M

MLOG

עברית

גלו את פגיעויות האבטחה הנפוצות בטכנולוגיית הבלוקצ'יין, הבינו סיכונים פוטנציאליים ואסטרטגיות התמודדות לעתיד מבוזר ובטוח יותר.

אבטחת בלוקצ'יין: חשיפת פגיעויות נפוצות

טכנולוגיית הבלוקצ'יין, עם הבטחתה לביזור, שקיפות ואי-שינוי (immutability), זכתה לתשומת לב משמעותית במגוון תעשיות. עם זאת, כמו כל טכנולוגיה, גם הבלוקצ'יין אינו חסין מפני פגיעויות. הבנה מעמיקה של פגיעויות אלו חיונית עבור מפתחים, עסקים ומשתמשים כדי להבטיח את האבטחה והשלמות של מערכות מבוססות בלוקצ'יין. מאמר זה צולל לתוך פגיעויות אבטחה נפוצות בבלוקצ'יין, ומציע תובנות לגבי סיכונים פוטנציאליים ואסטרטגיות התמודדות.

הבנת נוף האבטחה של הבלוקצ'יין

לפני שנצלול לפגיעויות ספציפיות, חיוני להבין את נוף האבטחה הייחודי של הבלוקצ'יין. מודלי אבטחה מסורתיים מסתמכים לעיתים קרובות על רשויות מרכזיות לניהול ואבטחת נתונים. בלוקצ'יינים, לעומת זאת, מפזרים נתונים על פני רשת של צמתים, מה שהופך אותם לעמידים יותר בפני נקודות כשל בודדות. עם זאת, אופי מבוזר זה מציב גם אתגרים ופגיעויות חדשים.

עקרונות אבטחה מרכזיים של בלוקצ'יין

פגיעויות נפוצות בבלוקצ'יין

למרות תכונות האבטחה המובנות של הבלוקצ'יין, קיימות מספר פגיעויות שיכולות להיות מנוצלות על ידי גורמים זדוניים. ניתן לסווג פגיעויות אלו באופן כללי לפגמים במנגנון הקונצנזוס, חולשות קריפטוגרפיות, פגיעויות בחוזים חכמים, התקפות רשת ובעיות בניהול מפתחות.

1. פגמים במנגנון הקונצנזוס

מנגנון הקונצנזוס הוא לב ליבו של הבלוקצ'יין, והוא אחראי להבטחת הסכמה על תוקף העסקאות ועל המצב הכולל של הלדג'ר. פגמים במנגנון הקונצנזוס עלולים להוביל להשלכות הרסניות.

א) התקפת 51%

התקפת 51%, הידועה גם כהתקפת רוב, מתרחשת כאשר ישות בודדת או קבוצה שולטת ביותר מ-50% מכוח הגיבוב (hashing power) של הרשת (במערכות PoW) או מההחזקה (stake) (במערכות PoS). הדבר מאפשר לתוקף לתמרן את הבלוקצ'יין, ובכך לבטל עסקאות, לבצע הוצאה כפולה של מטבעות ולמנוע אישור של עסקאות חדשות.

דוגמה: בשנת 2018, רשת Bitcoin Gold סבלה מהתקפת 51% מוצלחת, שהובילה לגניבת מטבעות קריפטוגרפיים בשווי מיליוני דולרים. התוקף שלט ברוב כוח הכרייה של הרשת, מה שאיפשר לו לשכתב את היסטוריית העסקאות ולבצע הוצאה כפולה של מטבעותיו.

התמודדות: הגברת הביזור על ידי קידום פיזור רחב יותר של כוח הגיבוב או ההחזקה יכולה להפחית את הסיכון להתקפת 51%. יישום מנגנוני נקודות ביקורת (checkpointing), שבהם צמתים מהימנים מאמתים מעת לעת את שלמות הבלוקצ'יין, יכול גם הוא לסייע במניעת התקפות.

ב) התקפות ארוכות טווח (Long-Range Attacks)

התקפות ארוכות טווח רלוונטיות לבלוקצ'יינים מסוג הוכחת החזקה. תוקף יכול ליצור שרשרת חלופית מבלוק הראשית (הבלוק הראשון בבלוקצ'יין) על ידי השגת מפתחות פרטיים ישנים והחזקה (staking) בשרשרת חלופית זו. אם התוקף יכול ליצור שרשרת ארוכה ובעלת ערך רב יותר מהשרשרת הישרה, הוא יכול לשכנע את הרשת לעבור לשרשרת הזדונית.

דוגמה: דמיינו בלוקצ'יין PoS שבו מחזיק גדול של אסימונים מוכחזקים מוכר את אסימוניו ומאבד עניין בתחזוקת הרשת. תוקף יכול לרכוש את האסימונים הישנים הללו ולהשתמש בהם כדי לבנות היסטוריה חלופית של הבלוקצ'יין, ובכך עלול לבטל עסקאות לגיטימיות.

התמודדות: טכניקות כמו "סובייקטיביות חלשה" (weak subjectivity) ופתרונות לבעיית "שום דבר על כף המאזניים" (nothing-at-stake) נועדו לצמצם התקפות אלו. סובייקטיביות חלשה דורשת מצמתים חדשים המצטרפים לרשת להשיג נקודת ביקורת תקפה עדכנית ממקורות מהימנים, ובכך למנוע מהם ליפול בפח של קבלת שרשרת התקפה ארוכת טווח. פתרון בעיית "שום דבר על כף המאזניים" מבטיח שלמאמתים יש תמריץ כלכלי לאמת עסקאות ביושר, גם על פיצולים מתחרים.

ג) כרייה אנוכית (Selfish Mining)

כרייה אנוכית היא אסטרטגיה שבה כורים מסתירים בכוונה בלוקים חדשים שנכרו מהרשת הציבורית. על ידי שמירת בלוקים אלה כפרטיים, הם משיגים יתרון על פני כורים אחרים, מגדילים את סיכוייהם לכרות את הבלוק הבא ולהרוויח יותר תגמולים. הדבר עלול להוביל לריכוזיות של כוח הכרייה ולחלוקה לא הוגנת של תגמולים.

דוגמה: מאגר כרייה בעל כוח גיבוב משמעותי עשוי לבחור להסתיר בלוקים כדי להגדיל את סיכוייו לזכות בבלוק הבא. הדבר מעניק לו יתרון קל על פני כורים קטנים יותר, ועשוי לדחוק אותם מהרשת ולרכז את הכוח עוד יותר.

התמודדות: שיפור זמני הפצת הבלוקים ויישום כללי בחירת בלוקים הוגנים יכולים לסייע בצמצום כרייה אנוכית. כמו כן, חינוך הכורים לגבי ההשפעות המזיקות של כרייה אנוכית ועידודם לפעול ביושר יכולים לשפר את יציבות הרשת.

2. חולשות קריפטוגרפיות

בלוקצ'יינים מסתמכים במידה רבה על קריפטוגרפיה כדי לאבטח עסקאות ולהגן על נתונים. עם זאת, חולשות באלגוריתמים קריפטוגרפיים או ביישומם יכולות להיות מנוצלות על ידי תוקפים.

א) התנגשויות האש (Hash Collisions)

פונקציות גיבוב (hash) משמשות למיפוי נתונים בגודל שרירותי לפלט בגודל קבוע. התנגשות מתרחשת כאשר שני קלטים שונים מפיקים את אותו פלט גיבוב. בעוד שהתנגשויות האש אפשריות תיאורטית עם כל פונקציית גיבוב, מציאתן אינה מעשית מבחינה חישובית עבור פונקציות גיבוב חזקות. עם זאת, חולשות באלגוריתם הגיבוב הבסיסי או ביישומו עלולות להקל על מציאת התנגשויות, ובכך לאפשר לתוקפים לתמרן נתונים או ליצור עסקאות מזויפות.

דוגמה: תוקף עלול ליצור שתי עסקאות שונות עם אותו ערך גיבוב, מה שמאפשר לו להחליף עסקה לגיטימית בעסקה זדונית. הדבר מסוכן במיוחד אם פונקציית הגיבוב משמשת לזיהוי עסקאות או לאחסון נתונים רגישים.

התמודדות: שימוש בפונקציות גיבוב קריפטוגרפיות חזקות שנבדקו היטב, כמו SHA-256 או SHA-3, הוא חיוני. עדכון שוטף של ספריות ואלגוריתמים קריפטוגרפיים כדי לטפל בפגיעויות ידועות הוא גם חשוב. הימנעות משימוש בפונקציות גיבוב מיושנות או חלשות היא שיטת עבודה מומלצת.

ב) חשיפת מפתח פרטי

מפתחות פרטיים משמשים לחתימה על עסקאות ולאישור גישה לכספים. אם מפתח פרטי נחשף, תוקף יכול להשתמש בו כדי לגנוב כספים, ליצור עסקאות מזויפות ולהתחזות לבעלים הלגיטימי.

דוגמה: התקפות פישינג, תוכנות זדוניות וגניבה פיזית הן דרכים נפוצות שבהן מפתחות פרטיים עלולים להיחשף. ברגע שתוקף משיג גישה למפתח פרטי, הוא יכול להעביר את כל הכספים המשויכים לחשבון משלו.

התמודדות: יישום נוהלי ניהול מפתחות חזקים הוא חיוני. זה כולל שימוש בארנקי חומרה לאחסון מפתחות פרטיים במצב לא מקוון, הפעלת אימות רב-שלבי, וחינוך משתמשים לגבי הסיכונים של פישינג ותוכנות זדוניות. גיבוי קבוע של מפתחות פרטיים ואחסונם במקום מאובטח הוא גם חיוני.

ג) יצירת מספרים אקראיים חלשה

מערכות קריפטוגרפיות מסתמכות על מחוללי מספרים אקראיים (RNGs) חזקים כדי ליצור מפתחות מאובטחים ונונסים (מספרים אקראיים המשמשים למניעת התקפות שידור חוזר). אם RNG ניתן לחיזוי או מוטה, תוקף יכול לחזות את המספרים שנוצרו ולהשתמש בהם כדי לפגוע במערכת.

דוגמה: אם בלוקצ'יין משתמש ב-RNG חלש ליצירת מפתחות פרטיים, תוקף עלול לחזות את המפתחות הללו ולגנוב כספים. באופן דומה, אם משתמשים ב-RNG חלש ליצירת נונסים, תוקף עלול לשדר מחדש עסקאות תקפות קודמות.

התמודדות: שימוש ב-RNGs מאובטחים קריפטוגרפית שנבדקו ואומתו היטב הוא חיוני. הבטחה שה-RNG מאותחל כראוי עם מספיק אנטרופיה היא גם קריטית. הימנעות משימוש ב-RNGs צפויים או מוטים היא שיטת עבודה מומלצת.

3. פגיעויות בחוזים חכמים

חוזים חכמים הם הסכמים המתבצעים באופן עצמאי, כתובים בקוד ורצים על הבלוקצ'יין. הם מאפשרים ביצוע אוטומטי של הסכמים וניתן להשתמש בהם ליצירת יישומים מבוזרים מורכבים (dApps). עם זאת, פגיעויות בחוזים חכמים עלולות להוביל להפסדים כספיים משמעותיים.

א) התקפות כניסה חוזרת (Reentrancy)

התקפת כניסה חוזרת מתרחשת כאשר חוזה זדוני קורא בחזרה לחוזה הפגיע לפני שהפונקציה המקורית הסתיימה. הדבר עלול לאפשר לתוקף למשוך כספים שוב ושוב מהחוזה הפגיע לפני שהיתרה שלו מתעדכנת.

דוגמה: פריצת ה-DAO הידועה לשמצה בשנת 2016 נגרמה על ידי פגיעות כניסה חוזרת בחוזה החכם של ה-DAO. תוקף ניצל פגיעות זו כדי לרוקן מה-DAO את'ר בשווי מיליוני דולרים.

התמודדות: שימוש בדפוס "בדיקות-השפעות-אינטראקציות" (checks-effects-interactions) יכול לסייע במניעת התקפות כניסה חוזרת. דפוס זה כולל ביצוע כל הבדיקות לפני ביצוע שינויי מצב כלשהם, לאחר מכן ביצוע כל שינויי המצב, ולבסוף אינטראקציה עם חוזים אחרים. שימוש בספריות כמו ספריית SafeMath של OpenZeppelin יכול גם לסייע במניעת גלישות ותת-גלישות אריתמטיות שניתן לנצל בהתקפות כניסה חוזרת.

ב) גלישת/תת-גלישת מספרים שלמים (Integer Overflow/Underflow)

גלישת ותת-גלישת מספרים שלמים מתרחשות כאשר פעולה אריתמטית חורגת מהערך המקסימלי או המינימלי שמספר שלם יכול לייצג. הדבר עלול להוביל להתנהגות בלתי צפויה ולפגיעויות בחוזים חכמים.

דוגמה: אם חוזה חכם משתמש במספר שלם כדי לעקוב אחר יתרת חשבונו של משתמש, גלישה עלולה לאפשר לתוקף להגדיל את יתרתו מעבר למגבלה המיועדת. באופן דומה, תת-גלישה עלולה לאפשר לתוקף לרוקן את יתרתו של משתמש אחר.

התמודדות: שימוש בספריות אריתמטיות בטוחות כמו ספריית SafeMath של OpenZeppelin יכול לסייע במניעת גלישות ותת-גלישות של מספרים שלמים. ספריות אלו מספקות פונקציות הבודקות גלישות ותת-גלישות לפני ביצוע פעולות אריתמטיות, וזורקות חריגה אם מתרחשת שגיאה.

ג) מניעת שירות (DoS)

התקפות מניעת שירות שואפות להפוך חוזה חכם לבלתי זמין למשתמשים לגיטימיים. ניתן להשיג זאת על ידי ניצול פגיעויות בלוגיקה של החוזה או על ידי הצפת החוזה במספר רב של עסקאות.

דוגמה: תוקף יכול ליצור חוזה חכם הצורך כמות גדולה של גז (gas), מה שהופך את האינטראקציה עם החוזה לבלתי אפשרית עבור משתמשים אחרים. דוגמה נוספת היא שליחת מספר רב של עסקאות לא חוקיות לחוזה, מה שגורם לו להיות עמוס ולא מגיב.

התמודדות: הגבלת כמות הגז שניתן לצרוך בעסקה בודדת יכולה לסייע במניעת התקפות DoS. יישום הגבלת קצב ושימוש בטכניקות כמו עימוד (pagination) יכולים גם הם לסייע בצמצום התקפות DoS. ביקורת של החוזה החכם לאיתור פגיעויות פוטנציאליות ואופטימיזציה של הקוד שלו ליעילות הם גם חיוניים.

ד) שגיאות לוגיות

שגיאות לוגיות הן פגמים בתכנון או ביישום של חוזה חכם שעלולים להוביל להתנהגות בלתי צפויה ולפגיעויות. קשה לאתר שגיאות אלו ועלולות להיות להן השלכות משמעותיות.

דוגמה: לחוזה חכם עלול להיות פגם בלוגיקה שלו המאפשר לתוקף לעקוף בדיקות אבטחה או לתמרן את מצב החוזה באופן לא מכוון. דוגמה נוספת היא פגיעות במנגנון בקרת הגישה של החוזה המאפשרת למשתמשים לא מורשים לבצע פעולות רגישות.

התמודדות: בדיקה וביקורת יסודיות של חוזים חכמים חיוניות לזיהוי ותיקון שגיאות לוגיות. שימוש בטכניקות אימות פורמליות יכול גם לסייע להבטיח שהחוזה מתנהג כמתוכנן. הקפדה על נוהלי קידוד מאובטחים ודבקות בדפוסי עיצוב מבוססים יכולים גם הם להפחית את הסיכון לשגיאות לוגיות.

ה) תלות בחותמות זמן

הסתמכות על חותמות זמן של בלוקים עבור לוגיקה קריטית בחוזים חכמים עלולה להיות מסוכנת. לכורים יש השפעה מסוימת על חותמת הזמן של בלוק, מה שעלול לאפשר להם לתמרן את התוצאה של פעולות מסוימות.

דוגמה: חוזה חכם של הגרלה הבוחר זוכה על בסיס חותמת הזמן של בלוק עתידי יכול להיות מתומרן על ידי כורה שיכול להתאים מעט את חותמת הזמן כדי להעדיף את עצמו או מישהו שהוא משתף איתו פעולה.

התמודדות: הימנעו משימוש בחותמות זמן של בלוקים עבור לוגיקה קריטית במידת האפשר. אם חותמות זמן נחוצות, שקלו להשתמש בחותמות זמן של מספר בלוקים כדי להפחית את השפעת המניפולציה של הכורים. יש לבחון מקורות חלופיים של אקראיות עבור יישומים כמו הגרלות.

4. התקפות רשת

בלוקצ'יינים חשופים להתקפות רשת שונות שיכולות לשבש את הרשת, לגנוב מידע או לתמרן עסקאות.

א) התקפת סיביל (Sybil Attack)

התקפת סיביל מתרחשת כאשר תוקף יוצר מספר רב של זהויות מזויפות (צמתים) ברשת. ניתן להשתמש בזהויות מזויפות אלו כדי להכריע צמתים לגיטימיים, לתמרן מנגנוני הצבעה ולשבש את הקונצנזוס של הרשת.

דוגמה: תוקף יכול ליצור מספר רב של צמתים מזויפים ולהשתמש בהם כדי לשלוט ברוב כוח ההצבעה של הרשת, מה שמאפשר לו לתמרן את מצב הבלוקצ'יין.

התמודדות: יישום מנגנוני אימות זהות, כגון הוכחת עבודה או הוכחת החזקה, יכול להקשות על תוקפים ליצור מספר רב של זהויות מזויפות. שימוש במערכות מוניטין ודרישה מצמתים לספק בטוחות יכולים גם הם לסייע בצמצום התקפות סיביל.

ב) התקפות ניתוב

התקפות ניתוב כוללות תמרון של תשתית הניתוב של הרשת כדי ליירט או להפנות תעבורה. הדבר עלול לאפשר לתוקפים להאזין לתקשורת, לצנזר עסקאות ולפתוח בהתקפות אחרות.

דוגמה: תוקף יכול ליירט עסקאות ולעכב או לשנות אותן לפני שהן מופצות לשאר הרשת. הדבר עלול לאפשר לו לבצע הוצאה כפולה של מטבעות או לצנזר עסקאות ממשתמשים ספציפיים.

התמודדות: שימוש בפרוטוקולי ניתוב מאובטחים ויישום הצפנה יכולים לסייע בצמצום התקפות ניתוב. גיוון תשתית הניתוב של הרשת וניטור תעבורת הרשת לאיתור פעילות חשודה הם גם חשובים.

ג) התקפת ליקוי (Eclipse Attack)

התקפת ליקוי מבודדת צומת משאר הרשת על ידי הקפתו בצמתים זדוניים הנשלטים על ידי התוקף. הדבר מאפשר לתוקף להזין לצומת המבודד מידע כוזב, ובכך לתמרן את תפיסתו של הבלוקצ'יין.

דוגמה: תוקף יכול להשתמש בהתקפת ליקוי כדי לשכנע צומת שעסקה מזויפת היא תקפה, מה שמאפשר לו לבצע הוצאה כפולה של מטבעות. הוא יכול גם למנוע מהצומת לקבל עדכונים על הבלוקצ'יין הלגיטימי, מה שגורם לו להישאר מאחור ועלול להתפצל מהרשת הראשית.

התמודדות: דרישה מצמתים להתחבר למערך מגוון של עמיתים ובדיקה תקופתית של אי-עקביויות במידע שהם מקבלים יכולה לסייע בצמצום התקפות ליקוי. שימוש בערוצי תקשורת מאובטחים ואימות זהות העמיתים הם גם חשובים.

ד) התקפות DDoS

התקפות מניעת שירות מבוזרות (DDoS) מציפות רשת בתעבורה ממקורות מרובים, מכריעות את משאביה והופכות אותה לבלתי זמינה למשתמשים לגיטימיים.

דוגמה: תוקפים יכולים להציף צמתי בלוקצ'יין בבקשות, מה שהופך אותם לבלתי מסוגלים לעבד עסקאות לגיטימיות ומשבש את פעולת הרשת.

התמודדות: יישום הגבלת קצב, שימוש ברשתות להעברת תוכן (CDNs) והפעלת מערכות לזיהוי חדירות יכולים לסייע בצמצום התקפות DDoS. פיזור הרשת על פני מיקומים גיאוגרפיים מרובים יכול גם להגביר את עמידותה בפני התקפות DDoS.

5. בעיות בניהול מפתחות

ניהול מפתחות נכון הוא חיוני לאבטחת מערכות מבוססות בלוקצ'יין. נוהלי ניהול מפתחות לקויים עלולים להוביל לחשיפת מפתח פרטי ולהפסדים כספיים משמעותיים.

א) אובדן מפתח

אם משתמש מאבד את המפתח הפרטי שלו, הוא לא יוכל לגשת לכספיו. זה יכול להיות אובדן הרסני, במיוחד אם למשתמש אין גיבוי של המפתח שלו.

דוגמה: משתמש עלול לאבד את המפתח הפרטי שלו עקב כשל חומרה, באג בתוכנה או טעות פשוטה. ללא גיבוי, הוא יינעל מחוץ לחשבונו לצמיתות.

התמודדות: עידוד משתמשים ליצור גיבויים של המפתחות הפרטיים שלהם ולאחסן אותם במקום מאובטח הוא חיוני. שימוש בארנקי חומרה או ארנקים מרובי-חתימות יכול גם לסייע במניעת אובדן מפתחות.

ב) גניבת מפתח

מפתחות פרטיים יכולים להיגנב באמצעות התקפות פישינג, תוכנות זדוניות או גניבה פיזית. ברגע שתוקף משיג גישה למפתח פרטי, הוא יכול להשתמש בו כדי לגנוב כספים ולהתחזות לבעלים הלגיטימי.

דוגמה: משתמש עלול להתפתות להזין את המפתח הפרטי שלו באתר מזויף או להוריד תוכנה זדונית שגונבת את המפתח שלו. דוגמה נוספת היא תוקף שגונב פיזית את ארנק החומרה או המחשב של המשתמש.

התמודדות: חינוך משתמשים לגבי הסיכונים של פישינג ותוכנות זדוניות הוא חיוני. שימוש בסיסמאות חזקות והפעלת אימות רב-שלבי יכולים גם לסייע במניעת גניבת מפתחות. אחסון מפתחות פרטיים במצב לא מקוון בארנק חומרה או בכספת מאובטחת הוא שיטת עבודה מומלצת.

ג) יצירת מפתחות חלשה

שימוש בשיטות חלשות או צפויות ליצירת מפתחות פרטיים עלול להפוך אותם לפגיעים להתקפה. אם תוקף יכול לנחש את המפתח הפרטי של המשתמש, הוא יכול לגנוב את כספיו.

דוגמה: משתמש עלול להשתמש בסיסמה פשוטה או בתבנית צפויה כדי ליצור את המפתח הפרטי שלו. תוקף יכול אז להשתמש בהתקפות כוח גס או התקפות מילון כדי לנחש את המפתח ולגנוב את כספיו.

התמודדות: שימוש במחוללי מספרים אקראיים מאובטחים קריפטוגרפית ליצירת מפתחות פרטיים הוא חיוני. הימנעות משימוש בתבניות צפויות או בסיסמאות פשוטות היא גם קריטית. שימוש בארנק חומרה או בכלי יצירת מפתחות בעל מוניטין יכול לסייע להבטיח שהמפתחות הפרטיים נוצרים באופן מאובטח.

שיטות עבודה מומלצות לשיפור אבטחת הבלוקצ'יין

צמצום פגיעויות בבלוקצ'יין דורש גישה רב-גונית הכוללת נוהלי קידוד מאובטחים, ניהול מפתחות חזק וניטור רציף.

סיכום

טכנולוגיית הבלוקצ'יין מציעה יתרונות רבים, אך חיוני להיות מודעים לפגיעויות האבטחה הפוטנציאליות. על ידי הבנת פגיעויות אלו ויישום אסטרטגיות התמודדות מתאימות, מפתחים, עסקים ומשתמשים יכולים לבנות ולתחזק מערכות מאובטחות מבוססות בלוקצ'יין. ניטור רציף של נוף האבטחה והסתגלות לאיומים מתעוררים חיוניים להבטחת האבטחה והשלמות ארוכות הטווח של הבלוקצ'יין. ככל שטכנולוגיית הבלוקצ'יין מתפתחת, מחקר ופיתוח מתמשכים בתחום האבטחה חיוניים כדי להתמודד עם אתגרים חדשים ולהבטיח עתיד מבוזר ובטוח יותר.