البروتوكولات عبر السلاسل: نظرة عميقة على أمان الجسور

يواجه نظام البلوك تشين البيئي، على الرغم من طابعه الثوري، عقبة كبيرة تتمثل في التجزئة. تعمل سلاسل الكتل المختلفة في صوامع معزولة، مما يجعل من الصعب نقل الأصول والبيانات بينها. تهدف البروتوكولات عبر السلاسل، التي يشار إليها غالبًا باسم جسور البلوك تشين، إلى حل هذه المشكلة من خلال تمكين التشغيل البيني بين سلاسل الكتل المختلفة. ومع ذلك، أصبحت هذه الجسور أهدافًا رئيسية للهجمات، مما يسلط الضوء على الأهمية الحاسمة لأمان الجسور.

ما هي البروتوكولات عبر السلاسل؟

تسهل البروتوكولات عبر السلاسل نقل الأصول والبيانات بين شبكتي بلوك تشين مميزتين أو أكثر. وهي تعمل بشكل أساسي كجسر، مما يسمح للمستخدمين بالتفاعل مع أنظمة البلوك تشين البيئية المختلفة دون الحاجة إلى الاعتماد على المنصات المركزية.

الوظائف الرئيسية للبروتوكولات عبر السلاسل:

• نقل الأصول: نقل الرموز أو الأصول الرقمية الأخرى من بلوك تشين إلى أخرى. على سبيل المثال، نقل الرموز القائمة على الإيثريوم إلى سلسلة بينانس الذكية.
• نقل البيانات: مشاركة البيانات بين سلاسل الكتل. قد يشمل ذلك نقل معلومات حول المعاملات، أو حالات العقود الذكية، أو حتى بيانات الأوراكل.
• التشغيل البيني للعقود الذكية: السماح للعقود الذكية على سلاسل الكتل المختلفة بالتفاعل مع بعضها البعض.

أنواع الجسور عبر السلاسل

تأتي الجسور عبر السلاسل بأشكال مختلفة، ولكل منها مفاضلاته الأمنية الخاصة:

• الجسور المركزية: تعتمد هذه الجسور على كيان مركزي لإدارة نقل الأصول. على الرغم من أنها غالبًا ما تكون أسرع وأرخص، إلا أنها تمثل نقطة فشل واحدة وهي عرضة للهجمات والرقابة. فكر في الأمر كبنك تقليدي يسهل التحويلات الدولية؛ يصبح البنك نفسه هو مرساة الثقة.
• الجسور الموحدة (Federated): تستخدم الجسور الموحدة مجموعة من المدققين للإشراف على المعاملات. هذا يقلل من المخاطر مقارنة بالجسور المركزية ولكنه لا يزال يمثل متجه هجوم محتمل إذا تم اختراق غالبية المدققين.
• المبادلات الذرية (Atomic Swaps): تتيح المبادلات الذرية التبادل المباشر من نظير إلى نظير للأصول بين سلسلتي بلوك تشين دون الحاجة إلى وسيط موثوق. تعتمد على تقنية تشفير تسمى عقود القفل الزمني المجزأ (HTLCs) لضمان أن كلا الطرفين إما يكملان التبادل أو لا يكمله أي منهما.
• مرحلات العملاء الخفيفة (Light Client Relays): تتضمن مرحلات العملاء الخفيفة تشغيل عملاء خفيفين من سلاسل الكتل المصدر والوجهة على بعضها البعض. يتيح ذلك للجسر التحقق بشكل مستقل من صحة المعاملات عبر السلاسل دون الاعتماد على مدققين خارجيين.
• جسور القفل والسك/الحرق والسك (Lock-and-Mint/Burn-and-Mint): هذا هو أحد أكثر أنواع الجسور شيوعًا. عند نقل الأصول من بلوك تشين إلى أخرى، يتم قفلها على السلسلة المصدر ويتم سك تمثيل مقابل للأصل على السلسلة الوجهة. عند إعادة الأصل، يتم حرق الأصل المسكوك، ويتم فتح قفل الأصل الأصلي.
• الجسور المتفائلة (Optimistic Bridges): تفترض هذه الجسور أن المعاملات صالحة ما لم يثبت العكس. تتضمن عادةً فترة تحدي يمكن خلالها لأي شخص تقديم دليل احتيال إذا اعتقد أن المعاملة غير صالحة.

التحديات الأمنية للجسور عبر السلاسل

على الرغم من إمكانياتها، تمثل الجسور عبر السلاسل تحديات أمنية كبيرة أدت إلى خسائر مالية فادحة. تنبع هذه التحديات من التعقيدات الكامنة في ربط أنظمة البلوك تشين البيئية المختلفة والثغرات التي تنشأ عن هذه التعقيدات.

1. ثغرات العقود الذكية

تعتمد العديد من الجسور عبر السلاسل على العقود الذكية لإدارة قفل وسك الأصول. هذه العقود الذكية، مثل أي برنامج، عرضة للأخطاء والثغرات التي يمكن أن يستغلها المهاجمون. تشمل ثغرات العقود الذكية الشائعة ما يلي:

• هجمات إعادة الدخول (Reentrancy Attacks): يمكن للمهاجم استدعاء وظيفة عقد ذكي بشكل متكرر قبل اكتمال التنفيذ السابق، مما قد يؤدي إلى استنزاف الأموال من العقد.
• تجاوز/نقص سعة العدد الصحيح (Integer Overflow/Underflow): تحدث هذه الثغرات عندما تؤدي العمليات الحسابية إلى قيم تتجاوز الحد الأقصى أو تقل عن الحد الأدنى للقيمة القابلة للتمثيل، مما يؤدي إلى سلوك غير متوقع.
• أخطاء منطقية: يمكن أن تسمح العيوب في تصميم أو تنفيذ منطق العقد الذكي للمهاجمين بالتلاعب بالنظام وسرقة الأموال. على سبيل المثال، التعامل بشكل غير صحيح مع سك أو حرق الرموز.
• التلاعب بالأوراكل (Oracle Manipulation): تعتمد بعض الجسور على خلاصات بيانات خارجية (أوراكل) لتحديد حالة سلاسل الكتل التي تتصل بها. إذا تمكن المهاجم من التلاعب بهذه الأوراكل، فيمكنه خداع الجسر لمعالجة المعاملات الاحتيالية.

مثال: كان اختراق DAO سيئ السمعة على الإيثريوم في عام 2016 مثالًا رئيسيًا على هجوم إعادة الدخول الذي استغل ثغرة أمنية في العقد الذكي لـ DAO، مما أدى إلى سرقة ما قيمته ملايين الدولارات من الإيثر. على الرغم من أنه لم يكن جسرًا بالمعنى الدقيق للكلمة، إلا أنه يسلط الضوء على مخاطر ثغرات العقود الذكية.

2. اختلافات آليات الإجماع

تستخدم سلاسل الكتل المختلفة آليات إجماع مختلفة، مثل إثبات العمل (PoW) أو إثبات الحصة (PoS). يمكن أن يؤدي ربط هذه الآليات المختلفة إلى مخاطر أمنية.

• هجمات الإنفاق المزدوج: قد يحاول المهاجم إنفاق نفس الأصول مرتين على سلاسل كتل مختلفة عن طريق استغلال الاختلافات في أوقات التأكيد أو قواعد الإجماع.
• هجمات 51%: في سلاسل الكتل القائمة على إثبات العمل، يمكن للمهاجم الذي يسيطر على أكثر من 50% من قوة التجزئة للشبكة أن يتلاعب بالبلوك تشين ويعكس المعاملات. يمكن استخدام هذا لسرقة الأصول من الجسر.
• مشكلات النهائية (Finality Issues): لسلاسل الكتل المختلفة أوقات نهائية مختلفة، والتي تشير إلى الوقت الذي تستغرقه المعاملة لتعتبر غير قابلة للعكس. يمكن أن يؤدي ربط السلاسل ذات أوقات النهائية المختلفة تمامًا إلى خلق فرص للمهاجمين لاستغلال التأخير.

3. مخاطر إدارة المفاتيح

تعتمد العديد من الجسور عبر السلاسل على محافظ متعددة التوقيعات أو مخططات إدارة مفاتيح أخرى لتأمين الأصول التي يتم نقلها. إذا تم اختراق المفاتيح الخاصة التي تتحكم في هذه المحافظ، يمكن للمهاجمين سرقة الأموال التي يحتفظ بها الجسر.

• تسريب المفتاح الخاص: التعرض العرضي للمفاتيح الخاصة بسبب ممارسات أمنية سيئة أو تهديدات داخلية.
• حفظ المفاتيح المخترق: وصول المهاجمين إلى المفاتيح الخاصة من خلال هجمات التصيد الاحتيالي أو البرامج الضارة أو السرقة المادية.
• توزيع غير كافٍ للمفاتيح: إذا لم يتم توزيع المفاتيح الخاصة بشكل كافٍ بين أطراف متعددة، يمكن لطرف واحد مخترق التحكم في الجسر بأكمله.

مثال: وقعت هجمات متعددة حيث تم اختراق المفاتيح الخاصة المستخدمة لتشغيل جسور البلوك تشين، مما أدى إلى خسائر كبيرة. غالبًا ما تؤكد هذه الحوادث على أهمية ممارسات إدارة المفاتيح القوية ووحدات أمان الأجهزة (HSMs) الآمنة.

4. ثغرات الأوراكل

تستخدم العديد من الجسور الأوراكل لتوفير بيانات من العالم الحقيقي أو معلومات حول حالة سلاسل الكتل الأخرى. إذا تم اختراق هذه الأوراكل أو التلاعب بها، يمكن للمهاجمين استخدامها لخداع الجسر لمعالجة المعاملات الاحتيالية.

• التلاعب بالبيانات: يقوم المهاجمون بتغذية الأوراكل ببيانات خاطئة، مما يؤدي إلى الإبلاغ عن معلومات غير صحيحة حول أسعار الأصول أو حالات المعاملات أو غيرها من البيانات ذات الصلة.
• هجمات سيبل (Sybil Attacks): يقوم المهاجم بإنشاء هويات مزيفة متعددة للتأثير على إجماع الأوراكل والتلاعب بمخرجاته.
• الاعتماد على الأوراكل المركزية: تمثل الأوراكل المركزية نقطة فشل واحدة ويمكن التلاعب بها أو إغلاقها بسهولة.

مثال: إذا كان الجسر يعتمد على أوراكل لتحديد سعر أصل على بلوك تشين آخر، فيمكن للمهاجم التلاعب بالأوراكل للإبلاغ عن سعر خاطئ، مما يسمح له بشراء الأصل بسعر رخيص على سلسلة وبيعه بسعر أعلى على السلسلة الأخرى.

5. مشكلات الحوافز الاقتصادية

يمكن للحوافز الاقتصادية لمشغلي الجسور والمدققين أن تؤثر أيضًا على أمان النظام. إذا لم تكن مكافآت السلوك الصادق عالية بما فيه الكفاية، أو إذا لم تكن عقوبات السلوك الخبيث شديدة بما فيه الكفاية، فيمكن أن يخلق ذلك حوافز للمهاجمين لاستغلال الجسر.

• هجمات الرشوة: يقوم المهاجمون برشوة المدققين للتواطؤ والموافقة على المعاملات الاحتيالية.
• متطلبات تخزين غير كافية: إذا كان مبلغ الحصة المطلوب ليصبح مدققًا منخفضًا جدًا، فإنه يسهل على المهاجمين السيطرة على الجسر.
• نقص الشفافية: يمكن أن يؤدي نقص الشفافية في عمليات الجسر إلى صعوبة اكتشاف السلوك الخبيث ومنعه.

6. عدم اليقين التنظيمي والقانوني

لا يزال المشهد التنظيمي والقانوني المحيط بالبروتوكولات عبر السلاسل في طور التطور. يمكن أن يخلق عدم اليقين هذا تحديات لمشغلي الجسور والمستخدمين، ويمكن أن يجعل أيضًا فرض تدابير الأمان أكثر صعوبة.

• نقص اللوائح الواضحة: يمكن أن يؤدي غياب لوائح واضحة إلى صعوبة امتثال مشغلي الجسور للمتطلبات القانونية ويمكن أن يخلق أيضًا فرصًا للأنشطة غير المشروعة.
• مشكلات الاختصاص القضائي: غالبًا ما تتضمن البروتوكولات عبر السلاسل ولايات قضائية متعددة، مما قد يجعل من الصعب تحديد القوانين التي تنطبق وكيفية إنفاذها.
• إمكانية غسيل الأموال: يمكن استخدام البروتوكولات عبر السلاسل لتسهيل غسيل الأموال والأنشطة غير المشروعة الأخرى، مما قد يجذب انتباه المنظمين.

الاختراقات الأخيرة للجسور والدروس المستفادة منها

لقد تجلت الثغرات الموضحة أعلاه في العديد من اختراقات الجسور، مما أدى إلى خسائر مالية كبيرة للمستخدمين. يوفر فحص هذه الحوادث دروسًا قيمة لتحسين أمان الجسور.

• اختراق جسر رونين (مارس 2022): سرق المهاجمون ما قيمته أكثر من 600 مليون دولار من العملات المشفرة عن طريق اختراق المفاتيح الخاصة للمدققين على شبكة رونين، وهي سلسلة جانبية تستخدم للعبة Axie Infinity. يسلط هذا الضوء على أهمية الإدارة القوية للمفاتيح والتحقق اللامركزي.
• اختراق Wormhole (فبراير 2022): استغل مهاجم ثغرة أمنية في جسر Wormhole، الذي يربط بين الإيثريوم وسولانا، لسك 120,000 رمز ETH مغلف دون قفل المبلغ المقابل على جانب الإيثريوم. كانت هذه الثغرة مرتبطة بالتحقق غير الصحيح من توقيعات الحراس. بلغت الخسارة أكثر من 320 مليون دولار.
• اختراق شبكة بولي (أغسطس 2021): استغل مهاجم ثغرة أمنية في جسر شبكة بولي لنقل ما قيمته أكثر من 600 مليون دولار من العملات المشفرة إلى عناوينهم الخاصة. على الرغم من أن المهاجم أعاد الأموال في النهاية، إلا أن الحادث أكد على إمكانية حدوث خسائر كارثية. نُسب الاختراق إلى خلل في منطق العقد الذكي.
• اختراق جسر نوماد (أغسطس 2022): سمحت ثغرة أمنية في جسر نوماد للمستخدمين بسحب أموال لا تخصهم، مما أدى إلى خسارة ما يقرب من 200 مليون دولار. نشأت المشكلة من عملية تهيئة معيبة سهلت على أي شخص تزوير موافقات المعاملات.

الدروس المستفادة:

• إدارة المفاتيح أمر بالغ الأهمية: يعد تخزين وإدارة المفاتيح الخاصة بشكل آمن أمرًا بالغ الأهمية. المحافظ متعددة التوقيعات، ووحدات أمان الأجهزة (HSMs)، وضوابط الوصول القوية ضرورية.
• تدقيق العقود الذكية إلزامي: يمكن أن يؤدي تدقيق العقود الذكية بدقة من قبل خبراء أمن مستقلين إلى تحديد الثغرات قبل استغلالها.
• اللامركزية تعزز الأمن: تقلل عمليات التحقق الأكثر لامركزية من مخاطر نقطة الفشل الواحدة.
• المراقبة والاستجابة للحوادث أمران حيويان: يمكن أن يساعد تنفيذ أنظمة مراقبة قوية ووجود خطة استجابة للحوادث محددة جيدًا في اكتشاف الهجمات وتخفيفها بسرعة.
• تنويع المخاطر مهم: يجب أن يكون المستخدمون على دراية بالمخاطر المرتبطة بالجسور عبر السلاسل وتنويع أصولهم عبر جسور متعددة لتقليل الخسائر المحتملة.

استراتيجيات لتعزيز أمان الجسور

للتخفيف من المخاطر المرتبطة بالجسور عبر السلاسل، يمكن تنفيذ العديد من الاستراتيجيات الأمنية:

1. التحقق الرسمي

يتضمن التحقق الرسمي استخدام تقنيات رياضية لإثبات صحة كود العقد الذكي. يمكن أن يساعد هذا في تحديد الثغرات التي قد تفوتها طرق الاختبار التقليدية.

2. برامج مكافآت الأخطاء

تحفز برامج مكافآت الأخطاء باحثي الأمن على العثور على الثغرات في كود الجسر والإبلاغ عنها. يمكن أن يوفر هذا طبقة قيمة من اختبار الأمان تتجاوز عمليات التدقيق الداخلية.

3. الحوسبة متعددة الأطراف (MPC)

تسمح الحوسبة متعددة الأطراف لأطراف متعددة بحساب دالة بشكل مشترك دون الكشف عن مدخلاتهم الفردية. يمكن استخدام هذا لتأمين المفاتيح الخاصة التي يستخدمها الجسر، مما يجعل من الصعب على المهاجمين اختراقها.

4. التوقيعات الحدية

تتطلب التوقيعات الحدية عددًا معينًا من الأطراف للتوقيع على معاملة قبل أن يمكن تنفيذها. يمكن أن يساعد هذا في منع نقاط الفشل الواحدة وجعل من الصعب على المهاجمين سرقة الأموال من الجسر.

5. تحديد المعدل

يحد تحديد المعدل من كمية الأموال التي يمكن نقلها عبر الجسر في إطار زمني معين. يمكن أن يساعد هذا في الحد من الضرر الناجم عن هجوم ويوفر وقتًا للاستجابة للحادث.

6. قواطع الدائرة

قواطع الدائرة هي آليات توقف عمليات الجسر تلقائيًا إذا تم اكتشاف نشاط مشبوه. يمكن أن يمنع هذا المزيد من الخسائر ويسمح للفريق بالتحقيق في المشكلة.

7. تحسين أمان الأوراكل

يعد تعزيز أمان الأوراكل أمرًا بالغ الأهمية لمنع هجمات التلاعب بالأوراكل. يمكن أن يشمل ذلك استخدام أوراكل مستقلة متعددة، وتنفيذ عمليات التحقق من صحة البيانات، واستخدام تقنيات التشفير للتحقق من سلامة البيانات.

8. تدابير الأمن الاقتصادي

يمكن أن يشمل تعزيز الأمن الاقتصادي للجسر زيادة متطلبات التخزين للمدققين، وتنفيذ عقوبات "القطع" (slashing) للسلوك الخبيث، وتصميم آليات حوافز تكافئ السلوك الصادق.

9. الشفافية والتدقيق

يمكن أن يساعد تعزيز الشفافية وإجراء عمليات تدقيق أمنية منتظمة في بناء الثقة في الجسر وتحديد الثغرات المحتملة. يشمل ذلك إتاحة كود الجسر للجمهور، ونشر تقارير التدقيق، وتوفير وثائق واضحة حول عملياته.

10. تحديثات أمنية منتظمة

يجب أن تخضع الجسور لتحديثات مستمرة لضمان حصولها على أحدث التصحيحات الأمنية. يجب أيضًا إجراء مراجعات أمنية منتظمة.

مستقبل الأمن عبر السلاسل

يتوقف مستقبل الأمن عبر السلاسل على الابتكار المستمر والتعاون داخل مجتمع البلوك تشين. تظهر العديد من الاتجاهات الواعدة:

• براهين المعرفة الصفرية: تسمح براهين المعرفة الصفرية لطرف بإثبات لطرف آخر أن عبارة ما صحيحة دون الكشف عن أي معلومات بخلاف صحة العبارة نفسها. يمكن استخدام هذه التقنية لإنشاء عمليات نقل عبر السلاسل أكثر أمانًا وخصوصية.
• الحوسبة الآمنة متعددة الأطراف (MPC): تتيح الحوسبة متعددة الأطراف لأطراف متعددة حساب دالة بشكل مشترك دون الكشف عن مدخلاتهم الفردية. يمكن استخدام هذا لتأمين المفاتيح الخاصة التي يستخدمها مشغلو الجسور، مما يجعلها أقل عرضة للهجمات.
• التعلم الموحد (Federated Learning): يسمح التعلم الموحد لأطراف متعددة بتدريب نموذج تعلم آلي دون مشاركة بياناتهم. يمكن استخدام هذا لتحسين دقة وموثوقية الأوراكل التي تستخدمها الجسور عبر السلاسل.
• بروتوكولات التشغيل البيني من الطبقة صفر (Layer-0): توفر بروتوكولات الطبقة صفر، مثل Polkadot و Cosmos، طبقة أساسية للتشغيل البيني، مما يسمح لسلاسل الكتل المختلفة بالاتصال والتواصل مع بعضها البعض بسهولة أكبر.
• التوحيد القياسي: يمكن أن يساعد تطوير معايير على مستوى الصناعة للبروتوكولات عبر السلاسل في تحسين التشغيل البيني والأمان.

الخاتمة

تعد البروتوكولات عبر السلاسل ضرورية لتحقيق الإمكانات الكاملة لتكنولوجيا البلوك تشين. فهي تتيح التشغيل البيني بين سلاسل الكتل المختلفة، مما يسمح للمستخدمين بالوصول إلى مجموعة أوسع من التطبيقات والخدمات. ومع ذلك، تمثل هذه البروتوكولات أيضًا تحديات أمنية كبيرة يجب معالجتها لمنع المزيد من الهجمات وحماية أموال المستخدمين.

من خلال تنفيذ تدابير أمنية قوية، وتعزيز الشفافية، وتعزيز التعاون داخل مجتمع البلوك تشين، يمكننا بناء جسور عبر السلاسل أكثر أمانًا وموثوقية والتي ستمهد الطريق لمستقبل أكثر ترابطًا ولا مركزية.

إخلاء مسؤولية: هذه المدونة هي لأغراض إعلامية فقط ولا ينبغي اعتبارها نصيحة مالية أو استثمارية. تستند المعلومات المقدمة إلى فهم المؤلف وتفسيره للوضع الحالي لتكنولوجيا وأمن عبر السلاسل. قم دائمًا بإجراء أبحاثك الخاصة واستشر متخصصًا مؤهلاً قبل اتخاذ أي قرارات استثمارية.