Can we run our Ethereum nodes at home?
针对以太坊在家运行节点的可行性问题，研究分析不同共识客户端的资源使用与性能差异，发现实际硬件要求高于初始宣称，且不同客户端对网络扰动反应不同，为家庭部署以太坊节点提供参考。
2023-11-09 cs.CR cs.SI
SPECA: Specification-to-Checklist Agentic Auditing for Multi-Implementation Systems -- A Case Study on Ethereum Clients
Nyx Foundation（Nyx基金会）；Kyoto University（京都大学）；Research and Development Center for Large Language Models, National Institute of Informatics（国立情报学研究所大语言模型研究与开发中心）
SPECA通过规范到检查表的审计框架，提高了多实现系统审计中跨实现重用的效率，减少假阳性，提升漏洞检测效果。
2026-02-10 cs.CR
When Specifications Meet Reality: Uncovering API Inconsistencies in Ethereum Infrastructure
Beihang University（北京航空航天大学）；Zhongguancun Laboratory（中关村实验室）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Amber Group（安比集团）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
本文提出APIDiffer框架，通过规范引导的测试输入生成和虚假阳性过滤，自动检测以太坊客户端API不一致，发现72个bug，提升代码覆盖率并降低误报率，获得社区认可。
2026-03-06 cs.CR cs.SE
Proofs of Proof-of-Stake with Sublinear Complexity
针对以太坊钱包依赖中心化提供商的安全风险与现有轻客户端效率低下的困境，提出一种具有对数引导复杂度的权益证明轻量级客户端，通过基于 Merkle 树的二分博弈实现高效验证，显著降低时间、通信与能耗，并支持跨链桥等应用。
2023-10-24 cs.CR
Broken Metre: Attacking Resource Metering in EVM
以太坊等区块链系统使用一种称为“计量”的方法来为智能合约的执行分配成本，这种方法旨在激励矿工操作网络并保护其免受DoS攻击。在过去，以太坊计量的不完善性允许通过修改计量机制来应对几次DoS攻击。本文提出了一种新的对以太坊的DoS攻击，它系统地利用了以太坊的计量机制。我们首先回放并分析了几个月的交易，在此期间，我们发现计量模型中存在许多差异，例如指令定价的显著不一致。我们进一步证明，执行成本和所利用的资源，如CPU和内存之间的相关性很小。基于这些观察，我们提出了一种新的类型的拒绝服务攻击，我们称之为资源耗尽攻击，它使用这些不完美的生成低吞吐量的合同。为此，我们设计了一个遗传算法，生成的合同的吞吐量平均比典型的合同慢200倍。然后，我们展示了所有主要的以太坊客户端实现都是脆弱的，如果在商品硬件上运行，在受到攻击时将无法与网络保持同步。我们认为，这种攻击不仅对以太坊的竞争对手和投机者，而且对以太坊矿工都具有经济吸引力。最后，我们将讨论针对此类攻击的短期和潜在的长期修复方案。我们的攻击已经负责任地向以太坊基金会披露，并获得了5,000美元的bug赏金。
2020-03-10 cs.CR
On transaction parallelizability in Ethereum
以太坊客户端按照共识协议规定的顺序执行交易。这是区块链事务处理的一种安全和保守的方法，即使这样做是有益和安全的，也会放弃并行运行事务，例如，当在事务读取或修改的帐户集合中没有交集时。在这项工作中，我们研究了交易并行化的程度，并使用真实的以太坊交易数据进行了三种不同的模拟。我们的模拟表明，显着的收益是可以实现的并行化，并建议并行化的潜力，提高交易率的增加。
2019-01-30 cs.CR cs.DC cs.PF
EtherBee: A Global Dataset of Ethereum Node Performance Measurements Coupled with Honeypot Interactions and Full Network Sessions
EtherBee是一个全球数据集，整合节点指标、网络会话和蜜罐日志，揭示以太坊网络中的活动与威胁，并展示客户端优化可能引发地理集中风险，促进去中心化网络研究。
2025-05-23 cs.CR cs.NI
Secure Consistency Verification for Untrusted Cloud Storage by Public Blockchains
这项工作提出了ContractData，一种基于区块链的安全协议，用于验证相互不信任的云提供商和客户端之间的存储一致性。与现有的协议不同，ContractData将日志审计独特地委托给区块链，并且在降低客户端成本和降低客户端可用性要求方面具有优势，从而适用于具有移动和Web客户端的现代场景。ContractManager从客户端和云服务器收集日志，并通过交叉检查日志来验证一致性。通过这种方式，它不仅可以检测到来自恶意客户端和服务器伪造日志的攻击，而且还能够减轻这些攻击并从它们中恢复系统。此外，我们还设计了针对Contractor的新攻击，利用真实区块链系统中的各种限制（例如，写不可用，区块链分叉，合约竞争条件）。我们分析和加固的安全性的ContractUNK协议对建议的新的攻击。为了评估成本，我们在Ethereum/Solidity上构建了一个Contractor的功能原型。通过在私有和公共以太坊测试网上的实验，我们广泛地评估了与现有的基于客户端的日志审计工作相比，Contractor的成本。实验结果表明，该方法可以扩展到数百个客户端，节省客户端成本超过一个数量级。
2019-07-29 cs.CR cs.DC
Neonpool: Reimagining cryptocurrency transaction pools for lightweight clients and IoT devices
针对加密货币全节点交易池内存压力，本文提出基于 bloom filter 变体的 Neonpool 优化方案，在 Bitcoin/Ethereum 数据集上实现超过 99.99% 的交易验证转发准确率且无需硬分叉，适用于轻量级客户端和 IoT 等资源受限设备。
2025-03-17 cs.CR
Techreport: Evaluating Tor-based Location Privacy for Ethereum Validators
Institute of Free Technology（自由技术研究所）
通过 Tor push 协议在 Nimbus 客户端中实现验证者身份与 IP 解耦，实验表明平均延迟增加 613.82 ms 且不降低网络性能。
2026-05-27 cs.CR
Decentralization in Bitcoin and Ethereum Networks
基于区块链的加密货币已经展示了如何以分散的方式安全地实现传统的集中式系统，例如货币。然而，很少有关于它们在实践中实现的权力下放程度的计量研究。我们对两种市值和用户基础最大的领先加密货币比特币和以太坊的各种去中心化指标进行了测量研究。我们调查的分散化程度，通过测量网络资源的节点和它们之间的互连，影响节点的操作的协议要求，以及两个系统对攻击的鲁棒性。特别是，我们采用了现有的互联网测量技术，并使用Falcon Relay Network作为一种新的测量工具来获取数据。我们发现，比特币和以太坊都没有比另一个更好的属性。我们还提出了改进这两个系统的具体建议。
2018-03-29 cs.CR
Quantifying Ethereum Energy Consumption via Network Mapping
FIZ Karlsruhe – Leibniz Institute for Information Infrastructure（FIZ卡尔斯鲁厄-莱布尼茨信息基础设施研究所）；University of Göttingen（哥廷根大学）；ProbeLab Analytics OÜ（ProbeLab分析有限公司）
本研究通过爬取以太坊网络属性并应用随机森林估算节点能耗，发现可达节点总功耗为415千瓦，较传统方法降低3.9%，并揭示了云服务商和验证者角色的能耗分布差异。
2026-10-05 cs.CR cs.CY
Specular: Towards Secure, Trust-minimized Optimistic Blockchain Execution
针对现有乐观 rollup 单体争议解决协议存在的单一文化失败风险大、TCB 庞大且升级不透明等问题，本文提出了基于最小 TCB 和机会主义 1-of-N 版本编程的 ORU 设计方法，并实现了原生支持 EVM 的语义感知证明系统 Specular，证明了该方案的可行性。
2024-01-03 cs.CR
Empirically Analyzing Ethereum's Gas Mechanism
以太坊的Gas机制试图根据交易执行的计算成本来设置交易费用：默认情况下，网络上的每个节点都要承担这一成本，以确保正确的智能合约执行。Gas鼓励用户编写高效执行的交易，并鼓励节点多样性，允许资源有限的节点加入并为网络安全做出贡献。然而，该方案的有效性依赖于Gas成本与实际观察到的计算成本正确对齐。在这项工作中，我们进行了第一次大规模的实证研究，以了解这种对齐在实践中存在的程度，通过收集和分析万亿字节的纳秒精度的事务执行跟踪。除了确认潜在的拒绝服务向量，我们的研究结果还揭示了I/O在交易成本中的作用，目前的天然气成本模型仍然很难捕捉。最后，我们的研究结果表明，在当前的天然气成本模型下，与资源更好的节点相比，具有适度计算资源的节点处于不利地位，我们认为这是对节点多样性和网络分散化的持续威胁。
2019-05-02 cs.CR cs.PF
EthVault: A Secure and Resource-Conscious FPGA-Based Ethereum Cold Wallet
EthVault是首个基于FPGA的以太坊冷钱包硬件架构，通过硬件实现关键算法提升安全性并降低资源消耗。
2025-12-10 cs.CR eess.SP
Blockchain-based Secure Client Selection in Federated Learning
University of Florida（佛罗里达大学）；Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）
尽管联邦学习（FL）在大规模分布式学习中具有巨大的潜力，但由于客户端训练的本地模型暴露于中央服务器，当前系统仍然受到一些隐私问题的影响。因此，FL的安全聚合协议已经被开发出来，以隐藏服务器的本地模型。然而，我们表明，通过操纵客户端的选择过程中，服务器可以绕过安全聚合学习受害者客户端的本地模型，表明安全聚合本身是不够的隐私保护。为了解决这个问题，我们利用区块链技术提出了一个可验证的客户端选择协议。由于区块链的不变性和透明性，我们提出的协议强制随机选择客户端，使服务器无法自行控制选择过程。我们目前的安全证明表明，我们的协议是安全的，对这种攻击。此外，我们在类似以太坊的区块链上进行了几次实验，以证明我们的解决方案的可行性和实用性。
2022-05-11 cs.CR cs.LG
Fair Marketplace for Secure Outsourced Computations
云计算范例为客户端提供对计算资源的共享池的无处不在的按需访问，从而使客户端能够以最小的管理工作来提供可扩展的服务。然而，这样的资源池通常由单个服务提供商拥有和控制，使其成为单点故障。本文介绍了Kosto -一个框架，提供了一个公平的市场，安全的外包计算，其中的计算资源池聚合资源提供了一个大的独立计算节点的队列。Kosto使用可信硬件的安全区执行（尤其是英特尔SGX）保护客户输入的机密性以及外包计算及其结果的完整性。此外，Kosto保证客户为执行外包计算而支付的费用与计算节点为客户请求提供服务的工作之间的公平交换。对Kosto原型实现的实证评估表明，对于计算密集型操作，安全区执行产生的性能开销小至3%，对于IO密集型操作，性能开销为1.5倍。
2018-08-29 cs.CR
Proving and Rewarding Client Diversity to Strengthen Resilience of Blockchain Networks
本文提出结合可验证计算与经济激励的框架，通过zkVM和TEE生成证明并在链上验证，以奖励少数客户端使用，首次实现区块链客户端多样性的可证明与可行路径。
2025-09-26 cs.CR cs.SE
Incentive Mechanism Design for Joint Resource Allocation in Blockchain-based Federated Learning
Indiana University-Purdue University Indianapolis（印第安纳大学-普渡大学印第安纳波利斯分校）；Bowling Green State University（鲍灵格林州立大学）；Shandong University（山东大学）
基于区块链的联邦学习（BCFL）最近因其去中心化和原始数据的隐私保护等优点而受到极大关注。然而，一直很少有研究集中在BCFL的客户资源分配。在BCFL框架中，FL客户端和区块链矿工是相同的设备，客户端将训练好的模型更新广播到区块链网络，然后执行挖掘以生成新的区块。由于每个客户端具有有限的计算资源，因此需要仔细解决将计算资源分配到训练和挖掘中的问题。在本文中，我们设计了一个激励机制，分配给每个客户端适当的奖励的训练和挖掘，然后客户端将确定的计算能力分配给每个子任务的基础上，这些奖励使用两阶段Stackelberg游戏。在分析模型所有者（MO）的效用之后（即，BCFL任务发布者）和客户端的博弈模型，将博弈模型转化为两个优化问题，依次求解，得到MO和客户端的最优策略。此外，考虑到每个客户端的本地培训相关信息可能不被其他人知道的事实，我们扩展了具有不完全信息场景的解析解的博弈模型。大量的实验结果证明了我们提出的方案的有效性。
2022-02-18 cs.CR cs.GT cs.LG
Dynamic Pricing for Non-fungible Resources: Designing Multidimensional Blockchain Fee Markets
公共区块链实现了一种收费机制，以在竞争交易中分配稀缺的计算资源。大多数现有的费用市场设计利用联合的、可替代的记账单位（例如，以太坊中的gas）通过硬编码它们的相对价格来定价其他不可替代的资源，如带宽，计算和存储。以这种方式固定每个资源的相对价格会抑制粒度价格发现，限制可伸缩性并打开拒绝服务攻击的可能性。因此，许多著名的网络，如以太坊和索拉纳，都提出了多维收费市场。在本文中，我们提供了一个原则性的方法来设计费用市场，有效地定价多种不可替代的资源。从网络设计者指定的损失函数开始，我们展示了如何计算动态价格，使网络的激励（最小化损失）与用户和矿工的激励（最大化他们的福利）保持一致，即使对这些资源的需求发生变化。我们的定价机制遵循自然分解的网络设计师的问题，通过资源价格相互关联的两个部分。这些结果可以用来有效地设置费用，以提高网络性能。
2022-11-03 cs.CR cs.GT math.OC
Initial Evidence of Elevated Reconnaissance Attacks Against Nodes in P2P Overlay Networks
针对P2P覆盖网络节点或因特性吸引攻击者的假设，通过在全球部署蜜罐与以太坊节点并行研究，发现其遭更高频率及特定端口服务攻击，且威胁评估具普适性，为P2P网络安全缓解策略提供依据。
2024-11-27 cs.CR cs.NI
Client-Server Identification Protocols with Quantum PUF
最近，在实现量子互联网方面取得了重大进展，以实现广泛的经典棘手应用。这些应用，如委托量子计算，需要在低资源方和高资源方之间运行安全标识协议，以提供安全通信。在这项工作中，我们提出了两个识别协议的基础上新兴的硬件安全解决方案，量子物理不可克隆功能（qPUF）。第一协议允许低资源方向高资源方证明其身份，而在第二协议中，反之亦然。与现有的基于量子读出PUF的识别协议不同，该协议依赖于针对特定攻击家族的安全性，我们的协议提供了可证明的指数安全性，可以对抗任何具有资源有效性的量子多项式时间对手。我们提供了一个全面的比较两个拟议的协议在资源，如量子存储器和计算能力，在双方所需的，以及它们之间的通信开销。
2021-10-01 cs.CR quant-ph
Depermissioning Web3: a Permissionless Accountable RPC Protocol for Blockchain Networks
针对区块链 RPC 访问被中心化节点提供商许可化的问题，本文提出 PARP，结合轻客户端验证、欺诈证明与支付通道，实现无需许可、隐私假名且双方可问责的数据服务。
2025-06-06 cs.CR cs.DC
Security Limitations of Classical-Client Delegated Quantum Computing
安全委托量子计算允许计算能力弱的客户端以隐私保护的方式将任意量子计算外包给不可信的量子服务器。经典客户端远程状态准备（$RSP_{CC}$）是实现量子计算经典委托的一个有希望的候选方案，其中客户端使用经典信道远程准备量子态。然而，使用$RSP_{CC}$作为子模块所导致的隐私损失尚不清楚。在这项工作中，我们使用Maurer和Renner（ICS'11）的构造性密码学框架来研究这个问题。我们首先确定的目标是$RSP_{CC}$的理想RSP资源的建设，从经典的信道，然后揭示使用$RSP_{CC}$的安全限制。首先，我们揭示了构建理想的RSP资源（从经典信道）和克隆量子态的任务之间的基本关系。任何经典构造的理想RSP资源都必须向服务器泄漏所生成的量子态的完整经典描述（可能以编码形式），即使我们仅以计算安全为目标。因此，我们发现，实现共同的RSP资源，而不会大大削弱他们的保证，是不可能的，由于无克隆定理。其次，上述结果不排除特定的$RSP_{CC}$协议至少在某些上下文中可以替代量子信道，例如Broadbent等人的通用盲量子计算（UBQC）协议（FOCS '09）。然而，我们发现，所得到的UBQC协议不能保持其已证明的组合安全性，只要$RSP_{CC}$被用作一个子程序。第三，我们证明了用Cojocaru等人的$RSP_{CC}$协议QFactory替换上述UBQC协议的量子信道（Asi…
2020-07-03 cs.CR quant-ph
Client Clustering Meets Knowledge Sharing: Enhancing Privacy and Robustness in Personalized Peer-to-Peer Learning
Imperial College London（伦敦帝国学院）
本文提出完全去中心化的 P4 方法，通过隐私保护的客户端聚类与差分隐私知识蒸馏，在资源受限 IoT 对等学习中提升个性化准确率、隐私性及抗投毒攻击鲁棒性。
2025-10-20 cs.AI cs.CR cs.LG
ABC-FHE : A Resource-Efficient Accelerator Enabling Bootstrappable Parameters for Client-Side Fully Homomorphic Encryption
针对FHE客户端在可自举参数下的性能瓶颈，提出流式、可重构NTT/FFT加速器ABC-FHE，显著降低面积、功耗与延迟并大幅超越CPU及现有加速器。
2025-06-10 cs.AR cs.CR cs.ET
The Resource Problem of Using Linear Layer Leakage Attack in Federated Learning
Purdue University（普渡大学）；University of Southern California（南加州大学）
安全聚合承诺在联邦学习中提高隐私级别，维护服务器只能访问解密的聚合更新。在这种情况下，线性层泄漏方法是唯一能够扩展并实现高泄漏率的数据重建攻击，无论客户端数量或批量大小如何。这是通过增加注入的全连接（FC）层的大小来完成的。然而，这导致随着客户端数量的增加而增长的资源开销。我们表明，这种资源开销是由一个不正确的角度在所有以前的工作，对待一个聚合更新的攻击，以同样的方式作为一个更大的批量大小的个人更新。相反，通过从聚合组合多个单独更新的角度攻击更新，这允许应用稀疏性来减轻资源开销。我们表明，使用稀疏性可以减少超过327 $\times$的模型大小开销和3.34 $\times$的计算时间相比，SOTA，同时保持相等的总泄漏率，77%，即使与$1000$客户端聚合。
2023-03-27 cs.CR cs.CV cs.LG
