用于编码默克尔树的集中化停止集设计：提升区块链系统中抵御数据可用性攻击的安全性

在某些区块链系统中，轻节点是仅下载区块一小部分的客户端。轻节点易受数据可用性（DA）攻击，即恶意节点向轻节点隐藏区块中的无效部分。最近，Yu 等人提出了一种基于纠删码的技术，称为编码默克尔树（CMT），使轻节点能以高概率检测 DA 攻击。CMT 使用 LDPC 码构造以实现快速译码，但如果恶意节点隐藏码的一个小停止集，则可能无法检测到 DA 攻击。为此，Yu 等人利用成熟的技术设计具有高最小停止集大小的随机 LDPC 码。尽管有效，这些码对于该应用未必最优。在本文中，我们展示了一种更专门的 LDPC 码设计以改进针对 DA 攻击的安全性。我们通过提供一种确定性的 LDPC 码构造来实现这一目标，该构造侧重于将停止集集中到一小组变量节点，而非仅仅消除停止集。我们通过将渐进边增长算法修改为一种称为熵约束 PEG（EC-PEG）算法的技术来设计这些码。这一新方法展现出更高的 DA 攻击检测概率，并允许在短码长下获得良好码字。