Starpķēžu protokoli: padziļināts ieskats tiltu drošībā

Blokķēdes ekosistēma, lai arī revolucionāra, saskaras ar būtisku šķērsli: fragmentāciju. Dažādas blokķēdes darbojas izolēti, apgrūtinot aktīvu un datu pārsūtīšanu starp tām. Starpķēžu protokoli, bieži saukti par blokķēžu tiltiem, cenšas atrisināt šo problēmu, nodrošinot sadarbspēju starp dažādām blokķēdēm. Tomēr šie tilti ir kļuvuši par galvenajiem uzbrukumu mērķiem, uzsverot tiltu drošības kritisko nozīmi.

Kas ir starpķēžu protokoli?

Starpķēžu protokoli nodrošina aktīvu un datu pārsūtīšanu starp diviem vai vairākiem atsevišķiem blokķēžu tīkliem. Būtībā tie darbojas kā tilts, ļaujot lietotājiem mijiedarboties ar dažādām blokķēžu ekosistēmām, nepaļaujoties uz centralizētām biržām.

Starpķēžu protokolu galvenās funkcionalitātes:

• Aktīvu pārsūtīšana: Žetonu vai citu digitālo aktīvu pārvietošana no vienas blokķēdes uz otru. Piemēram, uz Ethereum balstītu žetonu pārvietošana uz Binance Smart Chain.
• Datu pārsūtīšana: Datu apmaiņa starp blokķēdēm. Tas varētu ietvert informācijas pārsūtīšanu par transakcijām, viedo līgumu stāvokļiem vai pat orākula datiem.
• Viedo līgumu sadarbspēja: Iespēja viedajiem līgumiem dažādās blokķēdēs mijiedarboties savā starpā.

Starpķēžu tiltu veidi

Starpķēžu tilti pastāv dažādās formās, katram no tiem ir savi drošības kompromisi:

• Centralizētie tilti: Šie tilti paļaujas uz centrālu entītiju, lai pārvaldītu aktīvu pārsūtīšanu. Lai gan bieži vien tie ir ātrāki un lētāki, tie pārstāv vienu kļūmes punktu un ir neaizsargāti pret uzbrukumiem un cenzūru. Iedomājieties to kā tradicionālu banku, kas veic starptautiskos pārskaitījumus; pati banka kļūst par uzticamības enkuru.
• Federatīvie tilti: Federatīvie tilti izmanto validatoru grupu, lai pārraudzītu transakcijas. Tas samazina risku salīdzinājumā ar centralizētiem tiltiem, bet joprojām rada potenciālu uzbrukuma vektoru, ja tiek kompromitēta lielākā daļa validatoru.
• Atomārās mijmaiņas (Atomic Swaps): Atomārās mijmaiņas nodrošina tiešu vienādranga aktīvu apmaiņu starp divām blokķēdēm bez nepieciešamības pēc uzticama starpnieka. Tās balstās uz kriptogrāfisku tehniku, ko sauc par Hashed Timelock Contracts (HTLC), lai nodrošinātu, ka abas puses vai nu pabeidz apmaiņu, vai arī to nedara neviena.
• Vieglā klienta releji (Light Client Relays): Vieglā klienta releji ietver avota un mērķa blokķēžu vieglo klientu palaišanu vienam uz otra. Tas ļauj tiltam neatkarīgi pārbaudīt starpķēžu transakciju derīgumu, nepaļaujoties uz ārējiem validatoriem.
• "Bloķēt un emitēt"/"Sadedzināt un emitēt" tilti: Šis ir viens no visizplatītākajiem tiltu veidiem. Kad aktīvi tiek pārsūtīti no vienas blokķēdes uz otru, tie tiek bloķēti avota ķēdē, un mērķa ķēdē tiek emitēts atbilstošs aktīva attēlojums. Kad aktīvs tiek pārvietots atpakaļ, emitētais aktīvs tiek sadedzināts, un oriģinālais aktīvs tiek atbloķēts.
• Optimistiskie tilti: Šie tilti pieņem, ka transakcijas ir derīgas, ja vien nav pierādīts pretējais. Tie parasti ietver apstrīdēšanas periodu, kura laikā ikviens var iesniegt krāpšanas pierādījumu, ja uzskata, ka transakcija ir nederīga.

Starpķēžu tiltu drošības izaicinājumi

Neskatoties uz to potenciālu, starpķēžu tilti rada būtiskus drošības izaicinājumus, kas ir noveduši pie ievērojamiem finanšu zaudējumiem. Šie izaicinājumi izriet no raksturīgās sarežģītības, kas saistīta ar dažādu blokķēžu ekosistēmu savienošanu, un no ievainojamībām, kas rodas šo sarežģītību dēļ.

1. Viedo līgumu ievainojamības

Daudzi starpķēžu tilti paļaujas uz viedajiem līgumiem, lai pārvaldītu aktīvu bloķēšanu un emitēšanu. Šie viedie līgumi, tāpat kā jebkura programmatūra, ir pakļauti kļūdām un ievainojamībām, kuras var izmantot uzbrucēji. Biežākās viedo līgumu ievainojamības ir:

• Atkārtotas ieejas (Reentrancy) uzbrukumi: Uzbrucējs var rekursīvi izsaukt viedā līguma funkciju, pirms iepriekšējā izpilde ir pabeigta, potenciāli iztukšojot līdzekļus no līguma.
• Veselo skaitļu pārpilde/nepietiekamība (Integer Overflow/Underflow): Šīs ievainojamības rodas, ja aritmētiskās operācijas rada vērtības, kas pārsniedz maksimālo vai ir zemākas par minimālo attēlojamo vērtību, izraisot neparedzētu rīcību.
• Loģikas kļūdas: Trūkumi viedā līguma loģikas dizainā vai implementācijā var ļaut uzbrucējiem manipulēt ar sistēmu un zagt līdzekļus. Piemēram, nepareizi apstrādājot žetonu emitēšanu vai sadedzināšanu.
• Orākula manipulācijas: Daži tilti paļaujas uz ārējām datu plūsmām (orākuliem), lai noteiktu stāvokli blokķēdēs, kuras tie savieno. Ja uzbrucējs var manipulēt ar šiem orākuliem, viņš var apmānīt tiltu, lai tas apstrādātu krāpnieciskas transakcijas.

Piemērs: Bēdīgi slavenais DAO uzbrukums Ethereum tīklā 2016. gadā bija spilgts piemērs atkārtotas ieejas uzbrukumam, kas izmantoja ievainojamību DAO viedajā līgumā, novedot pie miljoniem dolāru vērtu Ether zādzības. Lai gan tas nebija tieši tilts, tas uzsver viedo līgumu ievainojamību risku.

2. Konsensa mehānismu atšķirības

Dažādas blokķēdes izmanto atšķirīgus konsensa mehānismus, piemēram, "Darba pierādījumu" (Proof-of-Work, PoW) vai "Līdzdalības pierādījumu" (Proof-of-Stake, PoS). Šo dažādo mehānismu savienošana var radīt drošības riskus.

• Dubultās tērēšanas uzbrukumi: Uzbrucējs var mēģināt iztērēt tos pašus aktīvus divreiz dažādās blokķēdēs, izmantojot atšķirības apstiprināšanas laikos vai konsensa noteikumos.
• 51% uzbrukumi: "Darba pierādījuma" blokķēdēs uzbrucējs, kurš kontrolē vairāk nekā 50% no tīkla jaukšanas jaudas, potenciāli var manipulēt ar blokķēdi un atcelt transakcijas. To var izmantot, lai nozagtu aktīvus no tilta.
• Finalitātes problēmas: Dažādām blokķēdēm ir atšķirīgi finalitātes laiki, kas attiecas uz laiku, kas nepieciešams, lai transakcija tiktu uzskatīta par neatgriezenisku. Ķēžu savienošana ar ļoti atšķirīgiem finalitātes laikiem var radīt iespējas uzbrucējiem izmantot aizkavi.

3. Atslēgu pārvaldības riski

Daudzi starpķēžu tilti paļaujas uz vairāku parakstu makiem vai citām atslēgu pārvaldības shēmām, lai nodrošinātu pārsūtāmo aktīvu drošību. Ja tiek kompromitētas privātās atslēgas, kas kontrolē šos makus, uzbrucēji var nozagt tilta rīcībā esošos līdzekļus.

• Privātās atslēgas noplūde: Nejauša privāto atslēgu atklāšana sliktas drošības prakses vai iekšēju draudu dēļ.
• Kompromitēta atslēgu glabāšana: Uzbrucēji iegūst piekļuvi privātajām atslēgām, izmantojot pikšķerēšanas uzbrukumus, ļaunprātīgu programmatūru vai fizisku zādzību.
• Nepietiekama atslēgu sadale: Ja privātās atslēgas nav adekvāti sadalītas starp vairākām pusēm, viena kompromitēta puse var kontrolēt visu tiltu.

Piemērs: Ir notikuši vairāki uzbrukumi, kuros tika kompromitētas privātās atslēgas, kas izmantotas blokķēžu tiltu darbībai, radot ievērojamus zaudējumus. Šie incidenti bieži uzsver robustas atslēgu pārvaldības prakses un drošu aparatūras drošības moduļu (HSM) nozīmi.

4. Orākulu ievainojamības

Daudzi tilti izmanto orākulus, lai sniegtu reālās pasaules datus vai informāciju par citu blokķēžu stāvokli. Ja šie orākuli tiek kompromitēti vai manipulēti, uzbrucēji var tos izmantot, lai apmānītu tiltu un liktu tam apstrādāt krāpnieciskas transakcijas.

• Datu manipulācija: Uzbrucēji ievada nepatiesus datus orākulā, liekot tam ziņot nepareizu informāciju par aktīvu cenām, transakciju statusiem vai citiem būtiskiem datiem.
• Sibilas uzbrukumi: Uzbrucējs izveido vairākas viltotas identitātes, lai ietekmētu orākula konsensu un manipulētu ar tā izvadi.
• Paļaušanās uz centralizētiem orākuliem: Centralizēti orākuli ir viens kļūmes punkts, un tos var viegli manipulēt vai izslēgt.

Piemērs: Ja tilts paļaujas uz orākulu, lai noteiktu aktīva cenu citā blokķēdē, uzbrucējs varētu manipulēt ar orākulu, lai tas ziņotu nepatiesu cenu, ļaujot viņam lēti nopirkt aktīvu vienā ķēdē un pārdot to par augstāku cenu otrā ķēdē.

5. Ekonomisko stimulu problēmas

Tilta operatoru un validatoru ekonomiskie stimuli arī var ietekmēt sistēmas drošību. Ja atlīdzība par godīgu rīcību nav pietiekami augsta vai ja sodi par ļaunprātīgu rīcību nav pietiekami bargi, tas var radīt stimulus uzbrucējiem izmantot tiltu.

• Kukuļošanas uzbrukumi: Uzbrucēji piekukuļo validatorus, lai tie sadarbotos un apstiprinātu krāpnieciskas transakcijas.
• Nepietiekamas "staking" prasības: Ja likmes summa, kas nepieciešama, lai kļūtu par validatoru, ir pārāk zema, tas uzbrucējiem atvieglo kontroli pār tiltu.
• Pārredzamības trūkums: Pārredzamības trūkums tilta darbībā var apgrūtināt ļaunprātīgas rīcības atklāšanu un novēršanu.

6. Regulējuma un juridiskā nenoteiktība

Regulatīvā un juridiskā vide ap starpķēžu protokoliem joprojām attīstās. Šī nenoteiktība var radīt izaicinājumus tilta operatoriem un lietotājiem, kā arī apgrūtināt drošības pasākumu ieviešanu.

• Skaidru regulējumu trūkums: Skaidru regulējumu neesamība var apgrūtināt tilta operatoriem juridisko prasību ievērošanu un var arī radīt iespējas nelikumīgām darbībām.
• Jurisdikcijas jautājumi: Starpķēžu protokoli bieži ietver vairākas jurisdikcijas, kas var apgrūtināt noteikšanu, kuri likumi ir piemērojami un kā tos piemērot.
• Naudas atmazgāšanas potenciāls: Starpķēžu protokolus var izmantot, lai veicinātu naudas atmazgāšanu un citas nelikumīgas darbības, kas var piesaistīt regulatoru uzmanību.

Nesenākie tiltu uzlaušanas gadījumi un to mācības

Iepriekš aprakstītās ievainojamības ir izpaudušās daudzos tiltu uzlaušanas gadījumos, radot lietotājiem ievērojamus finanšu zaudējumus. Šo incidentu izpēte sniedz vērtīgas mācības tiltu drošības uzlabošanai.

• Ronin tilta uzlaušana (2022. gada marts): Uzbrucēji nozaga vairāk nekā 600 miljonu ASV dolāru vērtu kriptovalūtu, kompromitējot Ronin tīkla (sānu ķēde, ko izmanto Axie Infinity spēlei) validatoru privātās atslēgas. Tas uzsver robustas atslēgu pārvaldības un decentralizētas validācijas nozīmi.
• Wormhole uzlaušana (2022. gada februāris): Uzbrucējs izmantoja ievainojamību Wormhole tiltā, kas savieno Ethereum un Solana, lai emitētu 120 000 "iesaiņotu" ETH žetonu, nebloķējot atbilstošo summu Ethereum pusē. Šī ievainojamība bija saistīta ar nepareizu aizbildņu parakstu validāciju. Zaudējumi sasniedza vairāk nekā 320 miljonus ASV dolāru.
• Poly Network uzlaušana (2021. gada augusts): Uzbrucējs izmantoja ievainojamību Poly Network tiltā, lai pārskaitītu vairāk nekā 600 miljonu ASV dolāru vērtu kriptovalūtu uz savām adresēm. Lai gan uzbrucējs galu galā atgrieza līdzekļus, incidents uzsvēra katastrofālu zaudējumu potenciālu. Uzlaušana tika saistīta ar kļūdu viedā līguma loģikā.
• Nomad tilta uzlaušana (2022. gada augusts): Ievainojamība Nomad tiltā ļāva lietotājiem izņemt līdzekļus, kas viņiem nepiederēja, radot gandrīz 200 miljonu ASV dolāru zaudējumus. Problēma radās kļūdaina inicializācijas procesa dēļ, kas ļāva ikvienam viegli viltot transakciju apstiprinājumus.

Gūtās mācības:

• Atslēgu pārvaldība ir izšķiroša: Droša privāto atslēgu glabāšana un pārvaldība ir vissvarīgākā. Vairāku parakstu maki, aparatūras drošības moduļi (HSM) un robustas piekļuves kontroles ir būtiski.
• Viedo līgumu auditi ir obligāti: Rūpīga viedo līgumu auditēšana, ko veic neatkarīgi drošības eksperti, var identificēt ievainojamības, pirms tās tiek izmantotas.
• Decentralizācija uzlabo drošību: Decentralizētāki validācijas procesi samazina viena kļūmes punkta risku.
• Monitorings un reaģēšana uz incidentiem ir vitāli svarīgi: Robustu monitoringa sistēmu ieviešana un labi definēts reaģēšanas plāns incidentu gadījumā var palīdzēt ātri atklāt un mazināt uzbrukumus.
• Riska diversifikācija ir svarīga: Lietotājiem jāapzinās riski, kas saistīti ar starpķēžu tiltiem, un jādiversificē savi aktīvi starp vairākiem tiltiem, lai samazinātu iespējamos zaudējumus.

Stratēģijas tiltu drošības uzlabošanai

Lai mazinātu riskus, kas saistīti ar starpķēžu tiltiem, var ieviest vairākas drošības stratēģijas:

1. Formālā verifikācija

Formālā verifikācija ietver matemātisku metožu izmantošanu, lai pierādītu viedā līguma koda pareizību. Tas var palīdzēt identificēt ievainojamības, kuras varētu palaist garām tradicionālās testēšanas metodes.

2. Kļūdu medību programmas

Kļūdu medību programmas (Bug bounty programs) stimulē drošības pētniekus atrast un ziņot par ievainojamībām tilta kodā. Tas var nodrošināt vērtīgu drošības testēšanas slāni papildus iekšējiem auditiem.

3. Daudzpusējā skaitļošana (MPC)

MPC ļauj vairākām pusēm kopīgi aprēķināt funkciju, neatklājot savus individuālos ievaddatus. To var izmantot, lai nodrošinātu tilta izmantoto privāto atslēgu drošību, padarot tās grūtāk kompromitējamas uzbrucējiem.

4. Sliekšņa paraksti

Sliekšņa paraksti prasa, lai noteikts skaits pušu parakstītu transakciju, pirms to var izpildīt. Tas var palīdzēt novērst vienu kļūmes punktu un apgrūtināt uzbrucējiem līdzekļu zagšanu no tilta.

5. Ātruma ierobežošana

Ātruma ierobežošana (Rate limiting) ierobežo līdzekļu daudzumu, ko var pārskaitīt caur tiltu noteiktā laika posmā. Tas var palīdzēt ierobežot uzbrukuma radītos zaudējumus un dot laiku reaģēt uz incidentu.

6. Automātiskie slēdži

Automātiskie slēdži (Circuit breakers) ir mehānismi, kas automātiski aptur tilta darbību, ja tiek konstatēta aizdomīga aktivitāte. Tas var novērst turpmākus zaudējumus un ļaut komandai izmeklēt problēmu.

7. Uzlabota orākulu drošība

Orākulu drošības uzlabošana ir kritiski svarīga, lai novērstu orākulu manipulācijas uzbrukumus. Tas var ietvert vairāku neatkarīgu orākulu izmantošanu, datu validācijas pārbaužu ieviešanu un kriptogrāfisku metožu izmantošanu datu integritātes pārbaudei.

8. Ekonomiskās drošības pasākumi

Tilta ekonomiskās drošības stiprināšana var ietvert "staking" prasību palielināšanu validatoriem, sodu (slashing) ieviešanu par ļaunprātīgu rīcību un stimulu mehānismu izstrādi, kas atalgo godīgu rīcību.

9. Pārredzamība un audits

Pārredzamības veicināšana un regulāru drošības auditu veikšana var palīdzēt veidot uzticību tiltam un identificēt potenciālās ievainojamības. Tas ietver tilta koda publiskošanu, audita ziņojumu publicēšanu un skaidras dokumentācijas nodrošināšanu par tā darbību.

10. Regulāri drošības atjauninājumi

Tiltiem ir jāveic pastāvīgi atjauninājumi, lai nodrošinātu, ka tiem ir jaunākie drošības ielāpi. Regulāri jāveic arī drošības pārskati.

Starpķēžu drošības nākotne

Starpķēžu drošības nākotne ir atkarīga no nepārtrauktas inovācijas un sadarbības blokķēdes kopienā. Parādās vairākas daudzsološas tendences:

• Nulles zināšanu pierādījumi (Zero-Knowledge Proofs): Nulles zināšanu pierādījumi ļauj vienai pusei pierādīt otrai, ka apgalvojums ir patiess, neatklājot nekādu informāciju, izņemot paša apgalvojuma derīgumu. Šo tehnoloģiju var izmantot, lai izveidotu drošākus un privātākus starpķēžu pārskaitījumus.
• Droša daudzpusējā skaitļošana (MPC): MPC ļauj vairākām pusēm kopīgi aprēķināt funkciju, neatklājot savus individuālos ievaddatus. To var izmantot, lai nodrošinātu tilta operatoru izmantoto privāto atslēgu drošību, padarot tās mazāk neaizsargātas pret uzbrukumiem.
• Federētā mācīšanās: Federētā mācīšanās ļauj vairākām pusēm apmācīt mašīnmācīšanās modeli, neapmainoties ar saviem datiem. To var izmantot, lai uzlabotu starpķēžu tiltu izmantoto orākulu precizitāti un uzticamību.
• 0. slāņa sadarbspējas protokoli: 0. slāņa protokoli, piemēram, Polkadot un Cosmos, nodrošina sadarbspējas pamatlīmeni, ļaujot dažādām blokķēdēm vieglāk savienoties un sazināties savā starpā.
• Standardizācija: Nozares mēroga standartu izstrāde starpķēžu protokoliem var palīdzēt uzlabot sadarbspēju un drošību.

Noslēgums

Starpķēžu protokoli ir būtiski, lai realizētu pilnu blokķēdes tehnoloģijas potenciālu. Tie nodrošina sadarbspēju starp dažādām blokķēdēm, ļaujot lietotājiem piekļūt plašākam lietojumprogrammu un pakalpojumu klāstam. Tomēr šie protokoli rada arī būtiskus drošības izaicinājumus, kas ir jārisina, lai novērstu turpmākus uzbrukumus un aizsargātu lietotāju līdzekļus.

Ieviešot robustus drošības pasākumus, veicinot pārredzamību un sekmējot sadarbību blokķēdes kopienā, mēs varam veidot drošākus un uzticamākus starpķēžu tiltus, kas pavērs ceļu uz savstarpēji savienotāku un decentralizētāku nākotni.

Atruna: Šis emuāra ieraksts ir paredzēts tikai informatīviem nolūkiem, un to nevajadzētu uzskatīt par finanšu vai investīciju konsultāciju. Sniegtā informācija ir balstīta uz autora izpratni un interpretāciju par pašreizējo starpķēžu tehnoloģiju un drošības stāvokli. Vienmēr veiciet savu izpēti un konsultējieties ar kvalificētu speciālistu pirms jebkādu investīciju lēmumu pieņemšanas.