Protocolos entre cadenas: una inmersión profunda en la seguridad de los puentes

El ecosistema blockchain, aunque revolucionario, se enfrenta a un obstáculo importante: la fragmentación. Diferentes blockchains operan en silos, lo que dificulta la transferencia de activos y datos entre ellas. Los protocolos entre cadenas, a menudo denominados puentes blockchain, tienen como objetivo resolver este problema al permitir la interoperabilidad entre diferentes blockchains. Sin embargo, estos puentes se han convertido en objetivos principales de ataques, lo que resalta la importancia crítica de la seguridad de los puentes.

¿Qué son los protocolos entre cadenas?

Los protocolos entre cadenas facilitan la transferencia de activos y datos entre dos o más redes blockchain distintas. Esencialmente actúan como un puente, permitiendo a los usuarios interactuar con diferentes ecosistemas blockchain sin necesidad de depender de intercambios centralizados.

Funcionalidades clave de los protocolos entre cadenas:

• Transferencia de activos: Mover tokens u otros activos digitales de una blockchain a otra. Por ejemplo, mover tokens basados en Ethereum a Binance Smart Chain.
• Transferencia de datos: Compartir datos entre blockchains. Esto podría implicar la transferencia de información sobre transacciones, estados de contratos inteligentes o incluso datos de oráculos.
• Interoperabilidad de contratos inteligentes: Permitir que los contratos inteligentes en diferentes blockchains interactúen entre sí.

Tipos de puentes entre cadenas

Los puentes entre cadenas vienen en varias formas, cada una con sus propias compensaciones de seguridad:

• Puentes centralizados: Estos puentes se basan en una entidad central para gestionar la transferencia de activos. Si bien a menudo son más rápidos y económicos, representan un único punto de falla y son vulnerables a ataques y censura. Piense en ello como un banco tradicional que facilita transferencias internacionales; el banco en sí mismo se convierte en el ancla de confianza.
• Puentes federados: Los puentes federados utilizan un grupo de validadores para supervisar las transacciones. Esto reduce el riesgo en comparación con los puentes centralizados, pero aún presenta un posible vector de ataque si la mayoría de los validadores se ven comprometidos.
• Swaps atómicos: Los swaps atómicos permiten el intercambio directo entre pares de activos entre dos blockchains sin la necesidad de un intermediario de confianza. Se basan en una técnica criptográfica llamada Hashed Timelock Contracts (HTLCs) para garantizar que ambas partes completen el intercambio o ninguna lo haga.
• Retransmisiones de clientes ligeros: Las retransmisiones de clientes ligeros implican ejecutar clientes ligeros de las blockchains de origen y destino entre sí. Esto permite al puente verificar de forma independiente la validez de las transacciones entre cadenas sin depender de validadores externos.
• Puentes de bloqueo y acuñación/quema y acuñación: Este es uno de los tipos de puentes más comunes. Cuando los activos se transfieren de una blockchain a otra, se bloquean en la cadena de origen y se acuña una representación correspondiente del activo en la cadena de destino. Cuando el activo se vuelve a mover, el activo acuñado se quema y el activo original se desbloquea.
• Puentes optimistas: Estos puentes asumen que las transacciones son válidas a menos que se demuestre lo contrario. Por lo general, implican un período de desafío durante el cual cualquiera puede presentar una prueba de fraude si cree que una transacción no es válida.

Los desafíos de seguridad de los puentes entre cadenas

A pesar de su potencial, los puentes entre cadenas presentan importantes desafíos de seguridad que han provocado importantes pérdidas financieras. Estos desafíos se derivan de las complejidades inherentes de tender puentes entre diferentes ecosistemas blockchain y las vulnerabilidades que surgen de estas complejidades.

1. Vulnerabilidades de los contratos inteligentes

Muchos puentes entre cadenas se basan en contratos inteligentes para gestionar el bloqueo y la acuñación de activos. Estos contratos inteligentes, como cualquier software, son susceptibles a errores y vulnerabilidades que pueden ser explotados por atacantes. Las vulnerabilidades comunes de los contratos inteligentes incluyen:

• Ataques de reentrada: Un atacante puede llamar recursivamente a una función de contrato inteligente antes de que se complete la ejecución anterior, lo que podría agotar los fondos del contrato.
• Desbordamiento/subdesbordamiento de enteros: Estas vulnerabilidades ocurren cuando las operaciones aritméticas dan como resultado valores que exceden el valor máximo o caen por debajo del valor mínimo representable, lo que lleva a un comportamiento inesperado.
• Errores de lógica: Los fallos en el diseño o la implementación de la lógica del contrato inteligente pueden permitir a los atacantes manipular el sistema y robar fondos. Por ejemplo, el manejo incorrecto de la acuñación o quema de tokens.
• Manipulación de oráculos: Algunos puentes se basan en fuentes de datos externas (oráculos) para determinar el estado de las blockchains que conectan. Si un atacante puede manipular estos oráculos, puede engañar al puente para que procese transacciones fraudulentas.

Ejemplo: El infame hackeo de DAO en Ethereum en 2016 fue un excelente ejemplo de un ataque de reentrada que explotó una vulnerabilidad en el contrato inteligente de DAO, lo que llevó al robo de millones de dólares en Ether. Si bien no es estrictamente un puente, destaca el riesgo de las vulnerabilidades de los contratos inteligentes.

2. Diferencias en los mecanismos de consenso

Diferentes blockchains emplean diferentes mecanismos de consenso, como Proof-of-Work (PoW) o Proof-of-Stake (PoS). Tender puentes entre estos diferentes mecanismos puede introducir riesgos de seguridad.

• Ataques de doble gasto: Un atacante podría intentar gastar los mismos activos dos veces en diferentes blockchains explotando las diferencias en los tiempos de confirmación o las reglas de consenso.
• Ataques del 51%: En las blockchains de Proof-of-Work, un atacante que controle más del 50% del poder de hash de la red puede manipular potencialmente la blockchain e invertir transacciones. Esto se puede usar para robar activos de un puente.
• Problemas de finalidad: Diferentes blockchains tienen diferentes tiempos de finalidad, que se refiere al tiempo que tarda una transacción en considerarse irreversible. Tender puentes entre cadenas con tiempos de finalidad muy diferentes puede crear oportunidades para que los atacantes exploten el retraso.

3. Riesgos de gestión de claves

Muchos puentes entre cadenas se basan en billeteras multifirma u otros esquemas de gestión de claves para asegurar los activos que se transfieren. Si las claves privadas que controlan estas billeteras se ven comprometidas, los atacantes pueden robar los fondos que tiene el puente.

• Fuga de clave privada: Exposición accidental de claves privadas debido a malas prácticas de seguridad o amenazas internas.
• Custodia de claves comprometida: Los atacantes obtienen acceso a claves privadas a través de ataques de phishing, malware o robo físico.
• Distribución de claves insuficiente: Si las claves privadas no se distribuyen adecuadamente entre múltiples partes, una sola parte comprometida puede controlar todo el puente.

Ejemplo: Han ocurrido múltiples ataques donde las claves privadas utilizadas para operar puentes blockchain se vieron comprometidas, lo que provocó pérdidas significativas. Estos incidentes a menudo subrayan la importancia de prácticas sólidas de gestión de claves y módulos de seguridad de hardware (HSM) seguros.

4. Vulnerabilidades de los oráculos

Muchos puentes utilizan oráculos para proporcionar datos del mundo real o información sobre el estado de otras blockchains. Si estos oráculos se ven comprometidos o manipulados, los atacantes pueden usarlos para engañar al puente para que procese transacciones fraudulentas.

• Manipulación de datos: Los atacantes alimentan datos falsos al oráculo, lo que hace que informe información incorrecta sobre los precios de los activos, el estado de las transacciones u otros datos relevantes.
• Ataques Sybil: Un atacante que crea múltiples identidades falsas para influir en el consenso del oráculo y manipular su salida.
• Dependencia de oráculos centralizados: Los oráculos centralizados representan un único punto de falla y pueden ser fácilmente manipulados o cerrados.

Ejemplo: Si un puente se basa en un oráculo para determinar el precio de un activo en otra blockchain, un atacante podría manipular el oráculo para que informe un precio falso, lo que le permitiría comprar el activo de forma barata en una cadena y venderlo a un precio más alto en la otra cadena.

5. Problemas de incentivos económicos

Los incentivos económicos de los operadores y validadores de puentes también pueden afectar la seguridad del sistema. Si las recompensas por un comportamiento honesto no son lo suficientemente altas, o si las sanciones por un comportamiento malicioso no son lo suficientemente severas, puede crear incentivos para que los atacantes exploten el puente.

• Ataques de soborno: Los atacantes sobornan a los validadores para que se confabulen y aprueben transacciones fraudulentas.
• Requisitos de apuesta insuficientes: Si la cantidad de apuesta requerida para convertirse en un validador es demasiado baja, facilita que los atacantes obtengan el control del puente.
• Falta de transparencia: La falta de transparencia en las operaciones del puente puede dificultar la detección y prevención de comportamientos maliciosos.

6. Incertidumbre regulatoria y legal

El panorama regulatorio y legal que rodea a los protocolos entre cadenas aún está evolucionando. Esta incertidumbre puede crear desafíos para los operadores y usuarios de puentes, y también puede dificultar la aplicación de medidas de seguridad.

• Falta de regulaciones claras: La ausencia de regulaciones claras puede dificultar que los operadores de puentes cumplan con los requisitos legales y también puede crear oportunidades para actividades ilícitas.
• Cuestiones jurisdiccionales: Los protocolos entre cadenas a menudo involucran múltiples jurisdicciones, lo que puede dificultar la determinación de qué leyes se aplican y cómo hacerlas cumplir.
• Potencial de lavado de dinero: Los protocolos entre cadenas se pueden utilizar para facilitar el lavado de dinero y otras actividades ilícitas, lo que puede atraer la atención de los reguladores.

Ataques recientes a puentes y sus lecciones

Las vulnerabilidades descritas anteriormente se han manifestado en numerosos ataques a puentes, lo que ha resultado en importantes pérdidas financieras para los usuarios. Examinar estos incidentes proporciona valiosas lecciones para mejorar la seguridad de los puentes.

• Ataque al puente Ronin (marzo de 2022): Los atacantes robaron más de 600 millones de dólares en criptomonedas al comprometer las claves privadas de los validadores en la red Ronin, una cadena lateral utilizada para el juego Axie Infinity. Esto resalta la importancia de la gestión de claves sólida y la validación descentralizada.
• Ataque a Wormhole (febrero de 2022): Un atacante explotó una vulnerabilidad en el puente Wormhole, que conecta Ethereum y Solana, para acuñar 120.000 tokens ETH envueltos sin bloquear la cantidad correspondiente en el lado de Ethereum. Esta vulnerabilidad estaba relacionada con la validación incorrecta de las firmas de los guardianes. La pérdida ascendió a más de 320 millones de dólares.
• Ataque a la red Poly Network (agosto de 2021): Un atacante explotó una vulnerabilidad en el puente Poly Network para transferir más de 600 millones de dólares en criptomonedas a sus propias direcciones. Si bien el atacante finalmente devolvió los fondos, el incidente subrayó el potencial de pérdidas catastróficas. El hack se atribuyó a un defecto en la lógica del contrato inteligente.
• Ataque al puente Nomad (agosto de 2022): Una vulnerabilidad en el puente Nomad permitió a los usuarios retirar fondos que no les pertenecían, lo que resultó en una pérdida de casi 200 millones de dólares. El problema se derivó de un proceso de inicialización defectuoso que facilitó que cualquiera falsificara aprobaciones de transacciones.

Lecciones aprendidas:

• La gestión de claves es crucial: Almacenar y gestionar de forma segura las claves privadas es primordial. Las billeteras multifirma, los módulos de seguridad de hardware (HSM) y los controles de acceso sólidos son esenciales.
• Las auditorías de contratos inteligentes son obligatorias: Auditar a fondo los contratos inteligentes por parte de expertos en seguridad independientes puede identificar vulnerabilidades antes de que sean explotadas.
• La descentralización mejora la seguridad: Los procesos de validación más descentralizados reducen el riesgo de un único punto de falla.
• El monitoreo y la respuesta a incidentes son vitales: La implementación de sistemas de monitoreo sólidos y la elaboración de un plan de respuesta a incidentes bien definido pueden ayudar a detectar y mitigar los ataques rápidamente.
• La diversificación de riesgos es importante: Los usuarios deben ser conscientes de los riesgos asociados con los puentes entre cadenas y diversificar sus activos en múltiples puentes para minimizar las pérdidas potenciales.

Estrategias para mejorar la seguridad de los puentes

Para mitigar los riesgos asociados con los puentes entre cadenas, se pueden implementar varias estrategias de seguridad:

1. Verificación formal

La verificación formal implica el uso de técnicas matemáticas para demostrar la corrección del código del contrato inteligente. Esto puede ayudar a identificar vulnerabilidades que podrían pasarse por alto con los métodos de prueba tradicionales.

2. Programas de recompensas por errores

Los programas de recompensas por errores incentivan a los investigadores de seguridad a encontrar y denunciar vulnerabilidades en el código del puente. Esto puede proporcionar una valiosa capa de pruebas de seguridad más allá de las auditorías internas.

3. Computación multipartita (MPC)

MPC permite que múltiples partes calculen conjuntamente una función sin revelar sus entradas individuales. Esto se puede utilizar para asegurar las claves privadas utilizadas por el puente, lo que dificulta que los atacantes las comprometan.

4. Firmas de umbral

Las firmas de umbral requieren que un cierto número de partes firmen una transacción antes de que pueda ejecutarse. Esto puede ayudar a evitar puntos únicos de falla y dificultar que los atacantes roben fondos del puente.

5. Limitación de velocidad

La limitación de velocidad restringe la cantidad de fondos que se pueden transferir a través del puente dentro de un período de tiempo determinado. Esto puede ayudar a limitar el daño causado por un ataque y proporcionar tiempo para responder al incidente.

6. Cortacircuitos

Los cortacircuitos son mecanismos que detienen automáticamente las operaciones del puente si se detecta actividad sospechosa. Esto puede evitar mayores pérdidas y permitir que el equipo investigue el problema.

7. Seguridad mejorada de los oráculos

Mejorar la seguridad de los oráculos es fundamental para prevenir ataques de manipulación de oráculos. Esto puede implicar el uso de múltiples oráculos independientes, la implementación de comprobaciones de validación de datos y el uso de técnicas criptográficas para verificar la integridad de los datos.

8. Medidas de seguridad económica

Fortalecer la seguridad económica del puente puede implicar aumentar los requisitos de apuesta para los validadores, implementar sanciones de corte por comportamiento malicioso y diseñar mecanismos de incentivos que recompensen el comportamiento honesto.

9. Transparencia y auditoría

Promover la transparencia y realizar auditorías de seguridad periódicas puede ayudar a generar confianza en el puente e identificar posibles vulnerabilidades. Esto incluye hacer que el código del puente esté disponible públicamente, publicar informes de auditoría y proporcionar documentación clara sobre sus operaciones.

10. Actualizaciones de seguridad periódicas

Los puentes deben someterse a actualizaciones constantes para garantizar que tengan los últimos parches de seguridad. También se deben realizar revisiones de seguridad periódicas.

El futuro de la seguridad entre cadenas

El futuro de la seguridad entre cadenas depende de la innovación continua y la colaboración dentro de la comunidad blockchain. Están surgiendo varias tendencias prometedoras:

• Pruebas de conocimiento cero: Las pruebas de conocimiento cero permiten a una parte demostrar a otra que una afirmación es verdadera sin revelar ninguna información más allá de la validez de la afirmación en sí misma. Esta tecnología se puede utilizar para crear transferencias entre cadenas más seguras y privadas.
• Computación multipartita segura (MPC): MPC permite que múltiples partes calculen conjuntamente una función sin revelar sus entradas individuales. Esto se puede utilizar para asegurar las claves privadas utilizadas por los operadores de puentes, haciéndolos menos vulnerables a los ataques.
• Aprendizaje federado: El aprendizaje federado permite que múltiples partes entrenen un modelo de aprendizaje automático sin compartir sus datos. Esto se puede utilizar para mejorar la precisión y la fiabilidad de los oráculos utilizados por los puentes entre cadenas.
• Protocolos de interoperabilidad de capa 0: Los protocolos de capa 0, como Polkadot y Cosmos, proporcionan una capa fundamental para la interoperabilidad, lo que permite que diferentes blockchains se conecten y se comuniquen entre sí más fácilmente.
• Estandarización: Desarrollar estándares en toda la industria para los protocolos entre cadenas puede ayudar a mejorar la interoperabilidad y la seguridad.

Conclusión

Los protocolos entre cadenas son esenciales para realizar todo el potencial de la tecnología blockchain. Permiten la interoperabilidad entre diferentes blockchains, lo que permite a los usuarios acceder a una gama más amplia de aplicaciones y servicios. Sin embargo, estos protocolos también presentan importantes desafíos de seguridad que deben abordarse para evitar nuevos ataques y proteger los fondos de los usuarios.

Al implementar medidas de seguridad sólidas, promover la transparencia y fomentar la colaboración dentro de la comunidad blockchain, podemos construir puentes entre cadenas más seguros y confiables que allanarán el camino para un futuro más interconectado y descentralizado.

Descargo de responsabilidad: Esta publicación de blog es solo para fines informativos y no debe considerarse un consejo financiero o de inversión. La información proporcionada se basa en la comprensión e interpretación del autor del estado actual de la tecnología y la seguridad entre cadenas. Realice siempre su propia investigación y consulte con un profesional calificado antes de tomar cualquier decisión de inversión.