크로스체인 프로토콜: 브리지 보안 심층 분석

블록체인 생태계는 혁신적이지만, 파편화라는 중대한 장애물에 직면해 있습니다. 서로 다른 블록체인이 사일로(silo)처럼 운영되어 자산과 데이터를 이전하기 어렵습니다. 종종 블록체인 브리지라고 불리는 크로스체인 프로토콜은 서로 다른 블록체인 간의 상호운용성을 가능하게 하여 이 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다. 그러나 이러한 브리지는 공격의 주요 표적이 되어 브리지 보안의 중요성을 부각시키고 있습니다.

크로스체인 프로토콜이란 무엇인가?

크로스체인 프로토콜은 둘 이상의 고유한 블록체인 네트워크 간의 자산 및 데이터 전송을 용이하게 합니다. 이는 본질적으로 브리지 역할을 하여 사용자가 중앙화된 거래소에 의존하지 않고도 다양한 블록체인 생태계와 상호 작용할 수 있도록 합니다.

크로스체인 프로토콜의 주요 기능:

• 자산 이전: 토큰이나 다른 디지털 자산을 한 블록체인에서 다른 블록체인으로 이동시킵니다. 예를 들어, 이더리움 기반 토큰을 바이낸스 스마트 체인으로 이동시키는 경우입니다.
• 데이터 이전: 블록체인 간에 데이터를 공유합니다. 여기에는 거래, 스마트 계약 상태 또는 오라클 데이터에 대한 정보 전송이 포함될 수 있습니다.
• 스마트 계약 상호운용성: 서로 다른 블록체인의 스마트 계약이 서로 상호 작용할 수 있도록 합니다.

크로스체인 브리지의 종류

크로스체인 브리지는 다양한 형태로 제공되며, 각각 고유한 보안상의 장단점을 가집니다:

• 중앙화 브리지: 이 브리지는 자산 이전을 관리하기 위해 중앙화된 주체에 의존합니다. 종종 더 빠르고 저렴하지만, 단일 실패 지점을 나타내며 공격과 검열에 취약합니다. 이는 마치 전통적인 은행이 국제 송금을 중개하는 것과 같으며, 은행 자체가 신뢰의 기준점이 됩니다.
• 연합형 브리지: 연합형 브리지는 거래를 감독하기 위해 그룹화된 검증인들을 활용합니다. 이는 중앙화 브리지에 비해 위험을 줄이지만, 검증인의 과반수가 손상될 경우 여전히 잠재적인 공격 벡터를 제시합니다.
• 아토믹 스왑: 아토믹 스왑은 신뢰할 수 있는 중개자 없이 두 블록체인 간에 자산을 직접 P2P(peer-to-peer)로 교환할 수 있게 합니다. 이는 해시 타임락 계약(HTLC)이라는 암호화 기술에 의존하여 양 당사자가 교환을 완료하거나 둘 다 완료하지 않도록 보장합니다.
• 라이트 클라이언트 릴레이: 라이트 클라이언트 릴레이는 소스 및 대상 블록체인의 라이트 클라이언트를 서로 실행하는 것을 포함합니다. 이를 통해 브리지는 외부 검증인에 의존하지 않고 독립적으로 크로스체인 거래의 유효성을 검증할 수 있습니다.
• 락앤민트/번앤민트 브리지: 이는 가장 일반적인 유형의 브리지 중 하나입니다. 자산이 한 블록체인에서 다른 블록체인으로 전송될 때, 소스 체인에서는 잠기고(locked) 대상 체인에서는 해당 자산의 표현이 발행(minted)됩니다. 자산이 다시 돌아올 때는 발행된 자산이 소각(burned)되고 원래 자산의 잠금이 해제됩니다.
• 옵티미스틱 브리지: 이 브리지는 거래가 달리 증명되지 않는 한 유효하다고 가정합니다. 일반적으로 거래가 유효하지 않다고 생각하는 사람이 사기 증명을 제출할 수 있는 챌린지 기간을 포함합니다.

크로스체인 브리지의 보안 과제

잠재력에도 불구하고 크로스체인 브리지는 상당한 재정적 손실을 초래한 심각한 보안 과제를 안고 있습니다. 이러한 과제는 서로 다른 블록체인 생태계를 연결하는 데 내재된 복잡성과 이러한 복잡성에서 발생하는 취약점에서 비롯됩니다.

1. 스마트 계약 취약점

많은 크로스체인 브리지는 자산의 락업(lock) 및 민팅(minting)을 관리하기 위해 스마트 계약에 의존합니다. 이러한 스마트 계약은 다른 소프트웨어와 마찬가지로 공격자가 악용할 수 있는 버그와 취약점에 노출되어 있습니다. 일반적인 스마트 계약 취약점은 다음과 같습니다:

• 재진입 공격: 공격자는 이전 실행이 완료되기 전에 스마트 계약 함수를 재귀적으로 호출하여 계약에서 자금을 빼돌릴 수 있습니다.
• 정수 오버플로우/언더플로우: 이러한 취약점은 산술 연산 결과가 표현 가능한 최대값을 초과하거나 최소값 미만일 때 발생하여 예기치 않은 동작을 유발합니다.
• 로직 오류: 스마트 계약 로직의 설계 또는 구현상의 결함으로 인해 공격자가 시스템을 조작하고 자금을 훔칠 수 있습니다. 예를 들어, 토큰의 발행 또는 소각을 잘못 처리하는 경우입니다.
• 오라클 조작: 일부 브리지는 연결하는 블록체인의 상태를 결정하기 위해 외부 데이터 피드(오라클)에 의존합니다. 만약 공격자가 이러한 오라클을 조작할 수 있다면, 브리지가 사기성 거래를 처리하도록 속일 수 있습니다.

예시: 2016년 이더리움에서 발생한 악명 높은 DAO 해킹은 DAO의 스마트 계약 취약점을 악용한 재진입 공격의 대표적인 사례로, 수백만 달러 상당의 이더가 도난당했습니다. 엄밀히 말해 브리지는 아니지만, 스마트 계약 취약점의 위험성을 잘 보여줍니다.

2. 합의 메커니즘의 차이

서로 다른 블록체인은 작업증명(PoW)이나 지분증명(PoS)과 같은 다양한 합의 메커니즘을 사용합니다. 이러한 서로 다른 메커니즘을 연결하면 보안 위험이 발생할 수 있습니다.

• 이중 지불 공격: 공격자는 확인 시간이나 합의 규칙의 차이를 악용하여 서로 다른 블록체인에서 동일한 자산을 두 번 사용하려고 시도할 수 있습니다.
• 51% 공격: 작업증명 블록체인에서 네트워크 해싱 파워의 50% 이상을 제어하는 공격자는 잠재적으로 블록체인을 조작하고 거래를 되돌릴 수 있습니다. 이는 브리지에서 자산을 훔치는 데 사용될 수 있습니다.
• 완결성 문제: 서로 다른 블록체인은 서로 다른 완결성 시간을 가집니다. 이는 거래가 되돌릴 수 없는 것으로 간주되기까지 걸리는 시간을 의미합니다. 완결성 시간이 크게 다른 체인을 연결하면 공격자가 지연을 악용할 기회가 생길 수 있습니다.

3. 키 관리 위험

많은 크로스체인 브리지는 전송되는 자산을 보호하기 위해 다중 서명 지갑이나 기타 키 관리 체계에 의존합니다. 만약 이러한 지갑을 제어하는 개인 키가 유출되면 공격자는 브리지가 보유한 자금을 훔칠 수 있습니다.

• 개인 키 유출: 부실한 보안 관행이나 내부자 위협으로 인한 개인 키의 우발적 노출.
• 키 보관의 손상: 피싱 공격, 멀웨어 또는 물리적 도난을 통해 공격자가 개인 키에 접근하는 경우.
• 불충분한 키 분산: 개인 키가 여러 당사자에게 적절히 분산되지 않은 경우, 단일 당사자가 손상되면 전체 브리지를 제어할 수 있습니다.

예시: 블록체인 브리지 운영에 사용되는 개인 키가 유출되어 상당한 손실로 이어진 여러 공격이 발생했습니다. 이러한 사건들은 견고한 키 관리 관행과 안전한 하드웨어 보안 모듈(HSM)의 중요성을 강조합니다.

4. 오라클 취약점

많은 브리지는 실제 세계의 데이터나 다른 블록체인의 상태에 대한 정보를 제공하기 위해 오라클을 활용합니다. 만약 이러한 오라클이 손상되거나 조작되면, 공격자는 이를 이용해 브리지가 사기성 거래를 처리하도록 속일 수 있습니다.

• 데이터 조작: 공격자가 오라클에 거짓 데이터를 제공하여 자산 가격, 거래 상태 또는 기타 관련 데이터에 대한 부정확한 정보를 보고하게 만드는 행위.
• 시빌 공격: 공격자가 여러 개의 가짜 신원을 생성하여 오라클의 합의에 영향을 미치고 그 출력을 조작하는 행위.
• 중앙화된 오라클에 대한 의존: 중앙화된 오라클은 단일 실패 지점을 나타내며 쉽게 조작되거나 중단될 수 있습니다.

예시: 만약 브리지가 다른 블록체인의 자산 가격을 결정하기 위해 오라클에 의존한다면, 공격자는 오라클을 조작하여 거짓 가격을 보고하게 할 수 있습니다. 이를 통해 한 체인에서 자산을 싸게 사서 다른 체인에서 비싸게 팔 수 있습니다.

5. 경제적 인센티브 문제

브리지 운영자와 검증인의 경제적 인센티브 또한 시스템의 보안에 영향을 미칠 수 있습니다. 정직한 행동에 대한 보상이 충분하지 않거나 악의적인 행동에 대한 처벌이 충분히 강력하지 않다면, 공격자가 브리지를 악용할 인센티브가 생길 수 있습니다.

• 뇌물 공격: 공격자가 검증인에게 뇌물을 주어 공모하고 사기성 거래를 승인하도록 하는 행위.
• 불충분한 스테이킹 요구사항: 검증인이 되기 위해 필요한 스테이킹 금액이 너무 낮으면 공격자가 브리지의 제어권을 얻기 쉬워집니다.
• 투명성 부족: 브리지 운영의 투명성이 부족하면 악의적인 행동을 감지하고 방지하기 어려워질 수 있습니다.

6. 규제 및 법적 불확실성

크로스체인 프로토콜을 둘러싼 규제 및 법적 환경은 아직 발전 중입니다. 이러한 불확실성은 브리지 운영자와 사용자에게 어려움을 줄 수 있으며, 보안 조치를 시행하는 것을 더 어렵게 만들 수도 있습니다.

• 명확한 규제 부족: 명확한 규제가 없으면 브리지 운영자가 법적 요구사항을 준수하기 어려워지고 불법 활동의 기회가 생길 수 있습니다.
• 관할권 문제: 크로스체인 프로토콜은 종종 여러 관할권과 관련되어 있어 어떤 법률이 적용되고 어떻게 집행해야 하는지 결정하기 어려울 수 있습니다.
• 자금 세탁 가능성: 크로스체인 프로토콜은 자금 세탁 및 기타 불법 활동을 용이하게 하는 데 사용될 수 있으며, 이는 규제 당국의 주목을 받을 수 있습니다.

최근 브리지 해킹 사례와 교훈

위에서 설명한 취약점들은 수많은 브리지 해킹으로 나타났으며, 사용자에게 상당한 재정적 손실을 입혔습니다. 이러한 사건들을 검토하는 것은 브리지 보안을 개선하는 데 귀중한 교훈을 제공합니다.

• 로닌 브리지 해킹 (2022년 3월): 공격자들은 엑시 인피니티 게임에 사용되는 사이드체인인 로닌 네트워크의 검증인 개인 키를 탈취하여 6억 달러 이상의 암호화폐를 훔쳤습니다. 이는 견고한 키 관리와 탈중앙화된 검증의 중요성을 강조합니다.
• 웜홀 해킹 (2022년 2월): 공격자는 이더리움과 솔라나를 연결하는 웜홀 브리지의 취약점을 악용하여, 이더리움 측에서 해당 금액을 잠그지 않고 12만 개의 랩핑된 ETH 토큰을 발행했습니다. 이 취약점은 가디언 서명의 부적절한 검증과 관련이 있었습니다. 손실액은 3억 2천만 달러 이상에 달했습니다.
• 폴리 네트워크 해킹 (2021년 8월): 공격자는 폴리 네트워크 브리지의 취약점을 악용하여 6억 달러 이상의 암호화폐를 자신의 주소로 전송했습니다. 공격자가 결국 자금을 반환했지만, 이 사건은 재앙적인 손실 가능성을 강조했습니다. 해킹은 스마트 계약 로직의 결함 때문인 것으로 밝혀졌습니다.
• 노마드 브리지 해킹 (2022년 8월): 노마드 브리지의 취약점으로 인해 사용자들이 자신에게 속하지 않은 자금을 인출할 수 있게 되어 거의 2억 달러의 손실이 발생했습니다. 이 문제는 누구나 쉽게 거래 승인을 위조할 수 있도록 만든 결함 있는 초기화 프로세스에서 비롯되었습니다.

교훈:

• 키 관리가 매우 중요합니다: 개인 키를 안전하게 저장하고 관리하는 것이 가장 중요합니다. 다중 서명 지갑, 하드웨어 보안 모듈(HSM), 견고한 접근 제어가 필수적입니다.
• 스마트 계약 감사는 필수입니다: 독립적인 보안 전문가에 의한 철저한 스마트 계약 감사는 취약점이 악용되기 전에 식별할 수 있습니다.
• 탈중앙화는 보안을 강화합니다: 더 탈중앙화된 검증 프로세스는 단일 실패 지점의 위험을 줄입니다.
• 모니터링과 사고 대응은 필수적입니다: 견고한 모니터링 시스템을 구현하고 잘 정의된 사고 대응 계획을 갖추면 공격을 신속하게 감지하고 완화하는 데 도움이 됩니다.
• 위험 분산이 중요합니다: 사용자는 크로스체인 브리지와 관련된 위험을 인지하고 잠재적 손실을 최소화하기 위해 여러 브리지에 자산을 분산해야 합니다.

브리지 보안 강화를 위한 전략

크로스체인 브리지와 관련된 위험을 완화하기 위해 다음과 같은 여러 보안 전략을 구현할 수 있습니다:

1. 정형 검증

정형 검증은 수학적 기법을 사용하여 스마트 계약 코드의 정확성을 증명하는 것을 포함합니다. 이는 전통적인 테스트 방법으로는 놓칠 수 있는 취약점을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

2. 버그 바운티 프로그램

버그 바운티 프로그램은 보안 연구원들이 브리지 코드의 취약점을 찾아 보고하도록 장려합니다. 이는 내부 감사를 넘어서는 귀중한 보안 테스트 계층을 제공할 수 있습니다.

3. 다자간 컴퓨팅(MPC)

MPC는 여러 당사자가 각자의 개별 입력을 공개하지 않고 공동으로 함수를 계산할 수 있게 합니다. 이는 브리지에서 사용하는 개인 키를 보호하는 데 사용될 수 있어 공격자가 키를 탈취하기 더 어렵게 만듭니다.

4. 임계값 서명

임계값 서명은 거래가 실행되기 전에 특정 수의 당사자가 서명하도록 요구합니다. 이는 단일 실패 지점을 방지하고 공격자가 브리지에서 자금을 훔치는 것을 더 어렵게 만들 수 있습니다.

5. 전송률 제한

전송률 제한은 주어진 시간 내에 브리지를 통해 전송될 수 있는 자금의 양을 제한합니다. 이는 공격으로 인한 피해를 제한하고 사고에 대응할 시간을 벌어주는 데 도움이 될 수 있습니다.

6. 서킷 브레이커

서킷 브레이커는 의심스러운 활동이 감지되면 브리지의 작동을 자동으로 중단시키는 메커니즘입니다. 이는 추가적인 손실을 방지하고 팀이 문제를 조사할 수 있도록 합니다.

7. 오라클 보안 개선

오라클의 보안을 강화하는 것은 오라클 조작 공격을 방지하는 데 매우 중요합니다. 이는 여러 독립적인 오라클을 사용하고, 데이터 유효성 검사 확인을 구현하며, 암호화 기술을 사용하여 데이터의 무결성을 검증하는 것을 포함할 수 있습니다.

8. 경제적 보안 조치

브리지의 경제적 보안을 강화하는 것은 검증인에 대한 스테이킹 요구사항을 높이고, 악의적인 행동에 대한 슬래싱(slashing) 페널티를 구현하며, 정직한 행동을 보상하는 인센티브 메커니즘을 설계하는 것을 포함할 수 있습니다.

9. 투명성 및 감사

투명성을 증진하고 정기적인 보안 감사를 수행하면 브리지에 대한 신뢰를 구축하고 잠재적인 취약점을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기에는 브리지 코드를 공개하고, 감사 보고서를 게시하며, 운영에 대한 명확한 문서를 제공하는 것이 포함됩니다.

10. 정기적인 보안 업데이트

브리지는 최신 보안 패치를 갖추기 위해 지속적인 업데이트를 거쳐야 합니다. 정기적인 보안 검토 또한 수행되어야 합니다.

크로스체인 보안의 미래

크로스체인 보안의 미래는 블록체인 커뮤니티 내에서의 지속적인 혁신과 협력에 달려 있습니다. 몇 가지 유망한 트렌드가 나타나고 있습니다:

• 영지식 증명: 영지식 증명은 한 당사자가 다른 당사자에게 진술의 유효성 외에는 어떠한 정보도 공개하지 않고 그 진술이 사실임을 증명할 수 있게 합니다. 이 기술은 더 안전하고 프라이빗한 크로스체인 전송을 만드는 데 사용될 수 있습니다.
• 보안 다자간 컴퓨팅(MPC): MPC는 여러 당사자가 각자의 개별 입력을 공개하지 않고 공동으로 함수를 계산할 수 있게 합니다. 이는 브리지 운영자가 사용하는 개인 키를 보호하여 공격에 덜 취약하게 만드는 데 사용될 수 있습니다.
• 연합 학습: 연합 학습은 여러 당사자가 데이터를 공유하지 않고 기계 학습 모델을 훈련할 수 있게 합니다. 이는 크로스체인 브리지가 사용하는 오라클의 정확성과 신뢰성을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.
• 레이어-0 상호운용성 프로토콜: 폴카닷이나 코스모스와 같은 레이어-0 프로토콜은 상호운용성을 위한 기초 계층을 제공하여 서로 다른 블록체인이 더 쉽게 연결하고 통신할 수 있도록 합니다.
• 표준화: 크로스체인 프로토콜에 대한 업계 전반의 표준을 개발하면 상호운용성과 보안을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

결론

크로스체인 프로토콜은 블록체인 기술의 잠재력을 최대한 실현하는 데 필수적입니다. 이들은 서로 다른 블록체인 간의 상호운용성을 가능하게 하여 사용자가 더 넓은 범위의 애플리케이션과 서비스에 접근할 수 있도록 합니다. 그러나 이러한 프로토콜은 또한 추가적인 공격을 방지하고 사용자 자금을 보호하기 위해 해결해야 할 심각한 보안 과제를 안고 있습니다.

견고한 보안 조치를 구현하고, 투명성을 증진하며, 블록체인 커뮤니티 내에서 협력을 촉진함으로써, 우리는 더 안전하고 신뢰할 수 있는 크로스체인 브리지를 구축하여 더 상호 연결되고 탈중앙화된 미래로 가는 길을 열 수 있습니다.

면책 조항: 이 블로그 게시물은 정보 제공 목적으로만 작성되었으며 재정적 또는 투자 조언으로 간주되어서는 안 됩니다. 제공된 정보는 크로스체인 기술 및 보안의 현재 상태에 대한 저자의 이해와 해석을 기반으로 합니다. 투자 결정을 내리기 전에 항상 직접 조사하고 자격을 갖춘 전문가와 상담하십시오.