Cross-Chain-protokoller: Et dybdegående kig på brosikkerhed

Blockchain-økosystemet, selvom det er revolutionerende, står over for en betydelig forhindring: fragmentering. Forskellige blockchains opererer i siloer, hvilket gør det vanskeligt at overføre aktiver og data mellem dem. Cross-chain-protokoller, ofte omtalt som blockchain-broer, har til formål at løse dette problem ved at muliggøre interoperabilitet mellem forskellige blockchains. Disse broer er dog blevet primære mål for angreb, hvilket understreger den kritiske betydning af brosikkerhed.

Hvad er Cross-Chain-protokoller?

Cross-chain-protokoller letter overførslen af aktiver og data mellem to eller flere separate blockchain-netværk. De fungerer i bund og grund som en bro, der giver brugerne mulighed for at interagere med forskellige blockchain-økosystemer uden at skulle stole på centraliserede børser.

Nøglefunktionaliteter for cross-chain-protokoller:

Overførsel af aktiver: Flytning af tokens eller andre digitale aktiver fra en blockchain til en anden. For eksempel at flytte Ethereum-baserede tokens til Binance Smart Chain.
Dataoverførsel: Deling af data mellem blockchains. Dette kan involvere overførsel af information om transaktioner, tilstande i smart contracts eller endda orakeldata.
Interoperabilitet for smart contracts: Giver smart contracts på forskellige blockchains mulighed for at interagere med hinanden.

Typer af Cross-Chain-broer

Cross-chain-broer findes i forskellige former, hver med sine egne sikkerhedsmæssige kompromiser:

Centraliserede broer: Disse broer er afhængige af en central enhed til at håndtere overførslen af aktiver. Selvom de ofte er hurtigere og billigere, udgør de et enkelt fejlpunkt og er sårbare over for angreb og censur. Tænk på det som en traditionel bank, der faciliterer internationale overførsler; banken selv bliver tillidsankeret.
Fødererede broer: Fødererede broer bruger en gruppe af validatorer til at overvåge transaktioner. Dette reducerer risikoen sammenlignet med centraliserede broer, men udgør stadig en potentiel angrebsvektor, hvis et flertal af validatorerne kompromitteres.
Atomic Swaps: Atomic swaps muliggør direkte peer-to-peer-udveksling af aktiver mellem to blockchains uden behov for en betroet mellemmand. De er afhængige af en kryptografisk teknik kaldet Hashed Timelock Contracts (HTLCs) for at sikre, at begge parter enten gennemfører udvekslingen, eller ingen af dem gør.
Light Client Relays: Light client relays indebærer at køre lette klienter af kilde- og destinationsblockchains på hinanden. Dette giver broen mulighed for uafhængigt at verificere gyldigheden af cross-chain-transaktioner uden at være afhængig af eksterne validatorer.
Lock-and-Mint/Burn-and-Mint broer: Dette er en af de mest almindelige typer af broer. Når aktiver overføres fra en blockchain til en anden, låses de på kildekæden, og en tilsvarende repræsentation af aktivet 'mintes' (oprettes) på destinationskæden. Når aktivet flyttes tilbage, 'brændes' (ødelægges) det mintede aktiv, og det oprindelige aktiv låses op.
Optimistiske broer: Disse broer antager, at transaktioner er gyldige, medmindre det modsatte bevises. De involverer typisk en udfordringsperiode, hvor enhver kan indsende et svindelbevis, hvis de mener, at en transaktion er ugyldig.

Sikkerhedsudfordringerne ved Cross-Chain-broer

På trods af deres potentiale udgør cross-chain-broer betydelige sikkerhedsudfordringer, der har ført til store økonomiske tab. Disse udfordringer stammer fra den iboende kompleksitet i at bygge bro mellem forskellige blockchain-økosystemer og de sårbarheder, der opstår som følge af disse kompleksiteter.

1. Sårbarheder i Smart Contracts

Mange cross-chain-broer er afhængige af smart contracts til at håndtere låsning og 'minting' af aktiver. Disse smart contracts er, som al anden software, modtagelige for fejl og sårbarheder, der kan udnyttes af angribere. Almindelige sårbarheder i smart contracts inkluderer:

Reentrancy-angreb: En angriber kan rekursivt kalde en smart contract-funktion, før den forrige eksekvering er afsluttet, hvilket potentielt kan dræne midler fra kontrakten.
Integer Overflow/Underflow: Disse sårbarheder opstår, når aritmetiske operationer resulterer i værdier, der overstiger den maksimale eller falder under den minimale repræsenterbare værdi, hvilket fører til uventet adfærd.
Logiske fejl: Fejl i designet eller implementeringen af smart contract-logikken kan give angribere mulighed for at manipulere systemet og stjæle midler. For eksempel forkert håndtering af 'minting' eller 'burning' af tokens.
Orakelmanipulation: Nogle broer er afhængige af eksterne datafeeds (orakler) for at bestemme tilstanden af de blockchains, de forbinder. Hvis en angriber kan manipulere disse orakler, kan de narre broen til at behandle svigagtige transaktioner.

Eksempel: Det berygtede DAO-hack på Ethereum i 2016 var et glimrende eksempel på et reentrancy-angreb, der udnyttede en sårbarhed i DAO's smart contract, hvilket førte til tyveri af Ether for millioner af dollars. Selvom det ikke strengt taget var en bro, understreger det risikoen ved sårbarheder i smart contracts.

2. Forskelle i konsensusmekanismer

Forskellige blockchains anvender forskellige konsensusmekanismer, såsom Proof-of-Work (PoW) eller Proof-of-Stake (PoS). At bygge bro mellem disse forskellige mekanismer kan introducere sikkerhedsrisici.

Double-Spending-angreb: En angriber kan forsøge at bruge de samme aktiver to gange på forskellige blockchains ved at udnytte forskelle i bekræftelsestider eller konsensusregler.
51%-angreb: På Proof-of-Work-blockchains kan en angriber, der kontrollerer mere end 50% af netværkets hashing-kraft, potentielt manipulere blockchainen og omgøre transaktioner. Dette kan bruges til at stjæle aktiver fra en bro.
Finalitetsproblemer: Forskellige blockchains har forskellige finalitetstider, hvilket refererer til den tid, det tager for en transaktion at blive betragtet som irreversibel. At bygge bro mellem kæder med vidt forskellige finalitetstider kan skabe muligheder for angribere til at udnytte forsinkelsen.

3. Risici ved nøglehåndtering

Mange cross-chain-broer er afhængige af multi-signature-punge eller andre nøglehåndteringsordninger for at sikre de aktiver, der overføres. Hvis de private nøgler, der kontrollerer disse punge, kompromitteres, kan angribere stjæle de midler, der holdes af broen.

Lækage af private nøgler: Utilsigtet eksponering af private nøgler på grund af dårlig sikkerhedspraksis eller insider-trusler.
Kompromitteret nøgleopbevaring: Angribere, der får adgang til private nøgler gennem phishing-angreb, malware eller fysisk tyveri.
Utilstrækkelig nøgledistribution: Hvis de private nøgler ikke er tilstrækkeligt fordelt mellem flere parter, kan en enkelt kompromitteret part kontrollere hele broen.

Eksempel: Flere angreb er sket, hvor private nøgler brugt til at drive blockchain-broer blev kompromitteret, hvilket førte til betydelige tab. Disse hændelser understreger ofte vigtigheden af robuste nøglehåndteringspraksisser og sikre hardware-sikkerhedsmoduler (HSM'er).

4. Sårbarheder i orakler

Mange broer bruger orakler til at levere data fra den virkelige verden eller information om tilstanden af andre blockchains. Hvis disse orakler kompromitteres eller manipuleres, kan angribere bruge dem til at narre broen til at behandle svigagtige transaktioner.

Datamanipulation: Angribere, der fodrer falske data til oraklet, hvilket får det til at rapportere ukorrekte oplysninger om aktivpriser, transaktionsstatusser eller andre relevante data.
Sybil-angreb: En angriber, der opretter flere falske identiteter for at påvirke oraklets konsensus og manipulere dets output.
Afhængighed af centraliserede orakler: Centraliserede orakler udgør et enkelt fejlpunkt og kan let manipuleres eller lukkes ned.

Eksempel: Hvis en bro er afhængig af et orakel for at bestemme prisen på et aktiv på en anden blockchain, kan en angriber manipulere oraklet til at rapportere en falsk pris, hvilket giver dem mulighed for at købe aktivet billigt på én kæde og sælge det til en højere pris på den anden kæde.

5. Problemer med økonomiske incitamenter

De økonomiske incitamenter for brooperatører og validatorer kan også påvirke systemets sikkerhed. Hvis belønningerne for ærlig adfærd ikke er høje nok, eller hvis straffene for ondsindet adfærd ikke er strenge nok, kan det skabe incitamenter for angribere til at udnytte broen.

Bestikkelsesangreb: Angribere, der bestikker validatorer til at samarbejde og godkende svigagtige transaktioner.
Utilstrækkelige staking-krav: Hvis det beløb, der kræves for at 'stake' for at blive validator, er for lavt, gør det det lettere for angribere at få kontrol over broen.
Mangel på gennemsigtighed: En mangel på gennemsigtighed i broens drift kan gøre det vanskeligt at opdage og forhindre ondsindet adfærd.

6. Regulatorisk og juridisk usikkerhed

Det regulatoriske og juridiske landskab omkring cross-chain-protokoller er stadig under udvikling. Denne usikkerhed kan skabe udfordringer for brooperatører og brugere, og det kan også gøre det sværere at håndhæve sikkerhedsforanstaltninger.

Mangel på klare regler: Fraværet af klare regler kan gøre det vanskeligt for brooperatører at overholde lovkrav og kan også skabe muligheder for ulovlige aktiviteter.
Jurisdiktionsproblemer: Cross-chain-protokoller involverer ofte flere jurisdiktioner, hvilket kan gøre det udfordrende at afgøre, hvilke love der gælder, og hvordan de skal håndhæves.
Potentiale for hvidvaskning af penge: Cross-chain-protokoller kan bruges til at facilitere hvidvaskning af penge og andre ulovlige aktiviteter, hvilket kan tiltrække opmærksomhed fra tilsynsmyndigheder.

Nylige bro-hacks og deres lære

Sårbarhederne beskrevet ovenfor har manifesteret sig i talrige bro-hacks, hvilket har resulteret i betydelige økonomiske tab for brugerne. At undersøge disse hændelser giver værdifuld læring til forbedring af brosikkerheden.

Ronin Bridge Hack (marts 2022): Angribere stjal kryptovaluta for over 600 millioner dollars ved at kompromittere de private nøgler til validatorer på Ronin Network, en sidekæde brugt til spillet Axie Infinity. Dette understreger vigtigheden af robust nøglehåndtering og decentraliseret validering.
Wormhole Hack (februar 2022): En angriber udnyttede en sårbarhed i Wormhole-broen, der forbinder Ethereum og Solana, til at 'minte' 120.000 wrapped ETH-tokens uden at låse det tilsvarende beløb på Ethereum-siden. Denne sårbarhed var relateret til forkert validering af 'guardian'-signaturer. Tabet beløb sig til over 320 millioner dollars.
Poly Network Hack (august 2021): En angriber udnyttede en sårbarhed i Poly Network-broen til at overføre kryptovaluta for over 600 millioner dollars til sine egne adresser. Selvom angriberen til sidst returnerede midlerne, understregede hændelsen potentialet for katastrofale tab. Hacket blev tilskrevet en fejl i smart contract-logikken.
Nomad Bridge Hack (august 2022): En sårbarhed i Nomad-broen tillod brugere at hæve midler, der ikke tilhørte dem, hvilket resulterede i et tab på næsten 200 millioner dollars. Problemet stammede fra en fejlbehæftet initialiseringsproces, der gjorde det let for enhver at forfalske transaktionsgodkendelser.

Læringspunkter:

Nøglehåndtering er afgørende: Sikker opbevaring og håndtering af private nøgler er altafgørende. Multi-signature-punge, hardware-sikkerhedsmoduler (HSM'er) og robuste adgangskontroller er essentielle.
Revision af Smart Contracts er obligatorisk: Grundig revision af smart contracts af uafhængige sikkerhedseksperter kan identificere sårbarheder, før de udnyttes.
Decentralisering forbedrer sikkerheden: Mere decentrale valideringsprocesser reducerer risikoen for et enkelt fejlpunkt.
Overvågning og hændelsesrespons er vitale: Implementering af robuste overvågningssystemer og en veldefineret hændelsesresponsplan kan hjælpe med at opdage og afbøde angreb hurtigt.
Risikospredning er vigtigt: Brugere bør være opmærksomme på risiciene forbundet med cross-chain-broer og sprede deres aktiver over flere broer for at minimere potentielle tab.

Strategier til forbedring af brosikkerhed

For at mindske risiciene forbundet med cross-chain-broer kan flere sikkerhedsstrategier implementeres:

1. Formel verifikation

Formel verifikation indebærer brug af matematiske teknikker til at bevise korrektheden af smart contract-kode. Dette kan hjælpe med at identificere sårbarheder, der måske overses af traditionelle testmetoder.

2. Bug Bounty-programmer

Bug bounty-programmer motiverer sikkerhedsforskere til at finde og rapportere sårbarheder i broens kode. Dette kan give et værdifuldt lag af sikkerhedstest ud over interne revisioner.

3. Multi-Party Computation (MPC)

MPC giver flere parter mulighed for i fællesskab at beregne en funktion uden at afsløre deres individuelle input. Dette kan bruges til at sikre de private nøgler, der bruges af broen, hvilket gør det sværere for angribere at kompromittere dem.

4. Tærskelsignaturer

Tærskelsignaturer kræver, at et bestemt antal parter underskriver en transaktion, før den kan udføres. Dette kan hjælpe med at forhindre enkelte fejlpunkter og gøre det sværere for angribere at stjæle midler fra broen.

5. Hastighedsbegrænsning

Hastighedsbegrænsning begrænser mængden af midler, der kan overføres gennem broen inden for en given tidsramme. Dette kan hjælpe med at begrænse skaden forårsaget af et angreb og give tid til at reagere på hændelsen.

6. Nødbremser (Circuit Breakers)

Nødbremser er mekanismer, der automatisk standser broens drift, hvis der opdages mistænkelig aktivitet. Dette kan forhindre yderligere tab og give teamet mulighed for at undersøge problemet.

7. Forbedret orakelsikkerhed

Forbedring af oraklers sikkerhed er afgørende for at forhindre orakelmanipulationsangreb. Dette kan involvere brug af flere uafhængige orakler, implementering af datavalideringskontroller og brug af kryptografiske teknikker til at verificere dataenes integritet.

8. Økonomiske sikkerhedsforanstaltninger

Styrkelse af broens økonomiske sikkerhed kan involvere at øge staking-kravene for validatorer, implementere straffe for ondsindet adfærd ('slashing') og designe incitamentsmekanismer, der belønner ærlig adfærd.

9. Gennemsigtighed og revision

Fremme af gennemsigtighed og regelmæssige sikkerhedsrevisioner kan hjælpe med at opbygge tillid til broen og identificere potentielle sårbarheder. Dette inkluderer at gøre broens kode offentligt tilgængelig, offentliggøre revisionsrapporter og levere klar dokumentation om dens drift.

10. Regelmæssige sikkerhedsopdateringer

Broer bør gennemgå konstante opdateringer for at sikre, at de har de seneste sikkerhedsrettelser. Regelmæssige sikkerhedsgennemgange bør også udføres.

Fremtiden for Cross-Chain-sikkerhed

Fremtiden for cross-chain-sikkerhed afhænger af kontinuerlig innovation og samarbejde inden for blockchain-fællesskabet. Flere lovende tendenser er ved at opstå:

Zero-Knowledge Proofs: Zero-knowledge proofs giver en part mulighed for at bevise over for en anden part, at en påstand er sand, uden at afsløre nogen information ud over gyldigheden af selve påstanden. Denne teknologi kan bruges til at skabe mere sikre og private cross-chain-overførsler.
Secure Multi-Party Computation (MPC): MPC giver flere parter mulighed for i fællesskab at beregne en funktion uden at afsløre deres individuelle input. Dette kan bruges til at sikre de private nøgler, der bruges af brooperatører, hvilket gør dem mindre sårbare over for angreb.
Federated Learning: Federated learning giver flere parter mulighed for at træne en maskinlæringsmodel uden at dele deres data. Dette kan bruges til at forbedre nøjagtigheden og pålideligheden af orakler, der bruges af cross-chain-broer.
Layer-0 Interoperabilitetsprotokoller: Layer-0-protokoller, som Polkadot og Cosmos, udgør et grundlæggende lag for interoperabilitet, der gør det muligt for forskellige blockchains at forbinde og kommunikere med hinanden lettere.
Standardisering: Udvikling af branchestandarder for cross-chain-protokoller kan hjælpe med at forbedre interoperabilitet og sikkerhed.

Konklusion

Cross-chain-protokoller er essentielle for at realisere det fulde potentiale af blockchain-teknologi. De muliggør interoperabilitet mellem forskellige blockchains, hvilket giver brugerne adgang til et bredere udvalg af applikationer og tjenester. Disse protokoller udgør dog også betydelige sikkerhedsudfordringer, der skal håndteres for at forhindre yderligere angreb og beskytte brugernes midler.

Ved at implementere robuste sikkerhedsforanstaltninger, fremme gennemsigtighed og fremme samarbejde inden for blockchain-fællesskabet kan vi bygge mere sikre og pålidelige cross-chain-broer, der vil bane vejen for en mere sammenkoblet og decentraliseret fremtid.

Ansvarsfraskrivelse: Denne blogpost er kun til informationsformål og skal ikke betragtes som finansiel eller investeringsrådgivning. Oplysningerne er baseret på forfatterens forståelse og fortolkning af den nuværende tilstand af cross-chain-teknologi og sikkerhed. Foretag altid din egen research og rådfør dig med en kvalificeret professionel, før du træffer investeringsbeslutninger.