背景
L2 链凭借提升区块链可扩展性的优势，近年来获得了快速发展。根据 L2BEAT 的数据，目前有 58 个活跃的 L2 项目，其 TVL（截至 2024 年 6 月 26 日）超过 430 亿美元。
L2 链的动机是解决 L1 链（如以太坊）的扩展性问题。一种相关方法称为 rollups（卷叠/汇总），它将 L2 交易打包进 L1 链。交易在 L2 链上执行，结果（状态）被提交到 L1 上。通过这种方式，L2 的安全性由 L1 链来保证，而 L1 链的安全性又通过其共识机制得到进一步确保。下图展示了基于 rollup 的 L2 链的基本原理。
Rollups
目前，rollups 的实现主要分为两大类，即零知识 rollups和乐观 rollups。零知识 rollup 的基本原理是将一批交易压缩，只在 L1 链上提交必要的摘要，其中展示了 L2 交易的状态变化以及可通过加密算法验证的这些变化的证明。
乐观 rollups 之所以被称为“乐观”，是因为它们假设交易是有效的，并不在 L1 链上提供状态变化的证明。任何人都可以在时间窗口内提交欺诈证明来挑战已提交的数据。如果挑战合法（即提交到 L1 的数据中包含无效数据），那么负责纳入欺诈交易的排序器（sequencer）将受到惩罚。
Sequencer（排序器）
Rollups 中的排序器是关键部分，负责执行和打包 L2 交易并将其提交到 L1 链上。例如，在乐观 rollups 中，排序器通常包含一个接收 L2 交易的节点、一个执行虚拟机（Geth）、用于将批次提交到 L1 链的批次提议者（或提交者），以及其他一些辅助组件。简而言之，排序器是在 L2 链上打包交易的组件。
排序器可以以集中式或去中心化的方式运行。在集中式方式下，一个排序器（或多个排序器）由某些中心化实体控制。相反，去中心化排序器将以无需许可的方式从池中选出。两种方式各有优缺点。具体而言，集中式排序器效率更高、实现更容易，但存在单点故障的可能性。去中心化排序器更加稳健，但设计和实现的工作更为复杂。
根据 L2BEAT 的数据，集中式排序器是 L2 链最常见的方式，包括 arbitrum、Optimism、zkSync Era 等。
为什么安全性对 L2 链如此重要
由于 L2 解决了可扩展性问题，它简化了用户体验、降低了用户成本，并吸引了用户的大量关注。然而，从用户的角度来看，安全性仍然是一个问题，因为针对协议的攻击会造成巨大损失。例如，对 Optimism 上 SonneFinance 的攻击由于精度损失造成了超过 2000 万美元的损失。Linea 甚至暂停了其排序器以防止攻击者在 Velocore 安全事件中抛售代币。
由于 L2 链领域竞争激烈，安全性对 L2 链运营商至关重要。增强的安全性能吸引更多用户并增加总锁仓价值（TVL），从而促进生态系统的繁荣发展。这形成了一个正向反馈循环，安全性的提升带来更广泛的采用，进而刺激进一步的增长与繁荣。因此，优先考虑安全性对于 L2 链在市场中脱颖而出并取得成功至关重要。
当前的解决方案
目前，L2 链的安全性主要依赖于协议本身的安全审计以及临时性的监控方案。这些方案存在以下缺陷。
代码审计
安全审计本身并不能解决所有安全问题。
首先，代码审计是一种上线前的安全解决方案。在智能合约部署到链上之后，审计过程中遗漏的零日漏洞可能会被利用。以往的安全事件已经证明，一些被攻击的协议其实经过了知名审计机构的审计（更不用说有些协议可能负担不起此类审计的成本）。
其次，代码审计只能审计代码的静态视图，它会忽略因智能合约配置和参数升级而改变的运行时状态。
临时性攻击监控
一些协议会采用监控工具（无论是来自某些供应商还是内部自研）。然而，攻击监控系统要发挥效力并保持较低的误报率，依赖于高级安全专家的专业领域知识。更重要的是，它们缺乏对已检测到的安全事件进行自动响应的方式。人工干预往往为时已晚。在去年 8 月对 Nomad Bridge 的攻击事件中，项目团队花了三个多小时才做出响应。近期对 KyberSwap 的攻击的响应时间也接近两小时。
更重要的是，这需要协议方投入自己的时间和集成成本来实现这一监控系统。如果我们能够在链级别实现内置安全性，这将为协议方和用户提供更优的解决方案。它能确保持续的安全性，而无需昂贵的集成工作，从而提供更强大、更无缝的安全框架。
我们的解决方案：Sequencer Threat Overwatch Program
BlockSec 是这一方向的先驱者。早在 2022 年，我们就提出了“让区块链攻击可被阻止”的理念，并成功拦截了一系列黑客攻击，挽回了超过 2000 万美元的损失。随着 L2 链的发展，我们在这个方向上更进一步，利用我们 Phalcon Security 产品的攻击检测能力，提出了一种创新的安全解决方案，让 L2 具备内置安全性。我们将这种由 Phalcon Security 赋能的、部署在排序器级别的内置安全解决方案定义为 Sequencer Threat Overwatch Program（STOP）。
STOP 的基本理念是，我们可以将攻击检测引擎集成到 L2 链的排序器中。每一笔 L2 交易在被纳入 L2 链之前都将经过攻击检测引擎的检查。如果攻击检测引擎判断某笔交易为恶意交易，则可以将其置于隔离区以进行进一步检查。通过这种方式，可以从源头上防止攻击交易进入 L2 链，而无需协议方和用户付出任何额外的努力和成本。
尽管这个想法看起来很直接，但部署这一系统仍面临相当大的设计挑战。
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首先，如何使该系统做到非侵入式？这是因为如果集成需要深度侵入排序器，可能会带来兼容性、健壮性和维护方面的问题。
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其次，如何使该系统高效运行？这是因为可能有数千笔交易需要在几秒钟内处理完毕。如何在挂接排序器的同时又不影响 L2 链的吞吐量，是需要解决的问题。
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第三，如何保持较低的误报率，以不影响合法交易。如果合法交易被误判并置于隔离区，将严重影响链的可用性，甚至导致用户错失盈利机会。
我们的解决方案通过非侵入式架构，配合由 Phalcon Security 驱动的攻击检测引擎，成功解决了这些挑战。具体而言，我们在排序器之前的 L2 链中引入了一个威胁检测节点。该威胁检测节点与 Phalcon Security 通信，扫描每一笔交易并返回结果。被 Phalcon Security 识别为恶意的交易将被置于隔离区，通过检测的交易则进入排序器的内存池（mempool）。下图展示了整体系统架构。
我们的攻击检测引擎高效且准确。它通常能在几毫秒内完成对一笔交易的检测，误报率低于 0.0001%。结合其他自定义规则，该误报率可以进一步降低。请注意，该引擎已经在成功检测和拦截多次黑客攻击的实战中得到了验证。参见我们引擎检测到的（公开披露的）安全事件列表以及成功拦截攻击的案例。
此外，STOP 系统还配备了一个仪表盘，供链运营商进一步审查隔离区内的交易。借助我们的 Phalcon Explorer，分析人员可以充分识别黑客攻击交易的根本原因，并采取进一步行动。
Manta：首个具备内置安全性的 L2
我们很高兴能与 Manta 合作，将这一构想付诸实践，使 Manta Pacific 成为首个具备内置安全性的 L2。具体而言，BlockSec 与 Manta 共同开发了 STOP，这是一种创新的 Layer 2 安全解决方案。Manta Pacific 上的每一笔交易都将由 BlockSec Phalcon Security 的攻击检测引擎进行扫描，从源头上防止攻击交易进入 L2 链。
此次合作为 Manta Pacific 带来了强大的安全增强，同时确保其可用性和效率不受影响。同时，协议方和用户在无需投入额外时间和精力的情况下获得了保护。我们赞赏 Manta 在排序器级别安全方面的积极主动，以及其致力于将 Manta Pacific 打造为高度安全、高性能且用户友好的 L2 链的承诺。我们很高兴看到越来越多的链和协议项目将安全性作为优先事项，让用户能够充满信心、安全地进行互动。
结论
在本篇博客中，我们提出了为 L2 链提供内置安全性的架构。我们希望这一开创性的方向和见解能够帮助整个社区从根本上解决安全问题，保护用户。未来，我们将继续探索并提供更多创新的安全解决方案，确保我们的系统始终处于区块链安全的前沿，为用户提供最高级别的保护。
参考资料
https://blocksec.com/blog/blocksec-perspectives-and-solutions-on-the-security-of-l2-blockchains
https://blocksec.com/blog/how-L2-blockchains-can-do-better-to-protect-their-users
https://ethereum.org/en/layer-2/
https://docs.optimism.io/stack/components
关于 BlockSec
BlockSec 是一家全栈 Web3 安全服务提供商。公司致力于提升新兴 Web3 世界的安全性和可用性，以促进其大规模普及。为此，BlockSec 提供智能合约与 EVM 链安全审计服务、用于安全开发和主动拦截威胁的 Phalcon Security 平台、用于资金追踪和调查的 MetaSleuth 平台，以及帮助 web3 建设者高效畜游于加密世界的 MetaSuites 扩展程序。
迄今为止，公司已服务超过 1,000 家客户，如 Uniswap Foundation、Compound、Forta 和 PancakeSwap，并从 Matrix Partners、Vitalbridge Capital 和分布式资本（Fenbushi Capital）等知名投资机构获得了两轮共数千万美元的融资。
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MetaSleuth：https://metasleuth.io/
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MetaSuites：https://blocksec.com/metasuites
