Krysskjede-protokoller: En dypdykk i brosikkerhet

Blokkjede-økosystemet, selv om det er revolusjonerende, står overfor en betydelig hindring: fragmentering. Ulike blokkjeder opererer i siloer, noe som gjør det vanskelig å overføre eiendeler og data mellom dem. Krysskjede-protokoller, ofte referert til som blokkjede-broer, har som mål å løse dette problemet ved å muliggjøre interoperabilitet mellom ulike blokkjeder. Disse broene har imidlertid blitt hovedmål for angrep, noe som understreker den kritiske viktigheten av brosikkerhet.

Hva er krysskjede-protokoller?

Krysskjede-protokoller muliggjør overføring av eiendeler og data mellom to eller flere separate blokkjedenettverk. De fungerer i hovedsak som en bro, og lar brukere samhandle med forskjellige blokkjede-økosystemer uten å måtte stole på sentraliserte børser.

Nøkkelfunksjonaliteter for krysskjede-protokoller:

• Overføring av eiendeler: Flytte tokens eller andre digitale eiendeler fra en blokkjede til en annen. For eksempel å flytte Ethereum-baserte tokens til Binance Smart Chain.
• Dataoverføring: Dele data mellom blokkjeder. Dette kan innebære overføring av informasjon om transaksjoner, tilstander i smarte kontrakter, eller til og med orakeldata.
• Interoperabilitet for smarte kontrakter: Tillate smarte kontrakter på forskjellige blokkjeder å samhandle med hverandre.

Typer krysskjede-broer

Krysskjede-broer finnes i ulike former, hver med sine egne sikkerhetsmessige avveininger:

• Sentraliserte broer: Disse broene er avhengige av en sentral enhet for å håndtere overføringen av eiendeler. Selv om de ofte er raskere og billigere, representerer de et enkelt feilpunkt og er sårbare for angrep og sensur. Tenk på det som en tradisjonell bank som muliggjør internasjonale overføringer; banken selv blir tillitsankeret.
• Fødererte broer: Fødererte broer benytter en gruppe validatorer for å overvåke transaksjoner. Dette reduserer risikoen sammenlignet med sentraliserte broer, men utgjør fortsatt en potensiell angrepsvektor hvis et flertall av validatorene blir kompromittert.
• Atomiske bytter (Atomic Swaps): Atomiske bytter muliggjør direkte peer-to-peer-utveksling av eiendeler mellom to blokkjeder uten behov for en betrodd mellommann. De er avhengige av en kryptografisk teknikk kalt Hashed Timelock Contracts (HTLCs) for å sikre at begge parter enten fullfører utvekslingen eller ingen av dem gjør det.
• Lettklient-releer: Lettklient-releer innebærer å kjøre lettklienter av kilde- og destinasjonsblokkjedene på hverandre. Dette gjør at broen uavhengig kan verifisere gyldigheten av krysskjede-transaksjoner uten å stole på eksterne validatorer.
• Lås-og-prege/brenn-og-prege-broer: Dette er en av de vanligste typene broer. Når eiendeler overføres fra en blokkjede til en annen, låses de på kildekjeden, og en tilsvarende representasjon av eiendelen preges (mintes) på destinasjonskjeden. Når eiendelen flyttes tilbake, brennes den pregede eiendelen, og den opprinnelige eiendelen låses opp.
• Optimistiske broer: Disse broene antar at transaksjoner er gyldige med mindre det motsatte blir bevist. De innebærer vanligvis en utfordringsperiode der hvem som helst kan sende inn et svindelbevis hvis de mener en transaksjon er ugyldig.

Sikkerhetsutfordringene med krysskjede-broer

Til tross for sitt potensial, utgjør krysskjede-broer betydelige sikkerhetsutfordringer som har ført til store økonomiske tap. Disse utfordringene stammer fra den iboende kompleksiteten ved å bygge bro mellom forskjellige blokkjede-økosystemer og sårbarhetene som oppstår fra disse kompleksitetene.

1. Sårbarheter i smarte kontrakter

Mange krysskjede-broer er avhengige av smarte kontrakter for å håndtere låsing og preging av eiendeler. Disse smarte kontraktene, som all programvare, er utsatt for feil og sårbarheter som kan utnyttes av angripere. Vanlige sårbarheter i smarte kontrakter inkluderer:

• Reentrancy-angrep: En angriper kan rekursivt kalle en funksjon i en smart kontrakt før den forrige utførelsen er fullført, og potensielt tappe midler fra kontrakten.
• Heltallsoverflyt/-underflyt: Disse sårbarhetene oppstår når aritmetiske operasjoner resulterer i verdier som overstiger den maksimale eller faller under den minimale representerbare verdien, noe som fører til uventet atferd.
• Logikkfeil: Feil i designet eller implementeringen av logikken i den smarte kontrakten kan tillate angripere å manipulere systemet og stjele midler. For eksempel, feil håndtering av preging eller brenning av tokens.
• Orakelmanipulasjon: Noen broer er avhengige av eksterne datafeeder (orakler) for å bestemme tilstanden til blokkjedene de kobler til. Hvis en angriper kan manipulere disse oraklene, kan de lure broen til å behandle falske transaksjoner.

Eksempel: Det beryktede DAO-hacket på Ethereum i 2016 var et godt eksempel på et reentrancy-angrep som utnyttet en sårbarhet i DAOs smarte kontrakt, noe som førte til tyveri av Ether verdt millioner av dollar. Selv om det ikke strengt tatt var en bro, understreker det risikoen ved sårbarheter i smarte kontrakter.

2. Forskjeller i konsensusmekanismer

Forskjellige blokkjeder bruker forskjellige konsensusmekanismer, som Proof-of-Work (PoW) eller Proof-of-Stake (PoS). Å bygge bro mellom disse forskjellige mekanismene kan introdusere sikkerhetsrisikoer.

• Dobbeltforbruk-angrep: En angriper kan prøve å bruke de samme eiendelene to ganger på forskjellige blokkjeder ved å utnytte forskjeller i bekreftelsestider eller konsensusregler.
• 51%-angrep: På Proof-of-Work-blokkkjeder kan en angriper som kontrollerer mer enn 50 % av nettverkets hashing-kraft potensielt manipulere blokkjeden og reversere transaksjoner. Dette kan brukes til å stjele eiendeler fra en bro.
• Finalitetsproblemer: Ulike blokkjeder har forskjellige finalitetstider, som refererer til tiden det tar før en transaksjon anses som irreversibel. Å bygge bro mellom kjeder med vidt forskjellige finalitetstider kan skape muligheter for angripere til å utnytte forsinkelsen.

3. Riskoer ved nøkkelhåndtering

Mange krysskjede-broer er avhengige av lommebøker med flere signaturer (multi-signature wallets) eller andre nøkkelhåndteringssystemer for å sikre eiendelene som overføres. Hvis de private nøklene som kontrollerer disse lommebøkene blir kompromittert, kan angripere stjele midlene som holdes av broen.

• Lekkasje av private nøkler: Utilsiktet eksponering av private nøkler på grunn av dårlig sikkerhetspraksis eller innside-trusler.
• Kompromittert nøkkelforvaring: Angripere som får tilgang til private nøkler gjennom phishing-angrep, skadevare eller fysisk tyveri.
• Utilstrekkelig nøkkeldistribusjon: Hvis de private nøklene ikke er tilstrekkelig fordelt mellom flere parter, kan en enkelt kompromittert part kontrollere hele broen.

Eksempel: Flere angrep har skjedd der private nøkler brukt til å drifte blokkjede-broer ble kompromittert, noe som førte til betydelige tap. Disse hendelsene understreker ofte viktigheten av robuste nøkkelhåndteringspraksiser og sikre maskinvaresikkerhetsmoduler (HSM).

4. Orakelsårbarheter

Mange broer bruker orakler for å levere data fra den virkelige verden eller informasjon om tilstanden til andre blokkjeder. Hvis disse oraklene blir kompromittert eller manipulert, kan angripere bruke dem til å lure broen til å behandle falske transaksjoner.

• Datamanipulasjon: Angripere som mater falske data til orakelet, slik at det rapporterer feil informasjon om aktivapriser, transaksjonsstatuser eller andre relevante data.
• Sybil-angrep: En angriper som oppretter flere falske identiteter for å påvirke orakelets konsensus og manipulere resultatet.
• Avhengighet av sentraliserte orakler: Sentraliserte orakler representerer et enkelt feilpunkt og kan lett manipuleres eller stenges ned.

Eksempel: Hvis en bro er avhengig av et orakel for å bestemme prisen på en eiendel på en annen blokkjede, kan en angriper manipulere orakelet til å rapportere en falsk pris, slik at de kan kjøpe eiendelen billig på en kjede og selge den til en høyere pris på den andre kjeden.

5. Problemer med økonomiske insentiver

De økonomiske insentivene til brooperatører og validatorer kan også påvirke sikkerheten til systemet. Hvis belønningene for ærlig atferd ikke er høye nok, eller hvis straffene for ondsinnet atferd ikke er strenge nok, kan det skape insentiver for angripere til å utnytte broen.

• Bestikkelsesangrep: Angripere som bestikker validatorer til å samarbeide og godkjenne falske transaksjoner.
• Utilstrekkelige innsatskrav: Hvis innsatsbeløpet (stake) som kreves for å bli en validator er for lavt, gjør det det lettere for angripere å få kontroll over broen.
• Mangel på åpenhet: Mangel på åpenhet i broens drift kan gjøre det vanskelig å oppdage og forhindre ondsinnet atferd.

6. Regulatorisk og juridisk usikkerhet

Det regulatoriske og juridiske landskapet rundt krysskjede-protokoller er fortsatt i utvikling. Denne usikkerheten kan skape utfordringer for brooperatører og brukere, og det kan også gjøre det vanskeligere å håndheve sikkerhetstiltak.

• Mangel på klare reguleringer: Fraværet av klare reguleringer kan gjøre det vanskelig for brooperatører å overholde juridiske krav og kan også skape muligheter for ulovlige aktiviteter.
• Jurisdiksjonsproblemer: Krysskjede-protokoller involverer ofte flere jurisdiksjoner, noe som kan gjøre det utfordrende å avgjøre hvilke lover som gjelder og hvordan de skal håndheves.
• Potensial for hvitvasking av penger: Krysskjede-protokoller kan brukes til å tilrettelegge for hvitvasking av penger og andre ulovlige aktiviteter, noe som kan tiltrekke seg oppmerksomheten til regulatorer.

Nylige bro-angrep og lærdommene fra dem

Sårbarhetene som er skissert ovenfor har manifestert seg i en rekke bro-angrep, noe som har resultert i betydelige økonomiske tap for brukerne. Å undersøke disse hendelsene gir verdifulle lærdommer for å forbedre brosikkerheten.

• Ronin Bridge-hacket (mars 2022): Angripere stjal kryptovaluta verdt over 600 millioner dollar ved å kompromittere de private nøklene til validatorer på Ronin Network, en sidekjede brukt for spillet Axie Infinity. Dette understreker viktigheten av robust nøkkelhåndtering og desentralisert validering.
• Wormhole-hacket (februar 2022): En angriper utnyttet en sårbarhet i Wormhole-broen, som forbinder Ethereum og Solana, til å prege 120 000 wrapped ETH-tokens uten å låse det tilsvarende beløpet på Ethereum-siden. Denne sårbarheten var relatert til feilaktig validering av guardian-signaturer. Tapet utgjorde over 320 millioner dollar.
• Poly Network-hacket (august 2021): En angriper utnyttet en sårbarhet i Poly Network-broen for å overføre kryptovaluta verdt over 600 millioner dollar til sine egne adresser. Selv om angriperen til slutt returnerte midlene, understreket hendelsen potensialet for katastrofale tap. Hacket ble tilskrevet en feil i logikken til den smarte kontrakten.
• Nomad Bridge-hacket (august 2022): En sårbarhet i Nomad-broen tillot brukere å ta ut midler som ikke tilhørte dem, noe som resulterte i et tap på nesten 200 millioner dollar. Problemet stammet fra en feilaktig initialiseringsprosess som gjorde det enkelt for hvem som helst å forfalske transaksjonsgodkjenninger.

Lærdommer:

• Nøkkelhåndtering er avgjørende: Sikker lagring og håndtering av private nøkler er overordnet viktig. Lommebøker med flere signaturer, maskinvaresikkerhetsmoduler (HSM) og robuste tilgangskontroller er essensielt.
• Revisjoner av smarte kontrakter er obligatorisk: Grundig revisjon av smarte kontrakter av uavhengige sikkerhetseksperter kan identifisere sårbarheter før de blir utnyttet.
• Desentralisering øker sikkerheten: Mer desentraliserte valideringsprosesser reduserer risikoen for et enkelt feilpunkt.
• Overvåking og hendelsesrespons er vitalt: Implementering av robuste overvåkingssystemer og en veldefinert hendelsesresponsplan kan bidra til å oppdage og redusere angrep raskt.
• Risikodiversifisering er viktig: Brukere bør være klar over risikoene forbundet med krysskjede-broer og diversifisere sine eiendeler over flere broer for å minimere potensielle tap.

Strategier for å forbedre brosikkerheten

For å redusere risikoene forbundet med krysskjede-broer, kan flere sikkerhetsstrategier implementeres:

1. Formell verifisering

Formell verifisering innebærer bruk av matematiske teknikker for å bevise korrektheten til koden i smarte kontrakter. Dette kan bidra til å identifisere sårbarheter som kan bli oversett av tradisjonelle testmetoder.

2. Bug bounty-programmer

Bug bounty-programmer insentiverer sikkerhetsforskere til å finne og rapportere sårbarheter i broens kode. Dette kan gi et verdifullt lag med sikkerhetstesting utover interne revisjoner.

3. Flerpartsberegning (MPC)

MPC lar flere parter i fellesskap beregne en funksjon uten å avsløre sine individuelle input. Dette kan brukes til å sikre de private nøklene som brukes av broen, noe som gjør det vanskeligere for angripere å kompromittere dem.

4. Terskelsignaturer

Terskelsignaturer krever at et visst antall parter signerer en transaksjon før den kan utføres. Dette kan bidra til å forhindre enkle feilpunkter og gjøre det vanskeligere for angripere å stjele midler fra broen.

5. Ratenivåbegrensning

Ratenivåbegrensning begrenser mengden midler som kan overføres gjennom broen innenfor en gitt tidsramme. Dette kan bidra til å begrense skaden forårsaket av et angrep og gi tid til å respondere på hendelsen.

6. Sikkerhetsbrytere

Sikkerhetsbrytere er mekanismer som automatisk stanser broens operasjoner hvis mistenkelig aktivitet oppdages. Dette kan forhindre ytterligere tap og la teamet undersøke problemet.

7. Forbedret orakelsikkerhet

Å forbedre sikkerheten til orakler er avgjørende for å forhindre orakelmanipulasjonsangrep. Dette kan innebære bruk av flere uavhengige orakler, implementering av datavalideringskontroller og bruk av kryptografiske teknikker for å verifisere integriteten til dataene.

8. Økonomiske sikkerhetstiltak

Å styrke den økonomiske sikkerheten til broen kan innebære å øke innsatskravene for validatorer, implementere straffer (slashing) for ondsinnet atferd, og designe insentivmekanismer som belønner ærlig atferd.

9. Åpenhet og revisjon

Å fremme åpenhet og gjennomføre regelmessige sikkerhetsrevisjoner kan bidra til å bygge tillit til broen og identifisere potensielle sårbarheter. Dette inkluderer å gjøre broens kode offentlig tilgjengelig, publisere revisjonsrapporter og gi klar dokumentasjon om dens drift.

10. Regelmessige sikkerhetsoppdateringer

Broer bør gjennomgå konstante oppdateringer for å sikre at de har de nyeste sikkerhetsoppdateringene. Regelmessige sikkerhetsgjennomganger bør også gjennomføres.

Fremtiden for krysskjede-sikkerhet

Fremtiden for krysskjede-sikkerhet avhenger av kontinuerlig innovasjon og samarbeid innen blokkjede-miljøet. Flere lovende trender dukker opp:

• Nullkunnskapsbevis: Nullkunnskapsbevis lar en part bevise overfor en annen at en påstand er sann uten å avsløre noen informasjon utover gyldigheten av selve påstanden. Denne teknologien kan brukes til å skape sikrere og mer private krysskjede-overføringer.
• Sikker flerpartsberegning (MPC): MPC muliggjør at flere parter i fellesskap kan beregne en funksjon uten å avsløre sine individuelle input. Dette kan brukes til å sikre de private nøklene som brukes av brooperatører, noe som gjør dem mindre sårbare for angrep.
• Føderert læring: Føderert læring lar flere parter trene en maskinlæringsmodell uten å dele dataene sine. Dette kan brukes til å forbedre nøyaktigheten og påliteligheten til orakler som brukes av krysskjede-broer.
• Lag-0 interoperabilitetsprotokoller: Lag-0-protokoller, som Polkadot og Cosmos, gir et grunnleggende lag for interoperabilitet, slik at forskjellige blokkjeder kan koble seg til og kommunisere med hverandre lettere.
• Standardisering: Utvikling av bransjeomfattende standarder for krysskjede-protokoller kan bidra til å forbedre interoperabilitet og sikkerhet.

Konklusjon

Krysskjede-protokoller er essensielle for å realisere det fulle potensialet til blokkjedeteknologi. De muliggjør interoperabilitet mellom forskjellige blokkjeder, slik at brukere får tilgang til et bredere spekter av applikasjoner og tjenester. Imidlertid utgjør disse protokollene også betydelige sikkerhetsutfordringer som må løses for å forhindre ytterligere angrep og beskytte brukernes midler.

Ved å implementere robuste sikkerhetstiltak, fremme åpenhet og fostre samarbeid innen blokkjede-miljøet, kan vi bygge sikrere og mer pålitelige krysskjede-broer som vil bane vei for en mer sammenkoblet og desentralisert fremtid.

Ansvarsfraskrivelse: Dette blogginnlegget er kun til informasjonsformål og skal ikke betraktes som finansiell rådgivning eller investeringsråd. Informasjonen som gis er basert på forfatterens forståelse og tolkning av den nåværende tilstanden til krysskjede-teknologi og sikkerhet. Gjør alltid din egen research og rådfør deg med en kvalifisert profesjonell før du tar noen investeringsbeslutninger.