Безопасность блокчейна: защита децентрализованного будущего
Благодаря своей децентрализованной и неизменной системе реестров технология блокчейна оказала революционное влияние на многие отрасли. Его приложения варьируются от криптовалют до управления цепочками поставок, от децентрализованных финансов до систем голосования.
Однако растущая популярность блокчейна также привлекла внимание киберпреступников и привела ко многим случаям мошенничества путем атак на блокчейн. Согласно статистике , в период с января по ноябрь 2022 года хакерам удалось украсть криптовалюту на сумму 4,3 миллиарда долларов, что на 37 процентов больше, чем в предыдущем году.
Итак, в этой статье мы рассмотрим ключевые принципы и лучшие практики защиты блокчейнов от потенциальных угроз.
Типы атак и их решения
Атака 51% происходит, когда злоумышленник получает контроль над более чем 50% вычислительной мощности сети блокчейна, что позволяет ему манипулировать транзакциями и даже дважды тратить монеты. Этот вектор атаки нацелен на блокчейны с доказательством работы (PoW) , где вычислительная мощность определяет консенсус.
Успешная атака 51% может иметь серьезные последствия для сети блокчейн. Злоумышленник может отменить транзакции, сделав их недействительными, или создать новые транзакции, фактически дважды потратив свои монеты. Эти действия ослабляют целостность блокчейна и уменьшают доверие пользователей к системе.
Решение: чтобы противостоять 51% атак, сети блокчейнов могут использовать различные механизмы и стратегии. Один из подходов заключается в увеличении общей вычислительной мощности сети за счет привлечения большего числа узлов к участию в процессе достижения консенсуса. Более крупной и распределенной сетью труднее манипулировать.
Другое решение заключается в реализации механизма консенсуса с несколькими алгоритмами . Вместо того, чтобы полагаться исключительно на PoW, сети блокчейнов могут включать дополнительные алгоритмы, которые увеличивают стоимость и сложность проведения атаки 51%. Диверсифицируя механизм консенсуса, сеть становится более устойчивой к манипуляциям.
2) Уязвимости смарт-контрактов
Смарт-контракты — это самоисполняющиеся контракты с предопределенными правилами и условиями. Эти контракты работают на блокчейне, обеспечивая децентрализованные приложения (DApps) и автоматизированное взаимодействие между сторонами. Однако ошибки кодирования или уязвимости в смарт-контрактах могут привести к катастрофическим последствиям.
Мошенники часто используют эти уязвимости, чтобы манипулировать результатами смарт-контрактов или извлекать средства из плохо написанных контрактов. Эти атаки привели к значительным финансовым потерям и нанесли ущерб репутации блокчейн-проектов.
Решение. Аудит смарт-контрактов — важный шаг в выявлении и устранении уязвимостей. Разработчики и организации блокчейна могут обратиться за помощью к экспертам по безопасности, которые специализируются на проверке кода смарт-контракта на наличие потенциальных недостатков.
Помимо аудита, разработчики должны следовать передовым методам написания смарт-контрактов. Это включает в себя использование хорошо зарекомендовавших себя библиотек и фреймворков, проведение всестороннего тестирования и использование методов формальной проверки для математического доказательства правильности логики контракта.
3) DDoS-атаки
Распределенные атаки типа «отказ в обслуживании» (DDoS) являются распространенной угрозой для блокчейн-сетей. При DDoS-атаке злоумышленники перегружают ресурсы сети, заливая ее огромным объемом поддельных запросов. В результате законным пользователям отказывают в доступе к сети, а нормальная работа нарушается.
DDoS-атаки представляют значительный риск для сетей блокчейнов, поскольку они могут поставить под угрозу стабильность сети и привести к временному или длительному простою. Это не только мешает работе пользователя, но и открывает возможности для других типов атак.
Решение. Для защиты от DDoS-атак сети блокчейнов могут развертывать надежные службы смягчения последствий DDoS-атак . Эти сервисы используют передовые алгоритмы для выявления и фильтрации вредоносного трафика, позволяя законным запросам беспрепятственно достигать сети.
Кроме того, сети блокчейнов должны использовать масштабируемую инфраструктуру для обработки внезапных всплесков трафика. Распределяя сетевые ресурсы по нескольким узлам и центрам обработки данных, можно свести к минимуму воздействие DDoS-атаки, обеспечив постоянную доступность и функциональность.
4) Атаки Sybil
При атаке Sybil мошенники создают несколько фальшивых идентификаторов или узлов, чтобы получить контроль над значительной частью сети. Эта манипуляция может привести к искаженному консенсусу и поставить под угрозу целостность блокчейна.
В децентрализованных сетях проверка личности затруднена, что облегчает злоумышленникам создание большого количества фальшивых удостоверений и влияние на процесс консенсуса. Это подрывает децентрализованный характер блокчейна и позволяет злоумышленникам осуществлять неправомерный контроль.
Решение: для предотвращения атак Sybil требуется реализация децентрализованных протоколов идентификации . В то время как полная анонимность является фундаментальным аспектом некоторых блокчейн-проектов, другим может потребоваться определенная проверка личности для участия в процессе консенсуса.
Механизмы Proof-of-stake (PoS) также могут использоваться для противодействия атакам Sybil. В PoS вероятность того, что вас выберут для проверки транзакций, прямо пропорциональна количеству монет, которые узел хранит и «стоит» в сети. Такой подход стимулирует честное поведение, поскольку узел со значительной долей с меньшей вероятностью будет заниматься злонамеренными действиями, которые могут поставить под угрозу ценность его активов.
5) Вредоносное ПО и фишинг
Пользователи блокчейна подвержены традиционным киберугрозам, таким как вредоносное ПО и фишинговые атаки. Эта тактика обманом заставляет людей раскрывать конфиденциальную информацию и получать несанкционированный доступ к закрытым ключам или кошелькам.
Фишинговые атаки часто включают мошеннические веб-сайты или электронные письма, которые имитируют законные службы блокчейна. Ничего не подозревающие пользователи могут неосознанно предоставить свои закрытые ключи или учетные данные для входа, что дает злоумышленникам контроль над своими активами.
Решение: информирование пользователей о передовых методах обеспечения безопасности необходимо для борьбы с вредоносными программами и фишинговыми атаками. Поставщики услуг блокчейна должны активно общаться со своими пользователями, предупреждая их о потенциальных угрозах и давая рекомендации по мерам предосторожности.
Аппаратные кошельки — еще одно эффективное решение для защиты пользователей от атак вредоносных программ. Эти физические устройства надежно хранят закрытые ключи в автономном режиме, снижая риск воздействия вредоносного программного обеспечения на компьютер или мобильное устройство пользователя.
Более того, реализация многофакторной аутентификации (MFA) добавляет дополнительный уровень безопасности учетным записям пользователей. MFA требует, чтобы пользователи предоставили несколько форм идентификации, прежде чем получить доступ к своим учетным записям, что значительно усложняет злоумышленникам получение несанкционированного доступа.
6) Внутренние угрозы
Внутренние угрозы представляют собой серьезную проблему для блокчейн-проектов и организаций. Злоумышленники с привилегированным доступом к сети блокчейна или команде разработчиков могут использовать свое положение для взлома системы, кражи конфиденциальных данных или незаконного присвоения средств.
Блокчейн-проекты часто включают сплоченное сообщество разработчиков, участников и заинтересованных сторон. Хотя это способствует сотрудничеству и инновациям, это также создает возможности для внутренних атак, если не будут приняты надлежащие меры безопасности.
Решение. Для устранения внутренних угроз требуется сочетание технических и организационных мер.
Тщательная проверка биографических данных сотрудников и участников перед предоставлением им доступа к конфиденциальной информации может помочь выявить потенциальные риски на раннем этапе. Кроме того, организациям следует создать систему сдержек и противовесов, гарантирующую, что ни один человек не имеет беспрепятственной власти над критическими процессами.
Регулярный мониторинг сетевой активности и журналов доступа может помочь выявить подозрительное поведение и потенциальные признаки внутренних угроз. Это включает в себя анализ шаблонов входа в систему, истории транзакций и других сетевых действий на предмет любых ненормальных действий.
Заключение
Если вам нужна помощь с разработкой смарт-контрактов или аудитом уже существующих, мы всегда открыты для новых проектов и готовы взяться за вашу задачу. Наша цель — обеспечить вас надежными и безопасными решениями, которые удовлетворят ваши потребности. Пожалуйста, свяжитесь со нами, чтобы обсудить возможные варианты сотрудничества. Более подробная информация на нашем сайте.
БЕСПЛАТНАЯ МЕТОДИЧКА ПО NFT 2023. Для этого переходим сюда
С любовью, Ваш телеграмм канал «NFT БРИХАZПАТИ».
Виды хакерских атак на криптосервисы
В своих обзорах команда ШАРД постоянно рассказывает о хакерских атаках злоумышленников, которые, используя уязвимости в коде смарт-контрактов различных блокчейн проектов, получают доступ к ним и выводят средства пользователей. Более подробно о наиболее крупных хакерских атаках за последние 3 года читайте в нашем материале. В данной статье более подробно разберем наиболее распространенные типы хакерских атак в блокчейн сетях и построенных на их основе криптовалютных сервисах и проектах, разберемся, на что нацелены современные хакеры, и дадим рекомендации, как обезопасить себя от злоумышленников.
Следует отметить, что несмотря на то, что в самой технологии блокчейн предусмотрены средства криптографической защиты передаваемых данных, сети распределенных вычислений также подвержены хакерским атакам и взломам. Большую роль также играет и человеческий фактор, который всецело используют преступники.
В зависимости от участия человека в схемах хакерских атак с использованием криптовалюты взломы условно можно разделить на 3 типа.
- Удаленная атака или эксплоит– один из самых распространенных способов хакерской атаки, предполагающий внедрение вредоносного кода в инфраструктуру жертвы. Примером такой атаки являются различные вирусы-шифровальщики, например, Deadbolt, которые шифруют информацию на компьютере жертвы и вымогают выкуп в криптовалюте за ее расшифровку.Эксплоит– это также и взломы смарт-контрактов отдельных монет, поиск уязвимостей в его коде и с использованием этого управление смарт-контрактом и, соответственно, ценой монеты в своих интересах. Примеры таких атак: практически все взломы DeFi протоколов.Объединяющим фактором для таких типов атак является то, что в процессе взлома злоумышленники взаимодействуют с криптовалютной инфраструктурой жертв, обходя возможные системы защиты, без непосредственного контакта с «жертвами атаки».
- Атака с клиентской стороны – этот тип атаки предполагает активное взаимодействие с жертвой атаки, побуждая его перейти по фишинговой ссылке либо на нужный ресурс, связанный со скамом. При общении с жертвой злоумышленники пользуются достижениями социальной инженерии, создают вымышленных персонажей, знакомятся с жертвой и проводят планомерную обработку «клиента», в результате которой последний сам передает злоумышленникам информацию необходимую, например, для перевода средств с его кошелька.
- «Человек посередине» — тип атаки, связанный с перехватом и подменой сообщений между ничего не подозревающими «жертвами», в ходе которой злоумышленник могут получить необходимую информацию для вывода средств с кошелька жертвы.
Для криптовалютных взломов характерно, что в 70 % случаях это эксплоит уязвимости, в 29 % случаях — атака с клиентской стороны и 1% атак по типу «Человек посередине». Конечно, возможно сочетание и комбинирование нескольких типов в одном взломе.
Типы хакерских атак по видам криптосервисов:
Развитие криптовалют, совершенствование механизмов консенсуса (механизм подтверждения транзакций в блокчейне), например, в сети Ethereum (более подробно читайте в нашем материале), повлияло на типы хакерских атак, которые были популярны несколько лет назад. Общий тренд – смена атак от связанных с получением доступа к механизму консенсуса к атакам на смарт-контракты DeFi протоколов, а также на блокчейн мосты, позволяющие пользователям взаимодействовать с различными блокчейнами.
Атаки на DeFi протоколы
Атака с манипуляцией ценой активов – Выделяют 3 типа таких атак:
«Фронтран» — отслеживание в мемпуле целевой транзакции, совершаемой на децентрализованной бирже и попытка отправить транзакцию, которая будет подтверждена раньше нее. «Бэкран» — использует для получения дохода не будущую сделку, а уже проведенную. «Сэндвич» — это сочетание фронтрана и бэкрана, при котором целевая транзакция окружается своими транзакциями с обеих сторон. Примером атаки с манипуляцией цены актива служит хакерская атака, произошедшая в октябре 2022 года с DeFi-платформой Mango Markets, когда злоумышленник, используя манипуляции с ценой нативного токена MNGO, получил и впоследствии вывел криптовалюту на сумму около $116 млн.
Манипуляция оракулами – самая распространённая атака в DeFi-пространстве. В данном случае злоумышленники манипулируют данными о ценах активов на децентрализованных биржах (DEX), таких как Uniswap. Если подверженная манипуляции биржа используется DeFi-платформой как единственный источник цен, злоумышленники могут купить или продать определённый актив на этой платформе дешевле или дороже справедливой рыночной цены. Но такие манипуляции ценой монет требуют определённых вложений, поэтому хакеры чаще используют мгновенные займы.
Использование механизма мгновенных займов (flashloan) предполагает получение злоумышленником займа из протокола DeFi, расходование полученных монет и их возврат в рамках одной транзакции смарт-контракта. Поскольку весь займ происходит за одну транзакцию, злоумышленнику даже не нужно вносить залог за операцию, и он не несет никаких затрат. Другими словами, любой может получить мгновенный займ без залога, просто покрыв соответствующие комиссии. Это самый распространенный способ атаки на протокол DeFi. Одним из последних примеров такого типа атаки является протокол DeFi Platypus, который в феврале 2023 года лишился криптовалюты на $8.5 млн.
Технические атаки — взломы смарт-контрактов с использованием уязвимостей в коде. То есть фактически злоумышленники пользуются ошибками в смарт-контракте протокола DeFi. Примером такой атаки может служить, например, взлом в декабре 2021 года протокола MonoX Finance, когда хакеры воспользовались ошибкой в смарт-контракте проекта и вывели криптовалюту на сумму $31 млн.
Атака повторного входа – ее смысл заключается в том, что хакер перехватывает данные о транзакции и использует их для совершения платежей в свою пользу, меняя в них данные о получателе и сумму перевода. Атака позволяет хакеру работать с протоколом так, будто у него есть огромный залог, и выводить из контракта больше монет, чем он может получить в реальности. Смарт-контракты не должны отправлять больше денег, чем в них заключено. Однако, воспользовавшись «повторным входом», хакеры фактически могут превратить смарт-контракт в плохо запрограммированный банкомат. Примером такой атаки служит протокол Grim Finance, который подвергся атаке в декабре 2021 года, злоумышленник использовал контракт протокола через пять циклов повторного входа, что позволило подделать пять дополнительных депозитов в хранилище, пока платформа обрабатывала первый депозит, и вывести криптовалюту почти на $30 млн.
Атаки на блокчейн мосты
Блокчейн мосты — это протоколы, связывающие несколько блокчейнов. И хотя сами блокчейны защищены шифрованием, их соединение создает очень хрупкую систему, которую крайне сложно защитить. В связи с чем мосты стали центром устремлений хакеров, и тенденции их взломов за последний год только подтверждают это.
Большую часть атак на блокчейн мосты составляют технические атаки, связанные с несовершенством в коде и протоколах мостов. Например, использование уязвимости в системе подтверждения заморозки токенов на одном блокчейне с последующим выпуском токенов на другом. Такой тип взлома использовался в феврале 2022 года злоумышленниками при атаке на мост Wormhole, в результате которой удалось вывести криптовалюты почти на $323 млн.
Атаки на блокчейн сети
Одной из актуальных проблем криптовалютных проектов является повторная трата средств. Суть двойного расходования средств заключается в осуществлении повторных транзакций одного и того же цифрового актива. Это становится возможным, если возникает несоответствие между доступной суммой цифровых денег и записью их расходов в блокчейне. В связи с тем, что проведение транзакций в блокчейн сети занимает определенное время, у мошенников появляется шанс потратить одну и ту же сумму в разных направлениях.
Можно выделить несколько видов атак, результатом которых станет реализация двойного расходования активов:
Атака 51% — атака заключается в получении злоумышленником более 50% хэшрейта в блокчейнах, использующих Proof-of-Work (на ней работает сеть Bitcoin, Monero), или 50% монет в блокчейнах, использующих Proof-of-Stake (на нем работает Ethereum и все его токены). Чем больший процент контроля удастся получить злоумышленнику, тем быстрее и успешнее будет атака. Имея преимущество перед остальными майнерами или валидаторами, злоумышленник может создать альтернативную цепочку блоков и перезаписать некоторое количество последних блоков с нужными ему транзакциями.
Примером такой атаки был взлом сети криптовалюты Bitcoin SV в августе 2021 года. Атака затмения – подключение жертвы к заранее подготовленной группе узлов для трансляции ложного состояния блокчейна. В блокчейне атаку затмения можно использовать, чтобы создать иллюзию подтверждения транзакции и подсунуть получателю перевод с «двойной тратой».
Атака «Финни» — тип атаки осуществим только в том случае, если продавец принимает непроверенные транзакции или проводит проверку с задержкой хотя бы несколько секунд. Такая атака может быть, если атакующий занимается майнингом и контролирует содержимое блоков.
Гоночная атака – данный тип атаки возможен только в случае приема неподтвержденных транзакций. Используя два разных устройства, хакер отправляет одну и ту же монету двум разным получателям. Если один из получателей без ожидания подтверждения блока принимает ее, то позже в процессе майнинга она будет отклонена. Для того чтобы «гоночная атака» не имела возможности быть проведенной, получателю необходимо дождаться хотя бы одного подтверждения.
Атака одного подтверждения иногда носит название Vector76. Суть атаки состоит в том, что отменена может быть даже та транзакция, которая была подтверждена один раз. От этой атаки можно защититься, отключив входящие соединения и подключаясь только к хорошо связанным узлам (well-connected nodes).
Атака грубой силы заключается в том, что сторона сделки проводит транзакции только после нескольких подтверждений, при этом располагая высокой мощностью оборудования, злоумышленник может осуществить атаку «грубой силы». Он отправляет платеж, не прекращая проверку блоков, в которые будет включен перевод. В то время как принимающая сторона проверяет перевод — хакер разветвляет цепь. Чем больше подтверждений найдет злоумышленник, тем вероятнее он сможет вернуть свои монеты обратно. К примеру, в случае Р2Р торговли злоумышленник таким образом завладеет средствами жертвы, лишь имитируя транзакцию со своей стороны. Однако это достаточно редкий вид атаки.
Таким образом, самым распространенным методом двойных трат является создание эффекта отсутствия транзакций в цепочке блоков. Такая возможность зачастую возникает в результате целенаправленного нарушения работы блокчейн сети или возникновения ошибки в коде проекта. Текущее развитие блокчейн-технологий и систем защиты от взломов минимизирует риск реализации двойной траты, но не исключает его полностью, особенно в небольших проектах.
Рекомендации по безопасности для пользователей и владельцев криптосервисов для снижения вероятности хакерских атак:
Понятно, что полностью обезопасить себя от всех угроз взлома невозможно, однако уделять внимание безопасности проекта необходимо. Для криптопроектов хорошей практикой является создание системы информационной безопасности проекта и найм опытной команды, которая будет поддерживать необходимый уровень защиты, проводить аудит кода смарт-контракта, пентестинг системы и оперативно реагировать на возникающие угрозы. Другой вопрос, что держать в штате такую команду — дорогое удовольствие, и не каждый проект, особенно на начальном этапе, готов за это платить. В случае ограниченности затрат на безопасность мы бы рекомендовали пройти независимый аудит смарт-контракта в известных организациях в области информационной безопасности (Certik, Blaize, Hacken, SlowMist, Chainsulting) и, возможно, прибегать к помощи сообщества либо белых хакеров, как пентестеров, которые получат вознаграждение при выявлении уязвимости в Вашем проекте.
Частным лицам и держателям криптовалюты следует диверсифицировать риски, не держать все средства в одном проекте, особенно DeFi, по возможности изучать документацию проектов, куда планируете вложить средства, стараться выбирать более крупные проекты, поскольку шансов на возмещение потерь при взломе небольшого криптопроекта практически нет. И общее правило — быть предельно осторожными и внимательными при работе с криптовалютными инструментами и проверять риски адресов через платформу по безопасности цифровых активов ШАРД.
Обо всех случаях, связанных с конкретными адресами криптовалюты и рассматриваемыми рисками Вы можете сообщить на сайте в разделе «Сообщить о подозрительном адресе», чтобы уберечь других пользователей от рисков взаимодействия с такими адресами и их владельцами.
Команда ШАРД
Платформа по безопасности цифровых активов ШАРД:
Как взламывают блокчейн и криптовалюты: 6 успешных атак «51 процента»
Одна из главных угроз информационной безопасности для криптовалют, созданных на технологии блокчейна – это так называемые атаки 51%. Они позволяют злоумышленникам контролировать сеть и проходящие в ней транзакции. В 2018 году жертвами такой атаки стали шесть криптовалютных проектов.
Что такое «атака 51%»
Криптовалюты основаны на блокчейн-сетях, то есть распределенных реестрах, хранящих информацию обо всех когда-либо совершенных транзакциях в блоках. Работу этих реестрах поддерживают майнеры – они занимаются подтверждением транзакций, генерацией новых блоков и добавлением их в блокчейн. За эту работу им полагается вознаграждение в криптовалюте.
В сетях, основанных на алгоритме консенсуса PoW (Proof-of-Work), для добавления нового блока майнерам нужно проводить сложные вычисления, чтобы доказать совершение работы. Тот, кому удается решить задачу первым, получает вознаграждение. Чем больше у майнера вычислительных мощностей, тем выше вероятность решить задачу первым.
Такая важность вычислительных мощностей делает возможным проведением атаки 51%. Ее суть заключается в том, что несколько майнеров со значительными вычислительными мощностями (хешрейтом), могут получить «контрольный пакет» в сети, то есть у них оказывется больше всех хешрейта. В результате они могут создавать блоки по своему усмотрению, манипулировать двусторонними операциями, не подтверждать транзакции – это отрывает возможность для многократной траты одних и тех же денег (double spending).
В текущем году жертвами такой атаки стали шесть известных криптовалютных проектов.
Electroneum
Проект подвергся атаке в апреле 2018 года. Этот альткоин был запущен на базе алгоритма CryptoNight. После атаки разработчикам удалось повысить уровень безопасности проекта.
Monacoin
Популярная в Японии криптовалюта была атакована в мае текущего года. На момент атаки проект использовал алгоритм Lyra2Rev2. Злоумышленникам удалось его взломать, ущерб от их действий был оценен в $90 000.
Bitcoin Gold
Монета Bitcoin Gold была атакована дважды – в первый раз 16 мая, а затем три дня спустя. В результате ущерб со превысил $18 млн, а криптовалютные биржи начали исключать Bitcoin Gold из листинга.
Verge
Взломщикам удалось использовать алгоритм Lyra2Re для атаки на сеть криптовалюты Verge. В результате было похищено около $1,4 млн.
Litecoin Cash
В конце мая под атакой оказалась сеть монеты Litecoin Cash. При этом разработчикам удалось довольно быстро с ней справиться, что предотвратило масштабные потери.
ZenCash
В начале июня произошла еще одна атака «51 процента» – на этот раз жертвой стала сеть ZenCash. Злоумышленнику удалось захватить контроль над сетью на несколько часов. В результате ему удалось дважды потратить криптовалюты на $30 000.
Как защититься
Технология распределенных реестров, яркий пример которой — блокчейн, постепенно реализуется в различных секторах экономики, в том числе в органах государственной власти. На рост интереса к блокчейну влияет в том числе и миф о его защищенности. Считается, что раз она построена на базе сложных криптоалгоритмов, то дополнительных мер по обеспечению безопасности не требуется.
Атаки вроде описанных выше, показывают, что проблемы безопасности существуют и в случае блокчейна. Это значит, что всем, кто решит использовать эту технологию, нужно будет задуматься об обеспечении информационной безопасности.
В четверг, 11 октября в 14:00 заместитель директора по развитию бизнеса в России Иван Мелехин в ходе бесплатного вебинара расскажет о безопасности блокчейна. На вебинаре будут подробно рассмотрены устройство блокчейна, его компоненты и присущие им риски и угрозы. Также Иван приведет примеры реальных инцидентов и уязвимостей, обнаруженных в ходе работ по анализу защищенности, проводимых исследовательским центром Positive Technologies.
Вебинар будет интересен руководителям подразделений ИТ и ИБ, которые рассматривают возможность применения блокчейна в своей организации, руководителям проектов и специалистам, отвечающим за внедрение блокчейна.
- криптовалюты
- блокчейн
- информационная безопасность
- атака 51%
- Блог компании Positive Technologies
- Информационная безопасность
- Криптовалюты
Что угрожает блокчейн-сетям: рассматриваем атаки и способы защиты
Любая сеть может быть атакована, и блокчейн — не исключение. Однако угрозы для распределенных реестров отличаются от угроз для обычных компьютерных сетей: в большинстве случаев злоумышленники стараются манипулировать процессом достижения консенсуса, чтобы изменить вносимую в реестр информацию.
В этой статье мы разберем основные угрозы для блокчейнов с механизмом достижения консенсуса PoW и как они предотвращаются.
/ изображение Peter Shanks CC
Чтобы понять, как атакующие могут влиять на системы с принципом защиты Proof-of-Work (например, биткойн), сперва посмотрим, каким образом сеть обеспечивает неизменяемость данных.
Хотя в блокчейне много участников (число узлов в биткойне составляет примерно 11 тыс.), новые блоки с транзакциями добавляются по одному. Чтобы закрепить блок в цепочке, майнеры решают вычислительно сложную задачу. Тот, кто находит ответ первым, получает право добавить информацию о транзакциях пользователей в блокчейн. Майнеры действуют в собственных интересах, поскольку за каждый решенный блок они получают вознаграждение (на сегодняшний день в биткойне оно составляет 12,5 монет).
Решаемая вычислительная задача не просто сложная, её ответ должен удовлетворять определённым условиям, например, необходимо, чтобы формируемый хеш был меньше определенной цели. Поэтому крайне маловероятно, что два майнера найдут решение блока одновременно. Но такая ситуация возможна. В этом случае оба участника сети засылают свои блоки в блокчейн, и цепочка раздваивается — возникает форк.
Далее, сообщество продолжает майнить и добавлять новую информацию к блокчейну. Каждый последующий майнер связывает блок с той цепочкой, которая, по его мнению, будет считаться основной. Со временем становится понятно, какую цепь сообщество посчитало валидной — она выбирается в качестве консенсуса.
В дальнейшем мелкие форки забываются и игнорируются, а любая добавляемая к ним информация подлежит повторной обработке. При этом, если майнер добавляет новый блок к неактивной цепочке, он не получает награды за его решение. Поэтому большинство майнеров игнорируют форки в реестре и поддерживают самую длинную из цепочек.
«Атака 51%» и Double-spending
Это подводит нас к «атаке 51%». Если один (или несколько) участников сети получит большую часть «голосов», то сможет контролировать консенсус и включать в блокчейн только свои данные. Однако даже при получении преимущества в один процент над другой половиной сообщества, очень сложно изменить уже записанную информацию. Злоумышленник может лишь достраивать блоки к нужным ему веткам. Отметим, что реализовать атаку можно и при меньших мощностях (<50%), хотя вероятность успеха в этом случае резко снижается.
Подобные условия позволяют злоумышленнику провести еще одну атаку, известную как «Double-spending»: потратить больше денег, чем у него есть на самом деле. Для этого он создает несколько транзакций с использованием одних и тех же монет. По идее, сеть посчитает лишние транзакции некорректными и отклонит их: майнеры просто не включат их в блок.
Тем не менее, если злоумышленник получает возможность разместить блок, то он может включить в него информацию с double-spending самостоятельно. В этом случае честные майнеры разветвят блокчейн и начнут строить параллельную валидную ветку, игнорируя блок атакующего. Однако, если у последнего в распоряжении оказывается 51% вычислительных мощностей, он сможет повлиять на консенсус и выстроить собственную цепь с «некорректными» транзакциями, которая будет считаться «истинной».
История помнит несколько подобных случаев. Например, блокчейны на базе Ethereum Krypton и Shift стали жертвами атак 51% в августе 2016 года. Тогда злоумышленникам удалось украсть монеты через double-spending. После этого разработчики проектов внедрили дополнительные системы защиты, например, в Krypton увеличили число подтверждений, необходимых для одобрения транзакции, до одной тысячи.
В биткойн-блокчейне используется похожий подход: блок не считается валидным до тех пор, пока к нему не «зацепятся» пять или более блоков, подтверждающих записанные транзакции.
Другой пример: майнинговый пул ghash.io в 2014 году превысил 51% вычислительной мощности биткойн-сети из-за своей популярности. Но тогда сообщество и руководство площадки приняло решение добровольно снизить свою долю в сети и не превышать пороговое значение 39.99% в будущем.
Не имея таких ресурсов, провести атаку double-spending маловероятно. При этом стоит учитывать, что даже в случае успешного её выполнения, выгода может оказаться незначительной. Чаще всего гораздо доходнее заниматься честным майнингом: на наградах за решение блока и комиссиях участник сети может заработать больше.
Вознаграждение за майнинг — это один из сдерживающих факторов для злоумышленников. Помимо него мошенничество ограничивает ориентация майнеров на долгосрочную выгоду (разваливать экосистему ради сиюминутной прибыли, которую при этом будет сложно или невозможно обналичить, попросту не выгодно).
Еще в 2015 году мы писали, что комиссия на транзакции останется главным гарантом обеспечения безопасности биткойн-блокчейна. На сегодняшний день ситуация остается прежней — криптоэкономика в permissionless-блокчейнах продолжает играть очень важную роль. В биткойне, поскольку эмиссия ограничена, рост суммарной комиссии за транзакции представляется единственно возможным способом поддерживать мотивацию майнеров (и заодно безопасность системы).
Этот рост можно обеспечивать как за счет увеличения количества транзакций, так и за счет повышения комиссии за отдельную транзакцию. При этом стоит учитывать, что возможности permissionless-блокчейнов по пропускной способности достаточно ограничены для того, чтобы блокчейн-сеть оставалась децентрализованной (чем больше узлов в сети, тем меньше ее пропускная способность, так как каждый узел должен обрабатывать все транзакции). Поэтому, если поднять пропускную способность до сотен транзакций в секунду, то в сети останутся только узлы, принадлежащие крупным компаниям.
Согласно совместному исследованию Швейцарской высшей технической школы Цюриха и NEC Laboratories, верхний предел составляет несколько десятков транзакций в секунду. К тому же, в биткойне вопрос повышения потенциальной пропускной способности (за счет увеличения максимального размера блока) сильно политизирован.
Все это, опять же, возвращает нас к важности комиссии за транзакции. Есть предположения, что в будущем биткойн-блокчейн начнет использоваться как средство арбитража для эксклюзивных блокчейнов и сайдчейнов и сформирует базовый слой для финансовой системы следующего поколения. В этом случае комиссия за транзакции может быть дополнительно увеличена за счет роста интереса к блокчейн-экосистеме, чтобы сохранить уровень надежности высоким.
Атака Сибиллы
Атака получила свое название в честь клинического случая, описывающего женщину с диссоциативным расстройством личности. По аналогии с этим кейсом, атака Сибиллы подразумевает ситуацию, когда один узел в сети приобретает несколько сущностей.
Атаку Сибиллы впервые описал исследователь из Microsoft Джон Досье (John Douceur). Она основывается на том, что сеть не может достоверно различать физические машины. Принимались попытки разработки механизмов для установления идентичности компьютеров: с помощью сертификационного ПО, IP-адресов, логинов и паролей, однако они не дали эффекта. Друзья могут передавать данные аккаунтов друг другу, а некоторые сервисы предоставляют один IP-адрес для всех своих пользователей.
Вред от атаки Сибиллы проявляется по-разному. Например, с её помощью фальсифицируют интернет-голосования или накручивают рейтинг на Google Page Rank.
В случае блокчейн-решений, атакующий может попытаться заполнить сеть подконтрольными ему клиентами. Это позволяет «проворачивать» следующие схемы:
- Злоумышленник может отказаться передавать и принимать блоки, «отключив» пользователей от сети.
- Возникает опасность «атаки 51%» и double-spending.
- Появляется возможность видеть все транзакции, используя специальные программы.
Другой вариант — обратиться к доверенному сертификационному центру, который будет верифицировать пользователей сети. Однако такой подход не дает 100% результата и требует большое количество сетевых ресурсов. Еще вариант — оценка ресурсов. В этом случае система оценивает размер хранилища, пропускную способность сети и другие параметры хоста и определяет, принадлежат ли собранные данные отдельным компьютерам или одному атакующему компьютеру со множеством «личностей».
В биткойн-блокчейне атаки Сибиллы исключаются путем предъявления требований к генерации блоков. Консенсус Накамото гласит, что способность генерации блоков должна быть пропорциональна вычислительной мощности PoW-механизма. Это обеспечивает надежную криптографическую защиту от атак Сибиллы, потому что злоумышленник может создавать лишь ограниченное количество блоков. Получается, что мошеннику нужно обладать реальной вычислительной мощностью, которую нельзя подделать, что делает подобную атаку невыгодной.
/ изображение Anders Lindman PD
DDoS
DDoS — еще один тип хакерских атак, идея которого заключается в пересылке большого количества похожих запросов. Биткойн имеет встроенную защиту от атак типа «отказ в обслуживании». Например, размер блока ограничен до 1 МБ, чтобы усложнить забивание пулов памяти полных узлов, а размер каждого скрипта не превышает 10 тыс. байт. Также ограничено число проверок подписи, которое может затребовать блок (20 тыс.), и количество мультиподписей (20 ключей максимум).
При этом клиенты биткойна блокируют все подозрительные узлы и транзакции. Например, в последней версии клиента Bitcoin Satoshi добавили функцию для регистрации нестандартных транзакций (больше 100 килобайт). Также при обработке транзакций клиент проверяет, что все выходы являются «не потраченными».
Взлом криптографии
Есть мнение, что квантовые компьютеры в будущем превзойдут по мощности классические системы. Но, как говорит эксперт по квантовым вычислениям из Google Джон Мартинис (John Martinis), человечеству потребуется еще лет десять на создание такого компьютера. Однако этот факт все равно вызывает у криптосообщества беспокойство.
Производительность квантовых систем в определенном спектре задач выше, чем у классических компьютеров. Например, система D-Wave, использующая метод квантового отжига, в 100 миллионов раз быстрее обычных компьютеров.
Одной из задач, которые необходимо учитывать в данном отношении, является проблема факторизации. Квантовые алгоритмы, например, алгоритм Шора, в теории смогут сломать RSA-шифрование и, как следствие, цифровые подписи, используемые в биткойн-сетях.
Поэтому уже сегодня ведется разработка решений, цель которых — помочь криптопроектам устоять под натиском квантовых машин.
Например, Агентство национальной безопасности США в 2015 году анонсировало разработку квантоустойчивых криптографических систем. Криптографы из других контор также работают в этом направлении, например, команда Quantum Resistant Ledger создает блокчейн-систему, устойчивую к «квантовым атакам».
Команда работает над криптографическими алгоритмами, в основе которых лежат хеш-функции. В этом случае закрытые ключи генерируются на базе открытых с помощью сложных криптографических структур, основанных на хеш-функциях. Специалисты стремятся отойти от использования факторизации простых чисел для этой задачи. Таким образом, между ключами появляется более сложная и устойчивая связь, менее уязвимая для алгоритма Шора.
Нам еще предстоит увидеть, насколько успешными будут эти инициативы в будущем. Но потенциально переход на подобные решения позволит исключить проблему «квантовой» угрозы и усилить всю цифровую экосистему в целом.
О другой стороне вопроса — от каких киберугроз защищает блокчейн — мы писали в одном из наших прошлых материалов:
- Дайджест #1: Особенности блокчейн-технологий
- Дайджест #2: О форках в блокчейнах