中心化交易所DEX 中買幣， 然後在另一家DEX 以較高價格賣出代幣，一筆自動化交易就可以讓您將套利收益收入囊中。」
而現實確實如此—— 從金額上講，我們目前看到的多數閃電貸都被用於此類套利交易。
AAVE 的閃電貸用途，來源：AAVE
但金額還很小。 AAVE 自成立以來發起的閃電貸金額才剛剛超過1 萬美元。與套利交易規模和DeFi 市場流動性相比，不過九牛一毛。
另一方面，從AAVE 借款的成本約為8 萬gas，並收取本金0.09%，對利潤微薄的套利競爭而言，這一成本過高。實際上多數AAVE 套利交易中，借款人給貸款池支付的手續費多過其套利收益。
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事實證明，閃電貸在DeFi 中還有其他更引人注目的用例。一個例子是為貸款再融資。例如，假設我有一個Maker 抵押債倉（CDP），在裡面中鎖定了100 美元的ETH，我從其中藉了40 個DAI 幣的貸款，因此減去債務後我在CDP 中的淨頭寸為60美元。假設我想再融資放在Compound 換取更高的利率，通常我需要回購40 DAI 才能關閉CDP，這需要一些前期資金。相反我可以利用閃電貸借入40 個DAI 來關閉CDP，將60 美元的未鎖定ETH 存入Compound，通過Uniswap 將其餘的40 美元ETH 轉換回DAI，並用來償還閃電貸。一氣呵成，自動化0 成本再融資。
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這太神奇了！這就是資本樂高運行的偉大範例。 1x.ag 實際上搭建了一個保證金交易聚合應用，利用閃電貸自動實現這類交易。
儘管這些很酷，但bZx 攻擊者讓我們清楚看到，閃電貸能帶來多大的傷害。
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閃電攻擊對安全的重大意義
我越來越相信閃電貸真正解鎖的是閃電攻擊——利用閃電貸進行高額資金攻擊。近期的bZx 黑客攻擊讓我們管中窺豹，我懷疑這僅僅是個開頭而已。
為何閃電貸成為攻擊者的利器？主要有兩個原因。
短期貸款可以最大程度地減少攻擊者的污點。如果我有一個如何以1000 萬美元的ETH 操縱Oracle 幣的想法，即使我擁有那麼多的ETH，我可能也不想用自己的資金來冒險。我的ETH 可能沾染污點，交易所可能會拒絕我的存款，洗錢難度大大增加。有風險！但是，如果我用閃電貸貸出1000 萬美元，誰在乎呢？各方都會有收益。我的貸款來源——dYdX 的抵押池不會被污染， dYdX 的污染某種程度上消失了。
您可能不喜歡，但交易所審查制度如今已成為區塊鏈安全模式的一部分——相當模糊且中心化。但我認為對一個攻擊者而言，閃電貸實質上改變了這種風險。在比特幣白皮書中，中本聰發出了著名的宣言：比特幣不會遭受安全攻擊，因為：
而在閃電貸中，攻擊者與閃電貸遊戲絲毫沒有利益捆綁。閃電貸從本質上改變了攻擊者的風險。
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當然攻擊者不是僅憑大量金錢就可以對這些協議實施攻擊。如果所有DeFi 堆棧都像它聲稱的那樣安全，這應該不是個問題——面對富鯨哪種協議是不安全的？您可能會說，這些協議沒有考慮到那種情況，僅僅是疏忽了。
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不過據稱每小時用不到20 萬美元的資金就可以讓以太坊本身遭受51% 攻擊**。這個金額也並不很大！如果以太坊自身的安全模式僅僅能防止資金匱乏的攻擊者，我們何必那麼苛責那些防不住1000 萬美元攻擊的DeFi 應用呢？
（**說明一下，我個人並不相信這個數字，這個數字忽略了ETH 短缺等情況的影響, 不過它展示了一個思路。）
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如何減緩閃電攻擊？
假設你是一家衍生品平台，想避免受到閃電攻擊。自然會問：我是否能檢測出與我交易的用戶是不是在用閃電貸？
簡單的答案是：你做不到。
以太坊的EVM 設計方式不允許你從任何其他合同中讀取存儲。因此，如果你想知道另一個合同中發生的事情，只能通過該合同告訴你。如果你想知道客戶是否正在使用閃電貸合同，則必須詢問該閃電貸合同。目前許多放貸協議都無法對此類查詢做出回應（而且一般來說，也沒有辦法強制閃電貸放貸方執行這一查詢）。
即使你的衍生產品平台試圖檢查已知的閃電貸協議，協議平台使用代理合同或通過跨閃電貸協議鏈接，也很容易將任何此類查詢誤導。通常根本無法判斷用戶是否正在使用閃電貸。
短短的一秒鐘，如果有人要用1000 萬美元敲開你家交易平台的大門，無法判斷這是他們自己的資金，還是一筆閃電貸。
所以我們要防範閃電攻擊，真正的選擇是什麼？我想到三種方法。
說服閃電貸協議停止提供這種服務
開個玩笑而已。夥計們，這可是加密世界啊！
嚴肅地講，試圖讓貸款池停止提供閃電貸，就像試圖阻止噪聲污染一樣，這是公共領域的經典悲劇。提供閃電貸款符合每個協議的利益，並且其用戶有合理原因的希望使用此功能。因此，我們可以放心地消除這一選項。閃電貸不會消失。
迫使關鍵交易跨越兩個區塊
要記住，閃電貸允許你在單筆交易時間內借入資本。如果一個資本密集型交易需要跨越至少兩個區塊，用戶需要至少在兩個區塊時間段取出貸款，閃電攻擊就成為不可能。 （注意：要達到這一效果，兩個區塊之間用戶價值必須鎖定，以防止其償還貸款。如果你沒有正確地設計，則用戶可能會在兩個區塊進行閃電攻擊）
顯然這是以大幅犧牲用戶體驗下進行的：這意味著交易將不再是同步的，很像commit / reveal 方案。用戶體驗很糟糕，需要謹慎三思。
很多開發者抱怨智能合約異步操作，例如與Layer 2 或以太坊2.0 的跨片通信協議的互動。具有諷刺意味的是，異步性使得這些系統更安全，避免遭遇閃電攻擊。因為攻擊者無法在一次自動化交易中同步完成主鏈與Layer 2 或分片的操作。這意味著ETH 2.0 分片或Layer 2 DEX不會遭遇閃電攻擊。
如果可以通過某種方法來檢測用戶的實際餘額是多少（即在他們貸款之前和還款之後的餘額分別是多少），我們就可以戰勝閃電攻擊。
在原生EVM 機制中無法執行此操作，但是可以對其進行修改。你要做的是：在用戶與你的協議進行交互之前，你要求其提供Merkle 證明，證明在上一個區塊末尾時他們有足夠的餘額來償還當前使用的資金。你需要針對每個區塊中的每個用戶跟踪此情況。 （感謝康奈爾大學教授Ari Juels 向我概述了這種方法）
很清楚，我上面所舉的三種解決方案都不夠理想。我相信面對閃電攻擊沒有真正好的解決辦法。但有兩個特別應用確實能減緩閃電攻擊：市場價預言機和治理代幣。
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鏈上治理則是則會帶來一連串令人頭疼的問題。鏈上治理通常由治理代幣持幣人按權重投票決定。但如果這種治理代幣進入某一貸款池，任何攻擊者可以偷走大量選票，得到自己想要的結果。
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當然，多數治理協議要求這些治理代幣在投票期間鎖定，這讓閃電攻擊無計可施。但有些治理協議並非如此，例如「Carbon Vote」和Maker 的行政投票。在閃電攻擊的陰影之下，這些治理機製完全可能被攻陷。
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這些有什麼深遠意義？
這不會是最後一起閃電攻擊事件。第二起bZx 攻擊只是第一次翻版而已，我懷疑未來幾個月還有一波類似攻擊。現在全球各個角落有數千名聰明的青少年對所有這些DeFi 樂高虎視眈眈，用顯微鏡尋找任何漏洞，試圖找出發動閃電攻擊的辦法。如果攻陷一個漏洞，他們也會賺到數十萬美元，對全球多數國家和地區而言，這一數字足以改變人生。
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最後，這些事件讓我去思考加密世界的古老概念：礦工可提取價值（MEV ）。 MEV 指礦工可以從一個區塊鏈系統中可以提取的總價值，包括出塊獎勵和費用，但也包括其它不那麼正大光明的收益，例如交易重新排序或向塊中插入流氓交易。
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從根本上講，應該將所有這些閃電攻擊都視為海量資金內存池（mempool）中的單筆交易。例如，第二次bZx 攻擊在單筆交易中產生了價值64.5 萬美元的ETH 利潤。如果你是礦工，並且打算開始開採新區塊，請想像一下查看先前區塊的交易並對自己說：「這算怎麼回事兒？上一個區塊中包含64.5 萬美元的利潤，我為什麼要開採一個只換來500 美元的新區塊？」
更符合你利益的做法不是繼續開採新區塊，而是試圖重寫歷史，讓你自己成為那個閃電攻擊者。想一下：這一筆交易就相當於以太坊誠實挖礦四個小時的所得！這與擁有一個包含正常塊獎勵1000 倍的超級塊是同樣的原理——這種超級塊帶來的合理結果是大批礦工瘋狂爭奪，為自己竊取那個超級塊。
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模擬展示礦工們的激烈爭奪
均衡狀態下，所有閃電攻擊應該最終被礦工提取價值。 （注意他們應該也會最終竊取了所有鏈上套利和清算）。諷刺的是，這會成為阻止閃電攻擊的一個重要元素，因為會讓攻擊黑客無法將竊取成果折現。也許最終礦工們會開始私下懸賞攻擊代碼，為黑客提供線人費。技術上講，利用零知識認證是可以在無需信任的情況下完成。 （這樣想是不是有點怪？）
