不可逆到可逆的機制，誰能發起？如何凍結？誰能仲裁？
作者：十四君
原用標題：【前沿解讀】斯坦福研究員論文-以太坊可逆交易標準 ERC20/721R 的機制、創新與局限
封面： Photo by GuerrillaBuzz Crypto PR on Unsplash
區塊鏈交易的不可逆特性，一度被形容為是唯一的人類對上帝'時間'的低劣仿製品，然而也正是因為不可逆，導致大量黑客攻擊資金被盜無處解決，也被趣稱為 web2 向 web3 最成功的轉型：黑客。
而斯坦福大學研究員（kkwang@cs.stanford.edu 等 3 人）於最近 9.9 號最新發布的論文，便是實現了兩種可逆交易的標準命名為 ERC20R/ERC721R。其引入了一個 “去中心化法庭” 機制，資產被盜時受害者可申請凍結資產，而” 去中心化法庭 “可通過投票來決定是否凍結，凍結資產後 “法庭” 將基於雙方的證據來決定資產歸屬，以解決糾紛。
然而不可逆到可逆，伴隨的是大量複雜的問題
- 誰能發起？惡意誣告阻塞資金怎麼辦
- 如何凍結？資金高速流轉，涉事廣泛，惡意投毒如何公證？
- 誰能仲裁？惡意法官，賄賂法官怎麼辦？
本文通過解讀 ERC20/721R 的實例代碼，以及對其算法實現探討可逆交易的探索挑戰。
本文 4000 字，閱讀需 8 分鐘
1、可逆交易的發展簡史
在 2020 年區塊鏈上合計 78 億美元被盜，到 2021 年則合計 140 億美元被盜，在過去一年裡也有超過 1 億美元的 NFT 受到釣魚等問題被盜。
由此可見一旦真正能解決這樣的問題，其標準的價值將有多大。
其實早在 2015 年就有讓交易可逆的討論提案了，這些年裡既有部分項目嘗試使用，也有 Vitalik 乃至 ERC20 的原作者之一也參與其中。
2015 年，Reversecoin 是世界上第⼀個具有可逆交易的加密代幣，它在交易發起和確認之間引⼊了⼀個超時時間。每個帳⼾都有⼀個離線密鑰對，使所有者能夠撤銷交易或⽴即確認交易。但其實這並不能阻⽌許多現代黑客攻擊：攻擊者要么竊取確認密鑰，要么欺騙⽤⼾使⽤確認密鑰來再次確認惡意交易。
2018 年，ERC-20 標準的共同創建者之⼀ (Dean Eigenmann) 提出了可逆 ICO 的概念，投資者可以獲得與最近投資時間成反⽐的退款⾦額。儘管這可以防⽌單個 token 在發佈時的騙局，但它不能防⽌ token 後續惡意交易。
而 2022 年也出現有 refunds-for-nfts（可退款的 ERC721r 標準）
而本論文中最重要思想是藉鑑了 2018 年 vitalik 提出的設想，基於 Dao 治理的可逆 ERC20 標準
2、ERC20/721R 的實現原理
論文實現理念的核心是：基於” 去中心化法庭 “治理的 Token
基於 ERC20/721R 標準實現的 token，其交易在鏈上發布後都有資格在短時間內撤銷。但是爭議期過後，交易不能再撤銷。而在短暫的爭議期內，發送方可以通過說服一組離散抽取的法官來首先凍結有爭議的資產，然後再說服他們撤銷交易來請求撤銷交易。
看似一段話就描述完了，但其實中間存在非常多的風險性問題
- 決策前：誰能提案，誰能凍結？隨意的凍結將會斷絕信任也將阻塞資金
- 決策中：誰能參與，鏈上鍊下？法官可能被賄賂，法官的公正動機
- 決策後：幣種跨越，如何歸還？資金可能很離散，也可能殃及無辜
而 20/721R 的架構實現細節中，也帶有對其不少困境的答案。
2.1、ERC20/721R 標準的參與角色
合計有 4 種角色參與其中，受害人、治理合約、法官群體、資產合約
- victim 是某受害者，即其 Token 的某個歷史持有者，可以向治理合約發起請求凍結。
- Governance 是治理合約去中心化法庭的實現，可以兼任多個 20/721R 的治理。
- Judges 是法官群體，每次隨機抽取法官投票，對資產合約發起凍結/解凍/歸還資金等操作
- ERC20/721R 必須使用此標準，才能記錄下歷史資金流轉記錄並實現了凍結對象的追溯算法
- Governance 則是吃瓜群眾，可以清理合約中無效的歷史數據，從而減少 gas 費消耗
通過核心流程角色可以看出
基本上，只要 Victim 受害人發起，滿足一定的治理合約的開庭條件（比如金額/手續費達標）就可以發起凍結，導致資金無法流動，所以，治理合約中的經濟模型獎懲機制是非常需要設計的，否則要么是法官疲於奔命，要么是惡意凍結中的阻塞資金可拓展閱讀：資金阻塞對系統運作的影響
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其次可逆交易在實現中還有 2 個核心的問題需要特別關注
- 如何確保仲裁後可靠的歸還
- 如何防止惡意的法官和決策
2.2、ERC20/721R 標準的判決流程
從論文的流程圖中可以看出，主要 5 大環節
- 失竊：黑客盜竊後可能快速洗錢轉移到多地址，兌換流轉，乃至銷毀
- 申訴：發起凍結是需要支付挑戰保證金的，也將成為治理合約的收益來源
- 抽法官：其組成從法官庫中隨機挑選，這可沿用 POS 類似的質押參與出塊思路
- 凍結：一旦法官決議凍結，則由智能合約來計算應該被凍結的地址與金額
- 決斷：最終等待雙方提交證據以待法官決策，完成後法官分割評判收益
3、風控與博弈機制
3.1、如何應對惡意法官？
從上述運作流程中可以看出
法官決策有著極高的權利，因此如何選擇法官，如何對法官進行補償，如何阻⽌行為不端惡意的法官，例如收受賄賂或對有爭議的交易做出錯誤決定的法官，就是治理的難題
首先，法官的行為只能通過治理合約進行，其行為是受限的，雖然此合約並未真正實現但也提及了些設計思路，基本是參照 POS 質押出塊的流程
- 秘密投票原則：在投票數量⾜夠多之前不公開法官成員，用以規避主動找法官賄賂。
- 動態法官原則：隨著有爭議交易的⼤⼩⽽增加法官需要的數量，提高賄賂法官範圍和成本。
- 法官 SBT 原則：採用鏈下現實世界中真實身份參與法官池，讓錯誤判決影響其真實身份
- 決策分離原則：採用法官的決策無論是同意還是不同意，都可以收益瓜分提案手續費。
- 工作監察原則：法官如果多次無法及時投票，則罰沒質押金以及清退
在十四君看來，這種理想中的法官管理方式，可能需要較高的收益做激勵以及錯判的 2 次復審，防止陷入有提案難決斷的中間狀態。
3.2、如何做到可靠凍結？
通過上文的描述，可以看出法官依賴於現實與去中心化投票的決斷，但他們行為的基石是該資金已經被凍結，從而有時間讓他們進行分析決斷。
因此 20/721R 如何做到有效找到該凍結的對象和金額，就是本文最難，也是該論文最多筆墨創新的部分了。
3.2.1、針對 ERC721R
這種邏輯相對簡單，因為資金的流轉是不可分的，只有地址可能多樣。
當然即使是 721 也不簡單，因為我作為歷史持有者可能不是馬上發現資金損失的，而即使是 1 分鐘，也有可能導致該 NFT 被轉移到其他無辜的用戶手中。
所以 ERC721R 他定義了一套專門用於記錄交易歷史記錄的合約數據存儲，
針對凍結：定義了 frozen[tokenId] 對象來鎖定 Id 繼續轉移
針對受害地址：依據歷史交易記錄（合約內存儲）來確定資金損失方
綜合來看，721R 與傳統的 721 對比，則是記錄如下的數據，總是能得知 NFT 流轉方
tokenID0 → (owner0, bn0),(owner1, bn1), . . .tokenID1 → (owner0, bn0),(owner1, bn1), . . .tokenID2 → (owner0, bn0),(owner1, bn1), . . .
當然你可能會說，這不是看 NFT 合約的歷史記錄就可得知了嗎？拓展閱讀鏈上數據分析：抓完 X2Y2 十萬 NFT 訂單，分析版稅可以不收後多少用戶真這麼做了？
不過論文中這種記錄交易歷史的做法，不只是為了找出爭議交易的區間，也能作為一種對惡意法官的限制，是的，面對極高的法官權利，一旦 NFT 過了爭議期，或者已經有往期評估審計後，那就無法發起撤銷交易指令。
3.2.2、針對 ERC20R
ERC-20 合約的凍結功能要復雜得多。問題在於，在盜竊和凍結請求之間，代幣可能已轉移到多個賬⼾，且各個賬號可能獲得資金都不同。如下圖
圖中 V 是 victim 是某受害者，a0 是黑客，a1-a11 則是在凍結請求之前的全部涉案地址。圖中表示了多種資金可能被操作的場景鏈路。
- 場景 1：資金可能銷毀，例如 a8 通過跨鏈橋轉移到不同生態或者幣交所出金，這時自然無法找回
- 場景 2：資金可能重疊， a1 可能是 a0 的長期存儲地址，因此多筆被盜資產都在這裡，在無法判別之前，只能凍結涉案金額，而非全部金額
- 場景 3：資金可能循環，如 a4 又向 a0 轉賬，則需判斷該資金是否是乾淨的
最終整個 a1-11 多少金額應該被納入凍結計算，論文提出了一套算法來計算。
核心理念是依據上下資金傳輸來定義每個節點的鎖定義務，比如 V 損失 100，而 a0 中剛好有 50，則先凍結這 50，然後剩餘的 50 作為 a1,2,3 的義務，往下操作凍結。承擔的義務量由 a0 向 a123 轉賬的記錄中計算得出。因此即使被投毒比如轉 1 塊給幣交所，也不會凍結幣交所超出爭議資金承擔義務的部分。
具體實現算法論文和其代碼資源，通過十四君公眾號後台回复'ERC20/721R' 可獲取
4、總結
到這兒，對其實現已經基本講述完畢，那這樣的方式真的好嗎？
從作者本身看
筆者認為這也是目前 web3 行業的一個大趨勢，越來越多 web2 高端人才在湧入這樣的時代熱潮中，並且爭相解決一些行業前沿協議層的問題，雖然是好事，但，整體人力投入不平衡，胖協議、瘦應用的現狀依舊有些頭重腳輕、避重就輕。尖端學者走前沿協議研究很好，那項目方是不是更應該拿了 ICO 後該好好做事呢？可拓展閱讀：協議與應用雙贏的案例一文講清-NFT 市場新秀 SudoSwap 的 AMM 機制-創新挑戰與局限
從論文目標看
筆者認為，最大的難題並不是單純的凍結算法精準度，而是有延遲的 Token 與無延遲的 Token 如何兼容兌換的問題，即可逆交易其實是有毒的，一旦爭議資金發生跨協議轉移，又被逆交易。那對於交易所而言，應該是等待資金度過爭議期才執行真正的轉移交換，這樣對基建的顛覆很有可能阻礙其上的應用發展。
從防黑效果看
首先本身協議能否被社會接受是挑戰，其次法官也將伴隨質押經濟的平衡設計，最終依舊存在賄賂部分礦工從而乾擾甚至阻礙重排序交易的風險，而且，最關鍵的是鏈上真正可信的數據是很難在鏈下實證出，這筆交易是被盜，而不是交易反悔。所以筆者對防黑效果上並不完全看好。
從合約實現看
確實，來自斯坦福大學研究員的手筆其合約算法設計高度精巧，且確實在智能合約中實現算法也是難得一見的奇觀，賦予算法信任的同時，帶來的問題則是高昂的代幣成本。
每次轉移本身只是 2 處標準的 NFTbalance 的修改，然而如今要記錄每次歷史記錄、凍結狀態，凍結執行時還涉及大量對子地址的餘額修改，都將導致其貴到無以復加。
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