Protokoll över flera blockkedjor: En djupdykning i brosäkerhet

Blockkedjeekosystemet, trots att det är revolutionerande, står inför ett betydande hinder: fragmentering. Olika blockkedjor fungerar i silos, vilket gör det svårt att överföra tillgångar och data mellan dem. Protokoll över flera blockkedjor, ofta kallade blockkedjebryggor, syftar till att lösa detta problem genom att möjliggöra interoperabilitet mellan olika blockkedjor. Dessa bryggor har dock blivit primära mål för attacker, vilket belyser den kritiska vikten av brosäkerhet.

Vad är protokoll över flera blockkedjor?

Protokoll över flera blockkedjor underlättar överföringen av tillgångar och data mellan två eller flera separata blockkedjenätverk. De fungerar i huvudsak som en bro, vilket gör det möjligt för användare att interagera med olika blockkedjeekosystem utan att behöva förlita sig på centraliserade börser.

Huvudfunktioner för protokoll över flera blockkedjor:

• Överföring av tillgångar: Flytta tokens eller andra digitala tillgångar från en blockkedja till en annan. Till exempel att flytta Ethereum-baserade tokens till Binance Smart Chain.
• Dataöverföring: Dela data mellan blockkedjor. Detta kan innebära att överföra information om transaktioner, tillstånd i smarta kontrakt eller till och med orakeldata.
• Interoperabilitet för smarta kontrakt: Låta smarta kontrakt på olika blockkedjor interagera med varandra.

Typer av bryggor över flera blockkedjor

Bryggor över flera blockkedjor finns i olika former, var och en med sina egna säkerhetsmässiga avvägningar:

• Centraliserade bryggor: Dessa bryggor förlitar sig på en central enhet för att hantera överföringen av tillgångar. Även om de ofta är snabbare och billigare, utgör de en enskild felpunkt och är sårbara för attacker och censur. Se det som en traditionell bank som underlättar internationella överföringar; banken själv blir förtroendeankaret.
• Federerade bryggor: Federerade bryggor använder en grupp validerare för att övervaka transaktioner. Detta minskar risken jämfört med centraliserade bryggor men utgör fortfarande en potentiell attackvektor om en majoritet av validerarna komprometteras.
• Atomiska byten (Atomic Swaps): Atomiska byten möjliggör direkt peer-to-peer-utbyte av tillgångar mellan två blockkedjor utan behov av en betrodd mellanhand. De förlitar sig på en kryptografisk teknik som kallas Hashed Timelock Contracts (HTLCs) för att säkerställa att båda parter antingen slutför utbytet eller att ingen av dem gör det.
• Lättklientreläer: Lättklientreläer innebär att man kör lättklienter av käll- och destinationsblockkedjorna på varandra. Detta gör att bryggan självständigt kan verifiera giltigheten av transaktioner över kedjorna utan att förlita sig på externa validerare.
• Lås-och-skapa/bränn-och-skapa-bryggor: Detta är en av de vanligaste typerna av bryggor. När tillgångar överförs från en blockkedja till en annan låses de på källkedjan och en motsvarande representation av tillgången skapas (mintas) på destinationskedjan. När tillgången flyttas tillbaka bränns den skapade tillgången och den ursprungliga tillgången låses upp.
• Optimistiska bryggor: Dessa bryggor antar att transaktioner är giltiga om inte motsatsen bevisas. De involverar vanligtvis en utmaningsperiod under vilken vem som helst kan skicka in ett bedrägeribevis om de anser att en transaktion är ogiltig.

Säkerhetsutmaningarna med bryggor över flera blockkedjor

Trots sin potential medför bryggor över flera blockkedjor betydande säkerhetsutmaningar som har lett till avsevärda ekonomiska förluster. Dessa utmaningar härrör från den inneboende komplexiteten i att överbrygga olika blockkedjeekosystem och de sårbarheter som uppstår från denna komplexitet.

1. Sårbarheter i smarta kontrakt

Många bryggor över flera blockkedjor förlitar sig på smarta kontrakt för att hantera låsning och skapande av tillgångar. Dessa smarta kontrakt, som all annan programvara, är mottagliga för buggar och sårbarheter som kan utnyttjas av angripare. Vanliga sårbarheter i smarta kontrakt inkluderar:

• Reentrancy-attacker: En angripare kan rekursivt anropa en funktion i ett smart kontrakt innan den föregående exekveringen har slutförts, vilket potentiellt kan tömma kontraktet på medel.
• Heltalsspill (Integer Overflow/Underflow): Dessa sårbarheter uppstår när aritmetiska operationer resulterar i värden som överstiger det maximala eller understiger det minimala representerbara värdet, vilket leder till oväntat beteende.
• Logikfel: Brister i designen eller implementeringen av logiken i det smarta kontraktet kan tillåta angripare att manipulera systemet och stjäla medel. Till exempel felaktig hantering av skapande (minting) eller bränning av tokens.
• Orakelmanipulation: Vissa bryggor förlitar sig på externa dataflöden (orakel) för att bestämma tillståndet på de blockkedjor de ansluter till. Om en angripare kan manipulera dessa orakel kan de lura bryggan att behandla bedrägliga transaktioner.

Exempel: Den ökända DAO-attacken mot Ethereum 2016 var ett utmärkt exempel på en reentrancy-attack som utnyttjade en sårbarhet i DAO:s smarta kontrakt, vilket ledde till stölden av Ether till ett värde av miljontals dollar. Även om det inte strikt var en bro, belyser det risken med sårbarheter i smarta kontrakt.

2. Skillnader i konsensusmekanismer

Olika blockkedjor använder olika konsensusmekanismer, såsom Proof-of-Work (PoW) eller Proof-of-Stake (PoS). Att överbrygga dessa olika mekanismer kan medföra säkerhetsrisker.

• Dubbelspendering-attacker: En angripare kan försöka spendera samma tillgångar två gånger på olika blockkedjor genom att utnyttja skillnader i bekräftelsetider eller konsensusregler.
• 51%-attacker: På Proof-of-Work-blockkedjor kan en angripare som kontrollerar mer än 50% av nätverkets beräkningskraft (hashing power) potentiellt manipulera blockkedjan och reversera transaktioner. Detta kan användas för att stjäla tillgångar från en bro.
• Finalitetsproblem: Olika blockkedjor har olika finalitetstider, vilket avser den tid det tar för en transaktion att betraktas som oåterkallelig. Att överbrygga kedjor med mycket olika finalitetstider kan skapa möjligheter för angripare att utnyttja fördröjningen.

3. Risker med nyckelhantering

Många bryggor över flera blockkedjor förlitar sig på plånböcker med flera signaturer (multi-signature wallets) eller andra scheman för nyckelhantering för att säkra de tillgångar som överförs. Om de privata nycklarna som kontrollerar dessa plånböcker komprometteras kan angripare stjäla de medel som innehas av bron.

• Läckage av privata nycklar: Oavsiktlig exponering av privata nycklar på grund av dåliga säkerhetsrutiner eller insiderhot.
• Komprometterad nyckelförvaring: Angripare som får tillgång till privata nycklar genom nätfiskeattacker (phishing), skadlig programvara eller fysisk stöld.
• Otillräcklig nyckeldistribution: Om de privata nycklarna inte är tillräckligt fördelade mellan flera parter kan en enda komprometterad part kontrollera hela bron.

Exempel: Flera attacker har inträffat där privata nycklar som används för att driva blockkedjebryggor har komprometterats, vilket har lett till betydande förluster. Dessa incidenter understryker ofta vikten av robusta rutiner för nyckelhantering och säkra hårdvarusäkerhetsmoduler (HSM).

4. Sårbarheter i orakel

Många bryggor använder orakel för att tillhandahålla data från den verkliga världen eller information om tillståndet på andra blockkedjor. Om dessa orakel komprometteras eller manipuleras kan angripare använda dem för att lura bron att behandla bedrägliga transaktioner.

• Datamanipulation: Angripare som matar in falsk data i oraklet, vilket får det att rapportera felaktig information om tillgångspriser, transaktionsstatus eller annan relevant data.
• Sybil-attacker: En angripare som skapar flera falska identiteter för att påverka oraklets konsensus och manipulera dess utdata.
• Beroende av centraliserade orakel: Centraliserade orakel utgör en enskild felpunkt och kan enkelt manipuleras eller stängas ner.

Exempel: Om en bro förlitar sig på ett orakel för att bestämma priset på en tillgång på en annan blockkedja, kan en angripare manipulera oraklet att rapportera ett falskt pris, vilket gör det möjligt för dem att köpa tillgången billigt på en kedja och sälja den till ett högre pris på den andra kedjan.

5. Problem med ekonomiska incitament

De ekonomiska incitamenten för brooperatörer och validerare kan också påverka systemets säkerhet. Om belöningarna för ärligt beteende inte är tillräckligt höga, eller om straffen för skadligt beteende inte är tillräckligt stränga, kan det skapa incitament för angripare att utnyttja bron.

• Mutattacker: Angripare som mutar validerare att samarbeta och godkänna bedrägliga transaktioner.
• Otillräckliga insatskrav (staking): Om det insatsbelopp som krävs för att bli validerare är för lågt, gör det det lättare för angripare att få kontroll över bron.
• Brist på transparens: En brist på transparens i brons verksamhet kan göra det svårt att upptäcka och förhindra skadligt beteende.

6. Regulatorisk och juridisk osäkerhet

Det regulatoriska och juridiska landskapet kring protokoll över flera blockkedjor är fortfarande under utveckling. Denna osäkerhet kan skapa utmaningar för brooperatörer och användare, och den kan också göra det svårare att upprätthålla säkerhetsåtgärder.

• Brist på tydliga regleringar: Avsaknaden av tydliga regleringar kan göra det svårt för brooperatörer att följa lagkrav och kan också skapa möjligheter för olaglig verksamhet.
• Jurisdiktionsproblem: Protokoll över flera blockkedjor involverar ofta flera jurisdiktioner, vilket kan göra det utmanande att avgöra vilka lagar som gäller och hur de ska tillämpas.
• Potential för penningtvätt: Protokoll över flera blockkedjor kan användas för att underlätta penningtvätt och annan olaglig verksamhet, vilket kan dra till sig tillsynsmyndigheternas uppmärksamhet.

Nyliga broattacker och lärdomarna från dem

De sårbarheter som beskrivits ovan har manifesterats i ett flertal broattacker, vilket har resulterat i betydande ekonomiska förluster för användare. Att granska dessa incidenter ger värdefulla lärdomar för att förbättra brosäkerheten.

• Ronin Bridge-attacken (mars 2022): Angripare stal kryptovaluta till ett värde av över 600 miljoner dollar genom att kompromettera de privata nycklarna till validerare på Ronin Network, en sidokedja som används för spelet Axie Infinity. Detta belyser vikten av robust nyckelhantering och decentraliserad validering.
• Wormhole-attacken (februari 2022): En angripare utnyttjade en sårbarhet i Wormhole-bron, som ansluter Ethereum och Solana, för att skapa (minta) 120 000 wrapped ETH-tokens utan att låsa motsvarande belopp på Ethereum-sidan. Denna sårbarhet var relaterad till felaktig validering av guardian-signaturer. Förlusten uppgick till över 320 miljoner dollar.
• Poly Network-attacken (augusti 2021): En angripare utnyttjade en sårbarhet i Poly Network-bron för att överföra kryptovaluta till ett värde av över 600 miljoner dollar till sina egna adresser. Även om angriparen så småningom lämnade tillbaka medlen, underströk incidenten potentialen för katastrofala förluster. Attacken tillskrevs en brist i logiken för det smarta kontraktet.
• Nomad Bridge-attacken (augusti 2022): En sårbarhet i Nomad-bron tillät användare att ta ut medel som inte tillhörde dem, vilket resulterade i en förlust på nästan 200 miljoner dollar. Problemet berodde på en felaktig initialiseringsprocess som gjorde det enkelt för vem som helst att förfalska transaktionsgodkännanden.

Lärdomar:

• Nyckelhantering är avgörande: Att säkert lagra och hantera privata nycklar är av största vikt. Plånböcker med flera signaturer, hårdvarusäkerhetsmoduler (HSM) och robusta åtkomstkontroller är avgörande.
• Granskningar av smarta kontrakt är obligatoriska: Att noggrant granska smarta kontrakt av oberoende säkerhetsexperter kan identifiera sårbarheter innan de utnyttjas.
• Decentralisering ökar säkerheten: Mer decentraliserade valideringsprocesser minskar risken för en enskild felpunkt.
• Övervakning och incidenthantering är avgörande: Att implementera robusta övervakningssystem och ha en väldefinierad incidenthanteringsplan kan hjälpa till att snabbt upptäcka och mildra attacker.
• Riskdiversifiering är viktigt: Användare bör vara medvetna om riskerna med bryggor över flera blockkedjor och diversifiera sina tillgångar över flera bryggor för att minimera potentiella förluster.

Strategier för att förbättra brosäkerhet

För att mildra riskerna förknippade med bryggor över flera blockkedjor kan flera säkerhetsstrategier implementeras:

1. Formell verifiering

Formell verifiering innebär att man använder matematiska tekniker för att bevisa korrektheten hos koden i ett smart kontrakt. Detta kan hjälpa till att identifiera sårbarheter som kan missas av traditionella testmetoder.

2. Bug bounty-program

Bug bounty-program uppmuntrar säkerhetsforskare att hitta och rapportera sårbarheter i brons kod. Detta kan ge ett värdefullt lager av säkerhetstestning utöver interna granskningar.

3. Multi-Party Computation (MPC)

MPC gör det möjligt för flera parter att gemensamt beräkna en funktion utan att avslöja sina individuella indata. Detta kan användas för att säkra de privata nycklar som används av bron, vilket gör det svårare för angripare att kompromettera dem.

4. Tröskelsignaturer

Tröskelsignaturer kräver att ett visst antal parter signerar en transaktion innan den kan utföras. Detta kan hjälpa till att förhindra enskilda felpunkter och göra det svårare för angripare att stjäla medel från bron.

5. Hastighetsbegränsning (Rate Limiting)

Hastighetsbegränsning begränsar mängden medel som kan överföras via bron inom en given tidsram. Detta kan hjälpa till att begränsa skadan som orsakas av en attack och ge tid att svara på incidenten.

6. Säkringsbrytare (Circuit Breakers)

Säkringsbrytare är mekanismer som automatiskt stoppar brons verksamhet om misstänkt aktivitet upptäcks. Detta kan förhindra ytterligare förluster och låta teamet undersöka problemet.

7. Förbättrad orakelsäkerhet

Att förbättra säkerheten för orakel är avgörande för att förhindra orakelmanipulationsattacker. Detta kan innebära att man använder flera oberoende orakel, implementerar datavalideringskontroller och använder kryptografiska tekniker för att verifiera datans integritet.

8. Ekonomiska säkerhetsåtgärder

Att stärka brons ekonomiska säkerhet kan innebära att öka insatskraven för validerare, implementera bestraffningar (slashing) för skadligt beteende och utforma incitamentsmekanismer som belönar ärligt beteende.

9. Transparens och granskning

Att främja transparens och genomföra regelbundna säkerhetsgranskningar kan hjälpa till att bygga förtroende för bron och identifiera potentiella sårbarheter. Detta inkluderar att göra brons kod offentligt tillgänglig, publicera granskningsrapporter och tillhandahålla tydlig dokumentation om dess verksamhet.

10. Regelbundna säkerhetsuppdateringar

Bryggor bör genomgå ständiga uppdateringar för att säkerställa att de har de senaste säkerhetspatcharna. Regelbundna säkerhetsöversyner bör också genomföras.

Framtiden för säkerhet över flera blockkedjor

Framtiden för säkerhet över flera blockkedjor beror på kontinuerlig innovation och samarbete inom blockkedjegemenskapen. Flera lovande trender växer fram:

• Nollkunskapsbevis (Zero-Knowledge Proofs): Nollkunskapsbevis tillåter en part att bevisa för en annan att ett påstående är sant utan att avslöja någon information utöver giltigheten av själva påståendet. Denna teknik kan användas för att skapa säkrare och mer privata överföringar över flera kedjor.
• Säker flerpartsberäkning (Secure Multi-Party Computation, MPC): MPC gör det möjligt för flera parter att gemensamt beräkna en funktion utan att avslöja sina individuella indata. Detta kan användas för att säkra de privata nycklar som används av brooperatörer, vilket gör dem mindre sårbara för attacker.
• Federerad inlärning: Federerad inlärning tillåter flera parter att träna en maskininlärningsmodell utan att dela sina data. Detta kan användas för att förbättra noggrannheten och tillförlitligheten hos orakel som används av bryggor över flera blockkedjor.
• Interoperabilitetsprotokoll på lager-0: Lager-0-protokoll, som Polkadot och Cosmos, utgör ett grundläggande lager för interoperabilitet, vilket gör det möjligt för olika blockkedjor att ansluta och kommunicera med varandra enklare.
• Standardisering: Att utveckla branschomfattande standarder för protokoll över flera blockkedjor kan bidra till att förbättra interoperabilitet och säkerhet.

Slutsats

Protokoll över flera blockkedjor är avgörande för att förverkliga den fulla potentialen hos blockkedjetekniken. De möjliggör interoperabilitet mellan olika blockkedjor, vilket ger användare tillgång till ett bredare utbud av applikationer och tjänster. Dessa protokoll medför dock också betydande säkerhetsutmaningar som måste åtgärdas för att förhindra ytterligare attacker och skydda användarnas medel.

Genom att implementera robusta säkerhetsåtgärder, främja transparens och främja samarbete inom blockkedjegemenskapen kan vi bygga säkrare och mer tillförlitliga bryggor över flera blockkedjor som kommer att bana väg för en mer sammankopplad och decentraliserad framtid.

Ansvarsfriskrivning: Detta blogginlägg är endast i informationssyfte och ska inte betraktas som finansiell rådgivning eller investeringsrådgivning. Informationen som tillhandahålls baseras på författarens förståelse och tolkning av den nuvarande statusen för teknik och säkerhet över flera blockkedjor. Gör alltid din egen efterforskning och rådfråga en kvalificerad expert innan du fattar några investeringsbeslut.