Medverižni protokoli: Poglobljen vpogled v varnost mostov

Ekosistem blockchaina, čeprav revolucionaren, se sooča s pomembno oviro: fragmentacijo. Različne verige blokov delujejo v silosih, kar otežuje prenos sredstev in podatkov med njimi. Medverižni protokoli, pogosto imenovani tudi blockchain mostovi, si prizadevajo rešiti to težavo z omogočanjem interoperabilnosti med različnimi verigami blokov. Vendar so ti mostovi postali glavne tarče napadov, kar poudarja ključni pomen varnosti mostov.

Kaj so medverižni protokoli?

Medverižni protokoli omogočajo prenos sredstev in podatkov med dvema ali več ločenimi omrežji blockchain. V bistvu delujejo kot most, ki uporabnikom omogoča interakcijo z različnimi ekosistemi blockchaina, ne da bi se morali zanašati na centralizirane borze.

Ključne funkcionalnosti medverižnih protokolov:

• Prenos sredstev: Premikanje žetonov ali drugih digitalnih sredstev z ene verige blokov na drugo. Na primer, premikanje žetonov, ki temeljijo na Ethereumu, na Binance Smart Chain.
• Prenos podatkov: Deljenje podatkov med verigami blokov. To lahko vključuje prenos informacij o transakcijah, stanjih pametnih pogodb ali celo podatkov iz orakljev.
• Interoperabilnost pametnih pogodb: Omogočanje medsebojne interakcije pametnih pogodb na različnih verigah blokov.

Vrste medverižnih mostov

Medverižni mostovi obstajajo v različnih oblikah, vsaka s svojimi varnostnimi kompromisi:

• Centralizirani mostovi: Ti mostovi se za upravljanje prenosa sredstev zanašajo na osrednji subjekt. Čeprav so pogosto hitrejši in cenejši, predstavljajo enotno točko odpovedi in so ranljivi za napade in cenzuro. Predstavljajte si jih kot tradicionalno banko, ki omogoča mednarodne prenose; banka sama postane sidro zaupanja.
• Federativni mostovi: Federativni mostovi za nadzor transakcij uporabljajo skupino validatorjev. To zmanjšuje tveganje v primerjavi s centraliziranimi mostovi, vendar še vedno predstavlja potencialni vektor napada, če je večina validatorjev ogroženih.
• Atomske zamenjave: Atomske zamenjave omogočajo neposredno izmenjavo sredstev med dvema verigama blokov brez potrebe po zaupanja vrednem posredniku. Zanašajo se na kriptografsko tehniko, imenovano Hashed Timelock pogodbe (HTLC), da zagotovijo, da obe strani bodisi zaključita izmenjavo bodisi nobena.
• Releji lahkih odjemalcev: Releji lahkih odjemalcev vključujejo izvajanje lahkih odjemalcev izvorne in ciljne verige blokov drug na drugem. To omogoča mostu, da neodvisno preveri veljavnost medverižnih transakcij, ne da bi se zanašal na zunanje validatorje.
• Mostovi z zaklepanjem in kovanjem/sežiganjem in kovanjem: To je ena najpogostejših vrst mostov. Ko se sredstva prenesejo z ene verige blokov na drugo, so zaklenjena na izvorni verigi, na ciljni verigi pa se skuje ustrezna predstavitev sredstva. Ko se sredstvo premakne nazaj, se skovano sredstvo sežge, originalno sredstvo pa odklene.
• Optimistični mostovi: Ti mostovi predpostavljajo, da so transakcije veljavne, razen če se dokaže nasprotno. Običajno vključujejo obdobje izziva, med katerim lahko kdorkoli predloži dokazilo o goljufiji, če meni, da je transakcija neveljavna.

Varnostni izzivi medverižnih mostov

Kljub svojemu potencialu medverižni mostovi predstavljajo pomembne varnostne izzive, ki so pripeljali do znatnih finančnih izgub. Ti izzivi izhajajo iz inherentne zapletenosti premostitve različnih ekosistemov blockchaina in ranljivosti, ki iz teh zapletenosti izhajajo.

1. Ranljivosti pametnih pogodb

Mnogi medverižni mostovi se za upravljanje zaklepanja in kovanja sredstev zanašajo na pametne pogodbe. Te pametne pogodbe so, kot vsaka programska oprema, dovzetne za hrošče in ranljivosti, ki jih lahko napadalci izkoristijo. Pogoste ranljivosti pametnih pogodb vključujejo:

• Napadi ponovnega vstopa (Reentrancy Attacks): Napadalec lahko rekurzivno kliče funkcijo pametne pogodbe, preden se prejšnja izvedba konča, kar lahko privede do izčrpanja sredstev iz pogodbe.
• Celotnoštevilski preliv/podliv (Integer Overflow/Underflow): Te ranljivosti se pojavijo, ko aritmetične operacije povzročijo vrednosti, ki presegajo največjo ali padejo pod najmanjšo predstavljivo vrednost, kar vodi v nepričakovano obnašanje.
• Logične napake: Pomanjkljivosti v zasnovi ali implementaciji logike pametne pogodbe lahko napadalcem omogočijo manipulacijo sistema in krajo sredstev. Na primer, nepravilno ravnanje s kovanjem ali sežiganjem žetonov.
• Manipulacija z oraklji: Nekateri mostovi se zanašajo na zunanje vire podatkov (oraklje) za določanje stanja verig blokov, ki jih povezujejo. Če napadalec lahko manipulira s temi oraklji, lahko preslepi most, da obdela goljufive transakcije.

Primer: Zloglasni vdor v DAO na Ethereumu leta 2016 je bil odličen primer napada ponovnega vstopa, ki je izkoristil ranljivost v pametni pogodbi DAO, kar je pripeljalo do kraje Etherja v vrednosti več milijonov dolarjev. Čeprav ne gre strogo za most, to poudarja tveganje ranljivosti pametnih pogodb.

2. Razlike v mehanizmih soglasja

Različne verige blokov uporabljajo različne mehanizme soglasja, kot sta dokazilo o delu (Proof-of-Work, PoW) ali dokazilo o deležu (Proof-of-Stake, PoS). Premostitev teh različnih mehanizmov lahko prinese varnostna tveganja.

• Napadi dvojne porabe: Napadalec bi lahko poskušal porabiti ista sredstva dvakrat na različnih verigah blokov z izkoriščanjem razlik v časih potrditve ali pravilih soglasja.
• Napadi 51 %: Na verigah blokov z dokazilom o delu lahko napadalec, ki nadzoruje več kot 50 % računske moči omrežja, potencialno manipulira z verigo blokov in razveljavi transakcije. To se lahko uporabi za krajo sredstev z mostu.
• Težave s končnostjo (Finality): Različne verige blokov imajo različne čase končnosti, kar se nanaša na čas, ki je potreben, da se transakcija šteje za nepreklicno. Premostitev verig z zelo različnimi časi končnosti lahko ustvari priložnosti za napadalce, da izkoristijo zamudo.

3. Tveganja upravljanja s ključi

Mnogi medverižni mostovi se za zavarovanje prenesenih sredstev zanašajo na denarnice z več podpisi (multi-signature) ali druge sheme upravljanja s ključi. Če so zasebni ključi, ki nadzorujejo te denarnice, ogroženi, lahko napadalci ukradejo sredstva, ki jih hrani most.

• Uhajanje zasebnih ključev: Nenamerno razkritje zasebnih ključev zaradi slabih varnostnih praks ali notranjih groženj.
• Ogrožena hramba ključev: Napadalci pridobijo dostop do zasebnih ključev z napadi z lažnim predstavljanjem (phishing), zlonamerno programsko opremo ali fizično krajo.
• Nezadostna porazdelitev ključev: Če zasebni ključi niso ustrezno porazdeljeni med več strank, lahko ena sama ogrožena stranka nadzoruje celoten most.

Primer: Zgodilo se je več napadov, kjer so bili ogroženi zasebni ključi, ki se uporabljajo za delovanje blockchain mostov, kar je privedlo do znatnih izgub. Ti incidenti pogosto poudarjajo pomen robustnih praks upravljanja s ključi in varnih strojnih varnostnih modulov (HSM).

4. Ranljivosti orakljev

Mnogi mostovi uporabljajo oraklje za zagotavljanje podatkov iz resničnega sveta ali informacij o stanju drugih verig blokov. Če so ti oraklji ogroženi ali manipulirani, jih lahko napadalci uporabijo za preslepitev mostu, da obdela goljufive transakcije.

• Manipulacija s podatki: Napadalci vnašajo lažne podatke v orakelj, zaradi česar ta poroča o napačnih informacijah o cenah sredstev, statusih transakcij ali drugih pomembnih podatkih.
• Napadi Sybil: Napadalec ustvari več lažnih identitet, da vpliva na soglasje oraklja in manipulira z njegovim izhodom.
• Zanašanje na centralizirane oraklje: Centralizirani oraklji predstavljajo enotno točko odpovedi in jih je mogoče zlahka manipulirati ali zaustaviti.

Primer: Če se most zanaša na orakelj za določanje cene sredstva na drugi verigi blokov, bi napadalec lahko manipuliral z orakljem, da poroča o lažni ceni, kar bi mu omogočilo, da sredstvo poceni kupi na eni verigi in ga po višji ceni proda na drugi verigi.

5. Težave z ekonomskimi spodbudami

Ekonomske spodbude upravljavcev in validatorjev mostov lahko vplivajo tudi na varnost sistema. Če nagrade za pošteno vedenje niso dovolj visoke ali če kazni za zlonamerno vedenje niso dovolj stroge, lahko to ustvari spodbude za napadalce, da izkoristijo most.

• Napadi s podkupovanjem: Napadalci podkupujejo validatorje, da se dogovorijo in odobrijo goljufive transakcije.
• Nezadostne zahteve za vlaganje (Staking): Če je znesek vložka, potrebnega za postati validator, prenizek, to napadalcem olajša pridobitev nadzora nad mostom.
• Pomanjkanje preglednosti: Pomanjkanje preglednosti pri delovanju mostu lahko oteži odkrivanje in preprečevanje zlonamernega vedenja.

6. Regulativna in pravna negotovost

Regulativno in pravno okolje, ki obdaja medverižne protokole, se še vedno razvija. Ta negotovost lahko ustvari izzive za upravljavce in uporabnike mostov, prav tako pa lahko oteži uveljavljanje varnostnih ukrepov.

• Pomanjkanje jasnih predpisov: Odsotnost jasnih predpisov lahko upravljavcem mostov oteži skladnost z zakonskimi zahtevami in lahko ustvari priložnosti za nezakonite dejavnosti.
• Jurisdikcijske težave: Medverižni protokoli pogosto vključujejo več jurisdikcij, kar lahko oteži določanje, kateri zakoni se uporabljajo in kako jih uveljaviti.
• Možnost pranja denarja: Medverižni protokoli se lahko uporabljajo za omogočanje pranja denarja in drugih nezakonitih dejavnosti, kar lahko pritegne pozornost regulatorjev.

Nedavni vdori v mostove in njihove lekcije

Zgoraj opisane ranljivosti so se pokazale v številnih vdorih v mostove, kar je uporabnikom povzročilo znatne finančne izgube. Preučevanje teh incidentov ponuja dragocene lekcije za izboljšanje varnosti mostov.

• Vdor v Ronin Bridge (marec 2022): Napadalci so ukradli kriptovalute v vrednosti več kot 600 milijonov dolarjev tako, da so ogrozili zasebne ključe validatorjev v omrežju Ronin, stranski verigi, ki se uporablja za igro Axie Infinity. To poudarja pomen robustnega upravljanja s ključi in decentralizirane validacije.
• Vdor v Wormhole (februar 2022): Napadalec je izkoristil ranljivost v mostu Wormhole, ki povezuje Ethereum in Solano, da je skoval 120.000 ovitih ETH žetonov, ne da bi zaklenil ustrezen znesek na strani Ethereuma. Ta ranljivost je bila povezana z nepravilnim preverjanjem podpisov varuhov. Izguba je znašala več kot 320 milijonov dolarjev.
• Vdor v Poly Network (avgust 2021): Napadalec je izkoristil ranljivost v mostu Poly Network in na svoje naslove prenesel kriptovalute v vrednosti več kot 600 milijonov dolarjev. Čeprav je napadalec na koncu vrnil sredstva, je incident poudaril potencial za katastrofalne izgube. Vdor je bil pripisan napaki v logiki pametne pogodbe.
• Vdor v Nomad Bridge (avgust 2022): Ranljivost v mostu Nomad je uporabnikom omogočila dvig sredstev, ki jim niso pripadala, kar je povzročilo izgubo v višini skoraj 200 milijonov dolarjev. Težava je izvirala iz pomanjkljivega postopka inicializacije, ki je vsakomur omogočil enostavno ponarejanje odobritev transakcij.

Naučene lekcije:

• Upravljanje s ključi je ključnega pomena: Varno shranjevanje in upravljanje zasebnih ključev je najpomembnejše. Denarnice z več podpisi, strojni varnostni moduli (HSM) in robusten nadzor dostopa so bistveni.
• Revizije pametnih pogodb so obvezne: Temeljito preverjanje pametnih pogodb s strani neodvisnih varnostnih strokovnjakov lahko odkrije ranljivosti, preden so izkoriščene.
• Decentralizacija izboljšuje varnost: Bolj decentralizirani postopki validacije zmanjšujejo tveganje enotne točke odpovedi.
• Nadzor in odzivanje na incidente sta vitalnega pomena: Vzpostavitev robustnih sistemov za nadzor in dobro opredeljen načrt za odzivanje na incidente lahko pomagata hitro odkriti in ublažiti napade.
• Diverzifikacija tveganj je pomembna: Uporabniki se morajo zavedati tveganj, povezanih z medverižnimi mostovi, in razpršiti svoja sredstva med več mostov, da zmanjšajo morebitne izgube.

Strategije za izboljšanje varnosti mostov

Za zmanjšanje tveganj, povezanih z medverižnimi mostovi, je mogoče uvesti več varnostnih strategij:

1. Formalna verifikacija

Formalna verifikacija vključuje uporabo matematičnih tehnik za dokazovanje pravilnosti kode pametne pogodbe. To lahko pomaga odkriti ranljivosti, ki bi jih tradicionalne metode testiranja lahko spregledale.

2. Programi za nagrajevanje odkritih hroščev (Bug Bounty)

Programi za nagrajevanje odkritih hroščev spodbujajo varnostne raziskovalce, da najdejo in poročajo o ranljivostih v kodi mostu. To lahko zagotovi dragoceno raven varnostnega testiranja poleg notranjih revizij.

3. Večstransko računanje (MPC)

MPC omogoča več strankam, da skupaj izračunajo funkcijo, ne da bi razkrile svoje posamezne vnose. To se lahko uporabi za zavarovanje zasebnih ključev, ki jih uporablja most, kar napadalcem oteži njihovo ogrožanje.

4. Pragovni podpisi (Threshold Signatures)

Pragovni podpisi zahtevajo, da določeno število strank podpiše transakcijo, preden se lahko izvrši. To lahko pomaga preprečiti enotne točke odpovedi in napadalcem oteži krajo sredstev z mostu.

5. Omejevanje hitrosti (Rate Limiting)

Omejevanje hitrosti omejuje količino sredstev, ki se lahko prenesejo skozi most v določenem časovnem okviru. To lahko pomaga omejiti škodo, ki jo povzroči napad, in zagotovi čas za odziv na incident.

6. Varnostna stikala (Circuit Breakers)

Varnostna stikala so mehanizmi, ki samodejno zaustavijo delovanje mostu, če se zazna sumljiva dejavnost. To lahko prepreči nadaljnje izgube in ekipi omogoči preiskavo težave.

7. Izboljšana varnost orakljev

Izboljšanje varnosti orakljev je ključnega pomena za preprečevanje napadov z manipulacijo orakljev. To lahko vključuje uporabo več neodvisnih orakljev, izvajanje preverjanj veljavnosti podatkov in uporabo kriptografskih tehnik za preverjanje celovitosti podatkov.

8. Ekonomski varnostni ukrepi

Krepitev ekonomske varnosti mostu lahko vključuje povečanje zahtev za vlaganje (staking) za validatorje, uvedbo kazni (slashing) za zlonamerno vedenje in oblikovanje mehanizmov spodbud, ki nagrajujejo pošteno vedenje.

9. Preglednost in revidiranje

Spodbujanje preglednosti in izvajanje rednih varnostnih revizij lahko pomaga graditi zaupanje v most in odkrivati potencialne ranljivosti. To vključuje javno dostopnost kode mostu, objavljanje poročil o revizijah in zagotavljanje jasne dokumentacije o njegovem delovanju.

10. Redne varnostne posodobitve

Mostovi bi morali biti podvrženi nenehnim posodobitvam, da se zagotovi, da imajo najnovejše varnostne popravke. Prav tako bi bilo treba izvajati redne varnostne preglede.

Prihodnost medverižne varnosti

Prihodnost medverižne varnosti je odvisna od nenehnih inovacij in sodelovanja znotraj skupnosti blockchaina. Pojavlja se več obetavnih trendov:

• Dokazila brez znanja (Zero-Knowledge Proofs): Dokazila brez znanja omogočajo eni stranki, da drugi dokaže, da je izjava resnična, ne da bi razkrila kakršne koli informacije razen veljavnosti same izjave. Ta tehnologija se lahko uporablja za ustvarjanje bolj varnih in zasebnih medverižnih prenosov.
• Varno večstransko računanje (Secure Multi-Party Computation, MPC): MPC omogoča več strankam, da skupaj izračunajo funkcijo, ne da bi razkrile svoje posamezne vnose. To se lahko uporablja za zavarovanje zasebnih ključev, ki jih uporabljajo upravljavci mostov, kar jih naredi manj ranljive za napade.
• Federativno učenje: Federativno učenje omogoča več strankam, da usposobijo model strojnega učenja, ne da bi si delile svoje podatke. To se lahko uporablja za izboljšanje natančnosti in zanesljivosti orakljev, ki jih uporabljajo medverižni mostovi.
• Interoperabilnostni protokoli plasti 0 (Layer-0): Protokoli plasti 0, kot sta Polkadot in Cosmos, zagotavljajo temeljno plast za interoperabilnost, kar različnim verigam blokov omogoča lažje povezovanje in medsebojno komunikacijo.
• Standardizacija: Razvoj panožnih standardov za medverižne protokole lahko pomaga izboljšati interoperabilnost in varnost.

Zaključek

Medverižni protokoli so ključni za uresničitev polnega potenciala tehnologije blockchain. Omogočajo interoperabilnost med različnimi verigami blokov, kar uporabnikom omogoča dostop do širšega nabora aplikacij in storitev. Vendar pa ti protokoli predstavljajo tudi pomembne varnostne izzive, ki jih je treba obravnavati, da se preprečijo nadaljnji napadi in zaščitijo sredstva uporabnikov.

Z izvajanjem robustnih varnostnih ukrepov, spodbujanjem preglednosti in krepitvijo sodelovanja znotraj skupnosti blockchaina lahko zgradimo bolj varne in zanesljive medverižne mostove, ki bodo tlakovali pot v bolj povezano in decentralizirano prihodnost.

Zavrnitev odgovornosti: Ta objava v blogu je zgolj informativne narave in se ne sme šteti za finančni ali naložbeni nasvet. Podane informacije temeljijo na avtorjevem razumevanju in interpretaciji trenutnega stanja medverižne tehnologije in varnosti. Pred sprejemanjem kakršnih koli naložbenih odločitev vedno opravite lastno raziskavo in se posvetujte s kvalificiranim strokovnjakom.