强化Stratum：比特币矿池挖矿协议

Stratum是基于区块链的加密货币系统所使用的事实标准挖矿通信协议，使矿工能够可靠且高效地从矿池服务器获取任务。本文利用Stratum缺乏加密的特点，开发了针对比特币挖矿协议的被动和主动攻击，这对矿机所有者的隐私、安全甚至人身安全有重要影响。我们引入了StraTap和ISP日志攻击，若能访问矿工通信甚至其日志，即可推断矿工收益。我们开发了BiteCoin，一种劫持矿工提交的份额及其相关收益的主动攻击。我们在WireGhost上构建了BiteCoin，WireGhost是我们开发的用于劫持并隐蔽维持Stratum连接的工具。我们的攻击揭示，通过普遍加密来保护Stratum不仅不可取（因开销大），而且无效：攻击者仅凭数据包时间戳就能预测矿工收益。相反，我们设计了Bedrock，一种极简的Stratum扩展，保护挖矿参与者的隐私和安全。我们引入并利用了挖矿Cookie概念，即每个矿工与矿池共享的一个秘密，并将其包含在谜题计算中，从而防止攻击者重构或劫持谜题。我们实现了这些攻击，并从美国和委内瑞拉的矿机收集了138MB的Stratum协议流量。我们证明了即使攻击者破解了Bedrock使用的加密构造，Bedrock仍能抵御主动攻击。Bedrock给处理16,000个矿工挖矿流量的单个矿池服务器带来每天12.03秒的开销。