Tarpgrandininiai protokolai: išsami tiltų saugumo analizė

Blokų grandinės ekosistema, nors ir revoliucinė, susiduria su dideliu iššūkiu – fragmentacija. Skirtingos blokų grandinės veikia izoliuotai, todėl sunku perkelti turtą ir duomenis tarp jų. Tarpgrandininiai protokolai, dažnai vadinami blokų grandinės tiltais, siekia išspręsti šią problemą, sudarydami sąlygas skirtingų blokų grandinių sąveikumui. Tačiau šie tiltai tapo pagrindiniais atakų taikiniais, pabrėžiant kritinę tiltų saugumo svarbą.

Kas yra tarpgrandininiai protokolai?

Tarpgrandininiai protokolai palengvina turto ir duomenų perdavimą tarp dviejų ar daugiau skirtingų blokų grandinių tinklų. Iš esmės jie veikia kaip tiltas, leidžiantis vartotojams sąveikauti su skirtingomis blokų grandinių ekosistemomis, nepasikliaujant centralizuotomis keityklomis.

Pagrindinės tarpgrandininių protokolų funkcijos:

• Turto perkėlimas: Žetonų ar kito skaitmeninio turto perkėlimas iš vienos blokų grandinės į kitą. Pavyzdžiui, Ethereum pagrindu veikiančių žetonų perkėlimas į „Binance Smart Chain“.
• Duomenų perdavimas: Dalijimasis duomenimis tarp blokų grandinių. Tai gali apimti informacijos apie transakcijas, išmaniųjų sutarčių būsenas ar net orakulų duomenų perdavimą.
• Išmaniųjų sutarčių sąveikumas: Leidimas skirtingose blokų grandinėse esančioms išmaniosioms sutartims sąveikauti tarpusavyje.

Tarpgrandininių tiltų tipai

Tarpgrandininiai tiltai būna įvairių formų, kurių kiekviena turi savo saugumo kompromisus:

• Centralizuoti tiltai: Šie tiltai priklauso nuo centrinio subjekto, valdančio turto perdavimą. Nors dažnai greitesni ir pigesni, jie yra vienintelis gedimo taškas ir yra pažeidžiami atakoms bei cenzūrai. Įsivaizduokite tai kaip tradicinį banką, palengvinantį tarptautinius pervedimus; pats bankas tampa pasitikėjimo garantu.
• Federaciniai tiltai: Federaciniai tiltai naudoja validatorių grupę transakcijoms prižiūrėti. Tai sumažina riziką, palyginti su centralizuotais tiltais, tačiau vis dar kelia potencialų atakos vektorių, jei dauguma validatorių būtų pažeisti.
• Atominiai mainai: Atominiai mainai leidžia tiesioginius „peer-to-peer“ turto mainus tarp dviejų blokų grandinių, nereikalaujant patikimo tarpininko. Jie remiasi kriptografine technika, vadinama „Hashed Timelock Contracts“ (HTLC), siekiant užtikrinti, kad abi šalys arba užbaigs mainus, arba nė viena jų neatliks.
• Lengvųjų klientų relės: Lengvųjų klientų relės apima šaltinio ir paskirties blokų grandinių lengvųjų klientų paleidimą vienas kitame. Tai leidžia tiltui savarankiškai patikrinti tarpgrandininių transakcijų galiojimą, nepasikliaujant išoriniais validatoriais.
• „Užrakink ir išleisk“ / „Sudegink ir išleisk“ tiltai: Tai vienas iš labiausiai paplitusių tiltų tipų. Kai turtas perkeliamas iš vienos blokų grandinės į kitą, jis užrakinamas šaltinio grandinėje, o atitinkamas turto atvaizdas išleidžiamas paskirties grandinėje. Kai turtas perkeliamas atgal, išleistas turtas yra sudeginamas, o originalus turtas – atrakinamas.
• Optimistiniai tiltai: Šie tiltai daro prielaidą, kad transakcijos yra galiojančios, nebent būtų įrodyta kitaip. Paprastai jie apima iššūkio laikotarpį, per kurį bet kas gali pateikti sukčiavimo įrodymą, jei mano, kad transakcija yra negaliojanti.

Tarpgrandininių tiltų saugumo iššūkiai

Nepaisant jų potencialo, tarpgrandininiai tiltai kelia didelių saugumo iššūkių, kurie lėmė didelius finansinius nuostolius. Šie iššūkiai kyla dėl būdingo sudėtingumo, susijusio su skirtingų blokų grandinių ekosistemų sujungimu, ir pažeidžiamumų, atsirandančių dėl šio sudėtingumo.

1. Išmaniųjų sutarčių pažeidžiamumai

Daugelis tarpgrandininių tiltų remiasi išmaniosiomis sutartimis, kad valdytų turto užrakinimą ir išleidimą. Šios išmaniosios sutartys, kaip ir bet kuri programinė įranga, yra jautrios klaidoms ir pažeidžiamumams, kuriais gali pasinaudoti užpuolikai. Dažniausi išmaniųjų sutarčių pažeidžiamumai apima:

• Pakartotinio įėjimo atakos: Užpuolikas gali rekursyviai iškviesti išmaniosios sutarties funkciją, kol ankstesnis vykdymas dar nebaigtas, potencialiai išsiurbdamas lėšas iš sutarties.
• Sveikųjų skaičių perpildymas / nepakankamumas: Šie pažeidžiamumai atsiranda, kai aritmetinių operacijų rezultatai viršija maksimalią arba nesiekia minimalios atvaizduojamos vertės, o tai lemia netikėtą elgesį.
• Logikos klaidos: Išmaniosios sutarties logikos projektavimo ar įgyvendinimo trūkumai gali leisti užpuolikams manipuliuoti sistema ir vogti lėšas. Pavyzdžiui, neteisingai tvarkant žetonų išleidimą ar sudeginimą.
• Orakulų manipuliacija: Kai kurie tiltai remiasi išoriniais duomenų šaltiniais (orakulais), kad nustatytų blokų grandinių, kurias jie jungia, būseną. Jei užpuolikas gali manipuliuoti šiais orakulais, jis gali apgauti tiltą, kad šis apdorotų apgaulingas transakcijas.

Pavyzdys: Garsusis DAO įsilaužimas į Ethereum 2016 m. buvo puikus pakartotinio įėjimo atakos pavyzdys, kai buvo išnaudotas DAO išmaniosios sutarties pažeidžiamumas, dėl kurio buvo pavogta milijonų dolerių vertės Ether. Nors tai nebuvo griežtai tiltas, tai pabrėžia išmaniųjų sutarčių pažeidžiamumų riziką.

2. Konsensuso mechanizmų skirtumai

Skirtingos blokų grandinės naudoja skirtingus konsensuso mechanizmus, tokius kaip „Proof-of-Work“ (PoW) arba „Proof-of-Stake“ (PoS). Šių skirtingų mechanizmų sujungimas gali sukelti saugumo rizikų.

• Dvigubo išleidimo atakos: Užpuolikas gali bandyti išleisti tą patį turtą du kartus skirtingose blokų grandinėse, išnaudodamas patvirtinimo laikų ar konsensuso taisyklių skirtumus.
• 51% atakos: „Proof-of-Work“ blokų grandinėse užpuolikas, kontroliuojantis daugiau nei 50% tinklo maišos galios, gali potencialiai manipuliuoti blokų grandine ir atšaukti transakcijas. Tai gali būti panaudota turto vagystei iš tilto.
• Galutinumo problemos: Skirtingos blokų grandinės turi skirtingus galutinumo laikus, kurie nurodo laiką, per kurį transakcija laikoma negrįžtama. Tiltų, jungiančių grandines su labai skirtingais galutinumo laikais, kūrimas gali sudaryti galimybes užpuolikams išnaudoti vėlavimą.

3. Raktų valdymo rizikos

Daugelis tarpgrandininių tiltų remiasi kelių parašų piniginėmis ar kitomis raktų valdymo schemomis, siekdami apsaugoti perkeliamą turtą. Jei šias pinigines kontroliuojantys privatūs raktai yra pažeisti, užpuolikai gali pavogti tilto laikomas lėšas.

• Privačių raktų nutekėjimas: Atsitiktinis privačių raktų atskleidimas dėl prastų saugumo praktikų ar vidinių grėsmių.
• Pažeista raktų saugykla: Užpuolikai gauna prieigą prie privačių raktų per sukčiavimo atakas, kenkėjiškas programas ar fizinę vagystę.
• Nepakankamas raktų paskirstymas: Jei privatūs raktai nėra tinkamai paskirstyti tarp kelių šalių, viena pažeista šalis gali kontroliuoti visą tiltą.

Pavyzdys: Įvyko daugybė atakų, kurių metu buvo pažeisti privatūs raktai, naudojami blokų grandinės tiltams valdyti, o tai lėmė didelius nuostolius. Šie incidentai dažnai pabrėžia tvirtų raktų valdymo praktikų ir saugių aparatinės įrangos saugumo modulių (HSM) svarbą.

4. Orakulų pažeidžiamumai

Daugelis tiltų naudoja orakulus, kad pateiktų realaus pasaulio duomenis ar informaciją apie kitų blokų grandinių būseną. Jei šie orakulai yra pažeisti ar manipuliuojami, užpuolikai gali juos panaudoti, kad apgautų tiltą ir priverstų jį apdoroti apgaulingas transakcijas.

• Duomenų manipuliacija: Užpuolikai pateikia melagingus duomenis orakului, priversdami jį pranešti neteisingą informaciją apie turto kainas, transakcijų būsenas ar kitus svarbius duomenis.
• Sybil atakos: Užpuolikas sukuria kelias netikras tapatybes, kad paveiktų orakulo konsensusą ir manipuliuotų jo išvestimi.
• Priklausomybė nuo centralizuotų orakulų: Centralizuoti orakulai yra vienintelis gedimo taškas ir gali būti lengvai manipuliuojami ar išjungti.

Pavyzdys: Jei tiltas priklauso nuo orakulo, kad nustatytų turto kainą kitoje blokų grandinėje, užpuolikas galėtų manipuliuoti orakulu, kad praneštų melagingą kainą, leisdamas jam pigiai nusipirkti turtą vienoje grandinėje ir parduoti jį brangiau kitoje grandinėje.

5. Ekonominių paskatų problemos

Tiltų operatorių ir validatorių ekonominės paskatos taip pat gali paveikti sistemos saugumą. Jei atlygis už sąžiningą elgesį nėra pakankamai didelis arba jei baudos už kenkėjišką elgesį nėra pakankamai griežtos, tai gali sukurti paskatas užpuolikams išnaudoti tiltą.

• Kyšininkavimo atakos: Užpuolikai papirkinėja validatorius, kad šie susitartų ir patvirtintų apgaulingas transakcijas.
• Nepakankami „staking“ reikalavimai: Jei statymo suma, reikalinga norint tapti validatoriumi, yra per maža, užpuolikams lengviau perimti tilto kontrolę.
• Skaidrumo trūkumas: Skaidrumo trūkumas tilto veikloje gali apsunkinti kenkėjiško elgesio aptikimą ir prevenciją.

6. Teisinis ir reguliacinis neapibrėžtumas

Teisinė ir reguliacinė aplinka, susijusi su tarpgrandininiais protokolais, vis dar vystosi. Šis neapibrėžtumas gali sukelti iššūkių tiltų operatoriams ir vartotojams, taip pat gali apsunkinti saugumo priemonių įgyvendinimą.

• Aiškių reglamentų trūkumas: Aiškių reglamentų nebuvimas gali apsunkinti tiltų operatoriams teisinių reikalavimų laikymąsi, taip pat gali sudaryti galimybes neteisėtai veiklai.
• Jurisdikcijos problemos: Tarpgrandininiai protokolai dažnai apima kelias jurisdikcijas, todėl gali būti sunku nustatyti, kurie įstatymai taikomi ir kaip juos vykdyti.
• Pinigų plovimo potencialas: Tarpgrandininiai protokolai gali būti naudojami pinigų plovimui ir kitai neteisėtai veiklai palengvinti, o tai gali pritraukti reguliuotojų dėmesį.

Naujausi tiltų įsilaužimai ir jų pamokos

Aukščiau aprašyti pažeidžiamumai pasireiškė daugybėje tiltų įsilaužimų, dėl kurių vartotojai patyrė didelių finansinių nuostolių. Šių incidentų analizė suteikia vertingų pamokų, kaip pagerinti tiltų saugumą.

• „Ronin Bridge“ įsilaužimas (2022 m. kovas): Užpuolikai pavogė daugiau nei 600 milijonų dolerių vertės kriptovaliutų, pažeidę „Ronin Network“, šalutinės grandinės, naudojamos žaidimui „Axie Infinity“, validatorių privačius raktus. Tai pabrėžia tvirto raktų valdymo ir decentralizuoto patvirtinimo svarbą.
• „Wormhole“ įsilaužimas (2022 m. vasaris): Užpuolikas išnaudojo pažeidžiamumą „Wormhole“ tilte, kuris jungia Ethereum ir Solana, kad išleistų 120 000 „wrapped ETH“ žetonų, neužrakindamas atitinkamos sumos Ethereum pusėje. Šis pažeidžiamumas buvo susijęs su netinkamu globėjų parašų patvirtinimu. Nuostoliai siekė daugiau nei 320 milijonų dolerių.
• „Poly Network“ įsilaužimas (2021 m. rugpjūtis): Užpuolikas išnaudojo pažeidžiamumą „Poly Network“ tilte, kad pervestų daugiau nei 600 milijonų dolerių vertės kriptovaliutų į savo adresus. Nors užpuolikas galiausiai grąžino lėšas, incidentas pabrėžė katastrofiškų nuostolių potencialą. Įsilaužimas buvo priskirtas išmaniosios sutarties logikos trūkumui.
• „Nomad Bridge“ įsilaužimas (2022 m. rugpjūtis): „Nomad“ tilto pažeidžiamumas leido vartotojams išimti lėšas, kurios jiems nepriklausė, o tai lėmė beveik 200 milijonų dolerių nuostolius. Problema kilo dėl klaidingo inicializavimo proceso, kuris leido bet kam lengvai suklastoti transakcijų patvirtinimus.

Išmoktos pamokos:

• Raktų valdymas yra kritiškai svarbus: Saugus privačių raktų saugojimas ir valdymas yra svarbiausia. Kelių parašų piniginės, aparatinės įrangos saugumo moduliai (HSM) ir tvirta prieigos kontrolė yra būtini.
• Išmaniųjų sutarčių auditai yra privalomi: Išsamus išmaniųjų sutarčių auditas, atliekamas nepriklausomų saugumo ekspertų, gali nustatyti pažeidžiamumus prieš jiems pasinaudojant.
• Decentralizacija didina saugumą: Labiau decentralizuoti patvirtinimo procesai sumažina vieno gedimo taško riziką.
• Stebėjimas ir reagavimas į incidentus yra gyvybiškai svarbūs: Tvirtų stebėjimo sistemų įdiegimas ir gerai apibrėžto reagavimo į incidentus plano turėjimas gali padėti greitai aptikti ir sušvelninti atakas.
• Rizikos diversifikavimas yra svarbus: Vartotojai turėtų žinoti apie rizikas, susijusias su tarpgrandininiais tiltais, ir diversifikuoti savo turtą per kelis tiltus, kad sumažintų galimus nuostolius.

Tiltų saugumo didinimo strategijos

Siekiant sumažinti su tarpgrandininiais tiltais susijusias rizikas, galima įgyvendinti kelias saugumo strategijas:

1. Formalus patikrinimas

Formalus patikrinimas apima matematinių metodų naudojimą, siekiant įrodyti išmaniosios sutarties kodo teisingumą. Tai gali padėti nustatyti pažeidžiamumus, kurie gali būti praleisti tradicinių testavimo metodų metu.

2. Klaidų aptikimo premijų programos

Klaidų aptikimo premijų programos skatina saugumo tyrėjus ieškoti ir pranešti apie pažeidžiamumus tilto kode. Tai gali suteikti vertingą saugumo testavimo sluoksnį, viršijantį vidinius auditus.

3. Daugiašalis skaičiavimas (MPC)

MPC leidžia kelioms šalims bendrai apskaičiuoti funkciją, neatskleidžiant savo individualių įvesčių. Tai gali būti naudojama tiltui naudojamų privačių raktų apsaugai, todėl užpuolikams sunkiau juos pažeisti.

4. Slenkstiniai parašai

Slenkstiniai parašai reikalauja, kad tam tikras skaičius šalių pasirašytų transakciją, prieš ją vykdant. Tai gali padėti išvengti vieno gedimo taško ir apsunkinti užpuolikams lėšų vagystę iš tilto.

5. Greičio ribojimas

Greičio ribojimas apriboja lėšų kiekį, kurį galima pervesti per tiltą per tam tikrą laikotarpį. Tai gali padėti apriboti atakos sukeltą žalą ir suteikti laiko reaguoti į incidentą.

6. Grandinės pertraukikliai

Grandinės pertraukikliai yra mechanizmai, kurie automatiškai sustabdo tilto veiklą, jei aptinkama įtartina veikla. Tai gali užkirsti kelią tolesniems nuostoliams ir leisti komandai ištirti problemą.

7. Pagerintas orakulų saugumas

Orakulų saugumo didinimas yra labai svarbus norint išvengti orakulų manipuliavimo atakų. Tai gali apimti kelių nepriklausomų orakulų naudojimą, duomenų patvirtinimo patikrų įgyvendinimą ir kriptografinių metodų naudojimą duomenų vientisumui patikrinti.

8. Ekonominio saugumo priemonės

Tilto ekonominio saugumo stiprinimas gali apimti „staking“ reikalavimų didinimą validatoriams, baudų už kenkėjišką elgesį įgyvendinimą ir paskatų mechanizmų, kurie apdovanoja sąžiningą elgesį, kūrimą.

9. Skaidrumas ir auditas

Skaidrumo skatinimas ir reguliarūs saugumo auditai gali padėti sukurti pasitikėjimą tiltu ir nustatyti galimus pažeidžiamumus. Tai apima tilto kodo viešą paskelbimą, audito ataskaitų publikavimą ir aiškios dokumentacijos apie jo veiklą teikimą.

10. Reguliarūs saugumo atnaujinimai

Tiltai turėtų būti nuolat atnaujinami, siekiant užtikrinti, kad jie turėtų naujausius saugumo pataisymus. Taip pat turėtų būti atliekamos reguliarios saugumo peržiūros.

Tarpgrandininio saugumo ateitis

Tarpgrandininio saugumo ateitis priklauso nuo nuolatinių inovacijų ir bendradarbiavimo blokų grandinės bendruomenėje. Atsiranda keletas perspektyvių tendencijų:

• Nulinio žinių įrodymai: Nulinio žinių įrodymai leidžia vienai šaliai įrodyti kitai, kad teiginys yra teisingas, neatskleidžiant jokios informacijos, išskyrus paties teiginio pagrįstumą. Ši technologija gali būti naudojama kuriant saugesnius ir privatesnius tarpgrandininius pervedimus.
• Saugus daugiašalis skaičiavimas (MPC): MPC leidžia kelioms šalims bendrai apskaičiuoti funkciją, neatskleidžiant savo individualių įvesčių. Tai gali būti naudojama tilto operatorių naudojamų privačių raktų apsaugai, todėl jie tampa mažiau pažeidžiami atakoms.
• Federacinis mokymasis: Federacinis mokymasis leidžia kelioms šalims apmokyti mašininio mokymosi modelį, nesidalinant savo duomenimis. Tai gali būti naudojama tarpgrandininių tiltų naudojamų orakulų tikslumui ir patikimumui pagerinti.
• 0 lygio sąveikumo protokolai: 0 lygio protokolai, tokie kaip „Polkadot“ ir „Cosmos“, suteikia pagrindinį sąveikumo sluoksnį, leidžiantį skirtingoms blokų grandinėms lengviau prisijungti ir bendrauti tarpusavyje.
• Standartizacija: Visos pramonės standartų kūrimas tarpgrandininiams protokolams gali padėti pagerinti sąveikumą ir saugumą.

Išvada

Tarpgrandininiai protokolai yra būtini norint realizuoti visą blokų grandinės technologijos potencialą. Jie užtikrina sąveikumą tarp skirtingų blokų grandinių, leisdami vartotojams pasiekti platesnį programų ir paslaugų spektrą. Tačiau šie protokolai taip pat kelia didelių saugumo iššūkių, kuriuos reikia spręsti, siekiant išvengti tolesnių atakų ir apsaugoti vartotojų lėšas.

Įgyvendindami tvirtas saugumo priemones, skatindami skaidrumą ir puoselėdami bendradarbiavimą blokų grandinės bendruomenėje, galime sukurti saugesnius ir patikimesnius tarpgrandininius tiltus, kurie atvers kelią labiau susietai ir decentralizuotai ateičiai.

Atsakomybės apribojimas: Šis tinklaraščio įrašas yra skirtas tik informaciniams tikslams ir neturėtų būti laikomas finansine ar investicine konsultacija. Pateikta informacija yra pagrįsta autoriaus supratimu ir dabartinės tarpgrandininių technologijų būklės bei saugumo interpretacija. Prieš priimdami bet kokius investicinius sprendimus, visada atlikite savo tyrimą ir pasikonsultuokite su kvalifikuotu specialistu.