Междуверижни протоколи: Задълбочен поглед върху сигурността на мостовете

Блокчейн екосистемата, макар и революционна, се сблъсква със значително препятствие: фрагментацията. Различните блокчейни работят изолирано, което затруднява прехвърлянето на активи и данни между тях. Междуверижните протоколи, често наричани блокчейн мостове, имат за цел да решат този проблем, като позволяват оперативна съвместимост между различни блокчейни. Тези мостове обаче се превърнаха в основна цел за атаки, което подчертава критичната важност на тяхната сигурност.

Какво представляват междуверижните протоколи?

Междуверижните протоколи улесняват прехвърлянето на активи и данни между две или повече отделни блокчейн мрежи. Те по същество действат като мост, който позволява на потребителите да взаимодействат с различни блокчейн екосистеми, без да е необходимо да разчитат на централизирани борси.

Ключови функционалности на междуверижните протоколи:

• Трансфер на активи: Преместване на токени или други цифрови активи от един блокчейн в друг. Например, преместване на токени, базирани на Ethereum, към Binance Smart Chain.
• Трансфер на данни: Споделяне на данни между блокчейни. Това може да включва прехвърляне на информация за трансакции, състояния на умни договори или дори данни от оракули.
• Оперативна съвместимост на умни договори: Позволява на умни договори в различни блокчейни да взаимодействат помежду си.

Видове междуверижни мостове

Междуверижните мостове се предлагат в различни форми, всяка със своите компромиси по отношение на сигурността:

• Централизирани мостове: Тези мостове разчитат на централен субект за управление на прехвърлянето на активи. Макар често да са по-бързи и по-евтини, те представляват единична точка на отказ и са уязвими на атаки и цензура. Мислете за тях като за традиционна банка, която улеснява международни преводи; самата банка се превръща в котвата на доверието.
• Федеративни мостове: Федеративните мостове използват група валидатори, които да наблюдават трансакциите. Това намалява риска в сравнение с централизираните мостове, но все още представлява потенциален вектор за атака, ако мнозинството от валидаторите бъдат компрометирани.
• Атомични суапове: Атомичните суапове позволяват директен peer-to-peer обмен на активи между два блокчейна без необходимост от доверен посредник. Те разчитат на криптографска техника, наречена Hashed Timelock Contracts (HTLCs), за да гарантират, че или и двете страни завършват обмена, или нито една от тях.
• Релета с леки клиенти: Релетата с леки клиенти включват изпълнение на леки клиенти на изходния и целевия блокчейн един върху друг. Това позволява на моста независимо да проверява валидността на междуверижните трансакции, без да разчита на външни валидатори.
• Мостове тип „заключване и сечене“/„изгаряне и сечене“: Това е един от най-често срещаните видове мостове. Когато активите се прехвърлят от един блокчейн в друг, те се заключват в изходната верига и съответното представяне на актива се „сече“ (mint) в целевата верига. Когато активът се премести обратно, изсеченият актив се „изгаря“ (burn), а оригиналният актив се отключва.
• Оптимистични мостове: Тези мостове приемат, че трансакциите са валидни, освен ако не се докаже противното. Те обикновено включват период на оспорване, по време на който всеки може да представи доказателство за измама, ако смята, че дадена трансакция е невалидна.

Предизвикателства пред сигурността на междуверижните мостове

Въпреки потенциала си, междуверижните мостове представляват значителни предизвикателства пред сигурността, които са довели до съществени финансови загуби. Тези предизвикателства произтичат от присъщите сложности на свързването на различни блокчейн екосистеми и уязвимостите, които възникват от тези сложности.

1. Уязвимости на умните договори

Много междуверижни мостове разчитат на умни договори за управление на заключването и сеченето на активи. Тези умни договори, както всеки софтуер, са податливи на грешки и уязвимости, които могат да бъдат експлоатирани от нападатели. Често срещаните уязвимости на умните договори включват:

• Атаки с повторно влизане (Reentrancy): Нападател може рекурсивно да извика функция на умен договор, преди предишното изпълнение да е завършило, потенциално източвайки средства от договора.
• Целочислено препълване/недопълване (Integer Overflow/Underflow): Тези уязвимости възникват, когато аритметични операции водят до стойности, които надвишават максималната или падат под минималната представима стойност, което води до неочаквано поведение.
• Логически грешки: Недостатъци в дизайна или изпълнението на логиката на умния договор могат да позволят на нападатели да манипулират системата и да откраднат средства. Например, неправилно обработване на сеченето или изгарянето на токени.
• Манипулация на оракули: Някои мостове разчитат на външни източници на данни (оракули), за да определят състоянието на блокчейните, които свързват. Ако нападател може да манипулира тези оракули, той може да подлъже моста да обработи измамни трансакции.

Пример: Прословутото хакване на The DAO в мрежата на Ethereum през 2016 г. беше ярък пример за атака с повторно влизане, която експлоатира уязвимост в умния договор на DAO, водейки до кражбата на Ether на стойност милиони долари. Макар и да не става въпрос стриктно за мост, това подчертава риска от уязвимости в умните договори.

2. Разлики в консенсусните механизми

Различните блокчейни използват различни консенсусни механизми, като Доказателство за работа (PoW) или Доказателство за залог (PoS). Свързването на тези различни механизми може да въведе рискове за сигурността.

• Атаки с двойно харчене: Нападател може да се опита да похарчи едни и същи активи два пъти в различни блокчейни, като се възползва от разликите във времената за потвърждение или правилата на консенсуса.
• 51% атаки: В блокчейни с Доказателство за работа, нападател, който контролира повече от 50% от хеширащата мощ на мрежата, може потенциално да манипулира блокчейна и да отменя трансакции. Това може да се използва за кражба на активи от мост.
• Проблеми с финалността: Различните блокчейни имат различно време за финалност, което се отнася до времето, необходимо една трансакция да се счита за необратима. Свързването на вериги със значително различни времена за финалност може да създаде възможности за нападатели да се възползват от забавянето.

3. Рискове при управлението на ключове

Много междуверижни мостове разчитат на портфейли с много подписи или други схеми за управление на ключове, за да осигурят прехвърляните активи. Ако частните ключове, контролиращи тези портфейли, бъдат компрометирани, нападателите могат да откраднат средствата, държани от моста.

• Изтичане на частни ключове: Случайно излагане на частни ключове поради лоши практики за сигурност или вътрешни заплахи.
• Компрометирано попечителство на ключове: Нападатели, които получават достъп до частни ключове чрез фишинг атаки, зловреден софтуер или физическа кражба.
• Недостатъчно разпределение на ключове: Ако частните ключове не са адекватно разпределени между множество страни, една компрометирана страна може да контролира целия мост.

Пример: Извършени са множество атаки, при които частните ключове, използвани за опериране на блокчейн мостове, са били компрометирани, което е довело до значителни загуби. Тези инциденти често подчертават важността на стабилните практики за управление на ключове и сигурните хардуерни модули за сигурност (HSM).

4. Уязвимости на оракулите

Много мостове използват оракули, за да предоставят данни от реалния свят или информация за състоянието на други блокчейни. Ако тези оракули бъдат компрометирани или манипулирани, нападателите могат да ги използват, за да подмамят моста да обработи измамни трансакции.

• Манипулация на данни: Нападатели, които подават фалшиви данни към оракула, карайки го да докладва невярна информация за цени на активи, статуси на трансакции или други релевантни данни.
• Сибил атаки: Нападател, който създава множество фалшиви самоличности, за да повлияе на консенсуса на оракула и да манипулира неговия изход.
• Разчитане на централизирани оракули: Централизираните оракули представляват единична точка на отказ и могат лесно да бъдат манипулирани или спрени.

Пример: Ако един мост разчита на оракул, за да определи цената на актив в друг блокчейн, нападател може да манипулира оракула да докладва фалшива цена, което му позволява да купи актива евтино в една верига и да го продаде на по-висока цена в другата.

5. Проблеми с икономическите стимули

Икономическите стимули на операторите на мостове и валидаторите също могат да повлияят на сигурността на системата. Ако наградите за честно поведение не са достатъчно високи или наказанията за злонамерено поведение не са достатъчно строги, това може да създаде стимули за нападателите да експлоатират моста.

• Атаки с подкуп: Нападатели, които подкупват валидатори да се споразумеят и да одобрят измамни трансакции.
• Недостатъчни изисквания за стейкинг: Ако размерът на залога, необходим за да станеш валидатор, е твърде нисък, това улеснява нападателите да поемат контрол над моста.
• Липса на прозрачност: Липсата на прозрачност в операциите на моста може да затрудни откриването и предотвратяването на злонамерено поведение.

6. Регулаторна и правна несигурност

Регулаторната и правната рамка около междуверижните протоколи все още се развива. Тази несигурност може да създаде предизвикателства за операторите на мостове и потребителите, а също така може да затрудни налагането на мерки за сигурност.

• Липса на ясни регулации: Липсата на ясни регулации може да затрудни операторите на мостове да спазват законовите изисквания, а също така може да създаде възможности за незаконни дейности.
• Юрисдикционни проблеми: Междуверижните протоколи често включват множество юрисдикции, което може да затрудни определянето на приложимите закони и начините за тяхното прилагане.
• Потенциал за пране на пари: Междуверижните протоколи могат да се използват за улесняване на прането на пари и други незаконни дейности, което може да привлече вниманието на регулаторите.

Скорошни хакерски атаки срещу мостове и поуките от тях

Уязвимостите, очертани по-горе, се проявиха в множество хакерски атаки срещу мостове, което доведе до значителни финансови загуби за потребителите. Разглеждането на тези инциденти предоставя ценни уроци за подобряване на сигурността на мостовете.

• Хакерската атака срещу Ronin Bridge (март 2022 г.): Нападатели откраднаха криптовалута на стойност над 600 милиона долара, като компрометираха частните ключове на валидаторите в мрежата Ronin, странична верига, използвана за играта Axie Infinity. Това подчертава значението на стабилното управление на ключове и децентрализираната валидация.
• Хакерската атака срещу Wormhole (февруари 2022 г.): Нападател експлоатира уязвимост в моста Wormhole, който свързва Ethereum и Solana, за да изсече 120 000 обвити ETH токена, без да заключи съответната сума от страната на Ethereum. Тази уязвимост беше свързана с неправилна валидация на подписите на пазителите. Загубата възлиза на над 320 милиона долара.
• Хакерската атака срещу Poly Network (август 2021 г.): Нападател експлоатира уязвимост в моста Poly Network, за да прехвърли криптовалута на стойност над 600 милиона долара на собствените си адреси. Въпреки че нападателят в крайна сметка върна средствата, инцидентът подчерта потенциала за катастрофални загуби. Хакерската атака се дължи на недостатък в логиката на умния договор.
• Хакерската атака срещу Nomad Bridge (август 2022 г.): Уязвимост в моста Nomad позволи на потребителите да изтеглят средства, които не им принадлежат, което доведе до загуба от близо 200 милиона долара. Проблемът произтичаше от дефектен процес на инициализация, който улесняваше всеки да подправя одобрения на трансакции.

Извлечени поуки:

• Управлението на ключове е от решаващо значение: Сигурното съхранение и управление на частни ключове е от първостепенно значение. Портфейлите с много подписи, хардуерните модули за сигурност (HSM) и стабилният контрол на достъпа са от съществено значение.
• Одитите на умни договори са задължителни: Задълбоченият одит на умни договори от независими експерти по сигурността може да идентифицира уязвимости, преди те да бъдат експлоатирани.
• Децентрализацията подобрява сигурността: По-децентрализираните процеси на валидация намаляват риска от единична точка на отказ.
• Мониторингът и реакцията при инциденти са жизненоважни: Внедряването на стабилни системи за мониторинг и наличието на добре дефиниран план за реакция при инциденти могат да помогнат за бързото откриване и смекчаване на атаките.
• Диверсификацията на риска е важна: Потребителите трябва да са наясно с рисковете, свързани с междуверижните мостове, и да диверсифицират активите си в множество мостове, за да минимизират потенциалните загуби.

Стратегии за подобряване на сигурността на мостовете

За да се смекчат рисковете, свързани с междуверижните мостове, могат да се приложат няколко стратегии за сигурност:

1. Формална верификация

Формалната верификация включва използването на математически техники за доказване на коректността на кода на умния договор. Това може да помогне за идентифициране на уязвимости, които могат да бъдат пропуснати от традиционните методи за тестване.

2. Програми за награди за открити бъгове (Bug Bounty)

Програмите за награди за открити бъгове стимулират изследователите по сигурността да намират и докладват уязвимости в кода на моста. Това може да осигури ценен слой за тестване на сигурността извън вътрешните одити.

3. Многостранно изчисление (MPC)

MPC позволява на множество страни съвместно да изчислят функция, без да разкриват своите индивидуални входни данни. Това може да се използва за защита на частните ключове, използвани от моста, което затруднява компрометирането им от нападатели.

4. Прагови подписи

Праговите подписи изискват определен брой страни да подпишат трансакция, преди тя да може да бъде изпълнена. Това може да помогне за предотвратяване на единични точки на отказ и да затрудни кражбата на средства от моста от нападатели.

5. Ограничаване на скоростта

Ограничаването на скоростта рестриктира сумата средства, които могат да бъдат прехвърлени през моста в рамките на даден период. Това може да помогне за ограничаване на щетите, причинени от атака, и да осигури време за реакция на инцидента.

6. Предпазни прекъсвачи

Предпазните прекъсвачи са механизми, които автоматично спират операциите на моста, ако се открие подозрителна активност. Това може да предотврати по-нататъшни загуби и да позволи на екипа да разследва проблема.

7. Подобрена сигурност на оракулите

Подобряването на сигурността на оракулите е от решаващо значение за предотвратяване на атаки с манипулация на оракули. Това може да включва използване на множество независими оракули, прилагане на проверки за валидиране на данни и използване на криптографски техники за проверка на целостта на данните.

8. Мерки за икономическа сигурност

Укрепването на икономическата сигурност на моста може да включва увеличаване на изискванията за стейкинг за валидаторите, прилагане на наказания (slashing) за злонамерено поведение и проектиране на механизми за стимулиране, които възнаграждават честното поведение.

9. Прозрачност и одит

Насърчаването на прозрачността и провеждането на редовни одити на сигурността могат да помогнат за изграждането на доверие в моста и идентифицирането на потенциални уязвимости. Това включва публично достъпен код на моста, публикуване на доклади от одити и предоставяне на ясна документация за неговите операции.

10. Редовни актуализации на сигурността

Мостовете трябва да преминават през постоянни актуализации, за да се гарантира, че имат най-новите корекции за сигурност. Редовните прегледи на сигурността също трябва да се провеждат.

Бъдещето на междуверижната сигурност

Бъдещето на междуверижната сигурност зависи от непрекъснатите иновации и сътрудничество в рамките на блокчейн общността. Появяват се няколко обещаващи тенденции:

• Доказателства с нулево знание (Zero-Knowledge Proofs): Доказателствата с нулево знание позволяват на една страна да докаже на друга, че дадено твърдение е вярно, без да разкрива никаква информация освен валидността на самото твърдение. Тази технология може да се използва за създаване на по-сигурни и частни междуверижни трансфери.
• Сигурно многостранно изчисление (MPC): MPC позволява на множество страни съвместно да изчислят функция, без да разкриват своите индивидуални входни данни. Това може да се използва за защита на частните ключове, използвани от операторите на мостове, което ги прави по-малко уязвими на атаки.
• Федеративно обучение: Федеративното обучение позволява на множество страни да обучат модел за машинно обучение, без да споделят своите данни. Това може да се използва за подобряване на точността и надеждността на оракулите, използвани от междуверижните мостове.
• Протоколи за оперативна съвместимост от ниво 0: Протоколите от ниво 0, като Polkadot и Cosmos, осигуряват основополагащ слой за оперативна съвместимост, позволявайки на различни блокчейни да се свързват и комуникират помежду си по-лесно.
• Стандартизация: Разработването на общоприети стандарти за междуверижни протоколи в цялата индустрия може да помогне за подобряване на оперативната съвместимост и сигурността.

Заключение

Междуверижните протоколи са от съществено значение за реализирането на пълния потенциал на блокчейн технологията. Те позволяват оперативна съвместимост между различни блокчейни, давайки на потребителите достъп до по-широк кръг от приложения и услуги. Тези протоколи обаче представляват и значителни предизвикателства пред сигурността, които трябва да бъдат решени, за да се предотвратят по-нататъшни атаки и да се защитят средствата на потребителите.

Чрез прилагането на стабилни мерки за сигурност, насърчаване на прозрачността и подкрепа на сътрудничеството в рамките на блокчейн общността, можем да изградим по-сигурни и надеждни междуверижни мостове, които ще проправят пътя към по-взаимосвързано и децентрализирано бъдеще.

Отказ от отговорност: Тази публикация в блога е само с информационна цел и не трябва да се счита за финансов или инвестиционен съвет. Предоставената информация се основава на разбирането и тълкуването на автора за текущото състояние на междуверижната технология и сигурност. Винаги провеждайте собствено проучване и се консултирайте с квалифициран специалист, преди да вземате каквито и да било инвестиционни решения.