以太坊柏林升级改变了 Gas 消耗量的计量方法,OpenEthereum 客户端对出错交易消耗的 Gas 计算与网络中其他客户端发生了分歧。

原文标头:《科普 | OpenEthereum 客户端 「柏林」 升级后出错始末》
撰文:Alex Stokes
翻译:阿剑

你可能已经听说了,@OpenEthereum 客户端的一个错误导致了一些支撑以太坊网络的重要服务宕机。

我们来琢磨一下那笔造成事故的交易。

首先,我想感谢所有快速反应到 事故 并解决了问题的工程师。

另外,我没有自己跟踪所有的细节,下文中的重要事实都由用户 eb 在 Eth R&D; discord 服务器里提出。

先从那笔触发了错误的 交易 开始。

这是一笔合约调用交易,从 KuCoin 交易所发出,向许多地址分发 ETH。对该笔交易的 call data 的 ABI 编码错误,最终导致了链分裂。你可以在 Etherscan 上看看这笔交易的 「Input Data」。

1/ 在合约中调用 sendEths 时,需要提供两个参数:一个是关于目标地址的不定长数组(dynamically sized array);一个是关于转账数额(以 wei 为单位)的不定长数组;两者相搭配才知道要转移多少钱给哪个地址。

2/ 我们可以解析 call data 来看看到底哪里出了错:第一行(在 Etherscan 上标记为 「[0]」)表示地址列表从字节 64 (行 「[2]」)开始。第二行表示转移数额的列表从字节 416 (行 「[13]」)开始。

3/ 因此,大体上,我们是希望成对成对地、从上往下、向某个地址发送一定数量的 ETH —— 看起来很直接嘛。

4/ 然而,当我们开始遍历这个列表,我们先跳转到 call data 的正确字节,而 Solidity ABI 声明了数据的第一个字是整个不定长数组的长度。

5/ 这就是最终 bug 的根源:因为 call dada 中的值是 「0x10」(注意,这可是 16 进制!),但是 call data 只给出了 10 个 地址-数值对。对这个 call data 的正确 ABI 编码(填在行 [2] 和行 [13] 的)应该是 「0xA」 —— 不是 「0x10」!

6/ 你可能已经猜到了那时候会发生什么事,我们可以通过执行情况跟踪器(execution trace)来 看看

7/ 合约成功地遍历了前 10 个地址。本来合约应该在此时停止执行,但根据 call data 的声明,还有很多个地址!那就继续执行吧。

但是,根据 call data 的结构,「第 11 个地址」 是用于编码列表长度的 0x10,所以合约就尝试发送 0 ETH 到地址 0x10

8/ 此外,似乎,当合约尝试读取并不存在的 call data 时,会返回 0 ETH —— 你可以想象成合约在这里跑出了一个错误,但它却继续发送 0 ETH 到它从 call data 中读取的另外 6 个 「地址」。

此时,你可能会注意到,0x10 有可能是我们所谓的 「特殊地址」 之一,它完全在 EVM 预编译合约的范围内(所谓 「预编译合约」,就是一类特殊合约,在 EVM 之外有最优的实现,但是编译起来与大多数合约一样)。

而我们也并不期望预编译合约 0x10 能够返回 ETH 。如此,它就成了一个 ETH 黑洞。但是,这也并不必然造成任何问题。到底是什么导致了整个客户端崩溃?

原因在于,0x10 实际上是一个由 EIP-2537 断言的预编译合约,是为 BLS 配对密码学程序而设的,但这个 EIP 还未部署到主网上。所以虽然你能够跟这个地址互动,但主网上的这个地址里没有任何合约,不会有任何进一步的动作。

此外,我们还需要一个事实来解释这次分裂,你可能也猜到了,就是 「柏林」 硬分叉(也正是这次硬分叉使这个问题浮出水面):它改变了 EVM 中 Gas 消耗量的计量方法。

在 EIP-2929 实施后,如果你在一笔交易中对同一个存储槽多次执行状态存储操作,第一次执行会消耗更多 Gas,后续执行的消耗会更少。这种重定价理论上能更准确地反映当前的客户端访问存储项的成本 ……

而且,要知道,在所有客户端的执行中,这些数据通常都换存在更便宜的硬件层中。

现在我们终于找到了 OpenEthereum 在区块 #12244294 处发生的 Bug:该客户端包含了所有已实现的预编译,作为 EIP-2929 访问清单的一部分。(译者注:此处应为 「EIP-2930」)

因为 EIP-2537 在大部分客户端中都已经实现就绪了(而且一度有人提议要把它包含在 「柏林」 升级里面!),OpenEthereum 对所有访问了 0x10 的交易都给了 gas 折扣。

但网络的绝大部分活跃客户端都不是这样实现 EIP-2929 的,它们只会给访问了已激活预编译合约的交易提供 gas 折扣 —— 而 EIP-2537 属于还未激活的预编译合约!所以,OpenEthereum 客户端对该交易消耗了多少 Gas 的计算与网络中其他客户端发生了分歧。

所幸,@mhswende 很快找出了该 bug,而 @sorpaas 出力修复了该 bug。

还有很多东西可说,我也预期会有比我更能观察到全貌人来撰写更好的时候报告。

我能说的只是,这个 bug 彰显了硬分叉的内在风险,以及持续致力于建设更有弹性的基础设施的重要性。

依赖于 OpenEthereum 客户端的单客户端系统在今天停机了一段时间,因为客户端无法在问题区块出现后与网络保持同步。Etherscan 自身也因此停机。

庆幸的是,这个 bug 没有严重到导致重大的链分叉,但这样的可能性并不是不存在。我们可以利用多客户端实现来提升抗性 —— 多客户端本身就是我们以太坊生态的一大长处 —— 并推动您的基础设施提供商也这样做。

我们已经看到,2021 年的普及速度已经前所未有地快,而且前景非常光明。我们要从这个事故中吸取教训,一起打造更好的以太坊。

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