Was ist Blockchain-Sicherheit?

Die Bedeutung der Blockchain-Sicherheit, liegt darin, dass sie die Vertrauensgrundlage für alle Beteiligten in der gesamten Blockchain-Lieferkette stellt. Ohne zuverlässige öffentliche Sicherheit ist die Integrität eines dezentralen Ledgers gefährdet, was dessen Wert für finanzielle Transaktionen, Supply Chain Management und andere kritische Anwendungen untergräbt.

Bedeutung der Sicherheit in Blockchain-Transaktionen

Sicherheit ist für Blockchain-Transaktionen von größter Bedeutung, da es oft um wertvolle Assets, sensible Informationen oder per Smart Contract festgelegte kritische Vereinbarungen geht. 

Sicherheitsverletzungen können irreversible finanzielle Verluste in Blockchains verursachen, beispielsweise durch fehlerhafte Transaktionen, denn Transaktionen auf einer Blockchain sind endgültig und können nicht einfach rückgängig gemacht oder erstattet werden. Außerdem kann eine beeinträchtigte Sicherheit das öffentliche Vertrauen in ein gesamtes Netzwerk schwächen und zu einer verringerten Adoption sowie einem Verlust des Vertrauens in die Technologie selbst führen. 

Damit Blockchain-Transaktionen als zuverlässiges Basissystem für vertrauensbasierte Tasks fungieren können – insbesondere bei digitalen Geldtransfers oder Identitätsprüfungen –, muss jede Transaktion vor Bedrohungen wie Double Spending, unerlaubtem Zugriff und Datenmanipulierung geschützt werden.

Konsensmechanismus

Konsensmechanismen sind Protokolle, die es allen beteiligten Nodes in einem dezentralen Netzwerk ermöglichen, sich auf einen einzigen, tatsächlichen Zustand des Ledgers zu einigen. Sie sind essenziell, um zu verhindern, dass böswillige Akteure die Blockchain manipulieren. Zwei Standardmechanismen sind:

• Proof of Work (PoW): Bei PoW konkurrieren Miner um die Lösung komplexer Rechenaufgaben. Wer die Aufgabe als erstes löst, fügt den nächsten Block zur Blockchain hinzu und erhält eine Belohnung. Dieser Prozess ist ressourcenintensiv, was es für Angreifer:innen kostspielig macht, die Kontrolle zu erlangen.
• Proof of Stake (PoS): Bei PoS werden Validatoren ausgewählt, um je nach Menge der von ihnen als Sicherheit hinterlegten Kryptowährung neue Blöcke zu erstellen. Dieser Prozess wird als „Staking“ bezeichnet und fördert ehrliches Verhalten, da böswillige Handlungen zum Verlust der gestakten Assets führen können.

Es gibt auch andere Mechanismen, darunter Delegated Proof of Stake (DPoS) und praktische byzantinische Fehlertoleranz (PBFT), die jeweils eigene Vorteile und Sicherheitsüberlegungen mit sich bringen.

User, private Schlüssel und Zugriffsverwaltung

Die Sicherheit eines Blockchain-Netzwerks hängt letztendlich von den Handlungen und der Wachsamkeit der Blockchain-User ab. Dies gilt besonders für intelligentes Verhalten im Umgang mit ihren privaten Schlüsseln und Zugriffskontrolltools.

Private Schlüssel sind alphanumerische Codes, die Eigentum und Kontrolle über Kryptowährungsfonds oder andere Blockchain-Assets gewähren. Sie stellen das wichtigste Element der Benutzersicherheit dar.

• Alleineigentum: Nur der/die Inhaber:in des privaten Blockschlüssels kann auf die zugehörigen Assets und Tools zugreifen.
• Irreversible Transaktionen: Der Verlust eines privaten Schlüssels bedeutet den dauerhaften Verlust des Zugriffs auf die Blockchain, einschließlich potenziell vorhandener Gelder. Wird ein privater Schlüssel gestohlen, können Assets unwiderruflich vom Dieb oder der Diebin übertragen werden.
• Sichere Aufbewahrung: Private Schlüssel müssen sicher aufbewahrt werden – am besten offline in Hardware‑ oder Paper-Wallets, um unbefugten Zugriff zu verhindern.

Zur Zugriffsverwaltung gehört auch, genau festzulegen, wer auf bestimmte Ressourcen innerhalb eines Blockchain-Ökosystems zugreifen kann.

• Multi-Faktor-Authentifizierung (MFA): Die Einrichtung von MFA fügt eine zusätzliche Sicherheitsebene hinzu, da User mehrere Formen der Verifizierung bereitstellen müssen (z. B. ein Passwort und einen Code aus einer mobilen App), bevor sie Zugriff erhalten.
• Rollenbasierte Zugriffssteuerung (RBAC): In manchen Blockchain-Anwendungen können verschiedene User unterschiedliche Zugriffsberechtigungen haben. RBAC stellt sicher, dass User nur Aktionen ausführen können, die für ihre zugewiesenen Rollen relevant sind.

Die Wahl seriöser und sicherer Kryptowährungs-Wallets (ob Software oder Hardware) ist entscheidend, um private Schlüssel zu schützen und den Zugriff auf Gelder zu verwalten. User sollten sich vor Smart-Phishing-Versuchen und betrügerischen Websites in Acht nehmen, die darauf ausgelegt sind, die Anmeldeinformationen zu ihren Blöcken zu stehlen.

Schwachstellen und Exploits von Smart Contracts

Smart Contracts werden in Blockchains zur Automatisierung von Vereinbarungen verwendet, der Vertragscode ist jedoch eine häufige Quelle für Schwachstellen. Ein Fehler im Code kann katastrophale Auswirkungen haben, da die unveränderliche Natur des Vertrags es nahezu unmöglich macht, ihn nach dem Deployment zu reparieren.

Eine berüchtigte Art von Exploit ist der Reentrancy-Angriff, bei dem ein bösartiger Vertrag eine Funktion auf einem verwundbaren Vertrag wiederholt aufruft, bevor dieser seinen Zustand aktualisieren kann, was dazu führt, dass Gelder mehrfach abgezogen werden.

Ein weiteres schwerwiegendes Problem sind Integer-Overflow/Underflow-Angriffe, die auftreten, wenn eine Variable im Code über bzw. unter einem festgelegten Grenzwert liegt. Dies führt zu fehlerhaften Berechnungen, die ausgenutzt werden können, um Assets zu erstellen oder zu stehlen.

Datenschutzverletzungen

Datenschutzverletzungen und Informationsdiebstahl in der Blockchain-Welt treten oft nicht auf Protokollebene auf, sondern an den Punkten, wo die öffentliche Interaktion mit den verwendeten zentralen Diensten stattfindet.

Zentrale Kryptowährungsbörsen, Wallets und dezentrale Finanzplattformen (DeFi) beispielsweise können Single Points of Failure darstellen. Der Mt.‑ Gox-Hack 2014 ist zwar ein frühes Beispiel, fungiert jedoch weiterhin als eindringliche Erinnerung an dieses Risiko.

Mt. Gox war ein zentrales Börsensystem, das einen großen Anteil der weltweiten Bitcoins hielt. Eine Sicherheitsschwachstelle führte zum Diebstahl von Hunderten Millionen US-Dollar an Kryptowährung und letzten Endes zum Zusammenbruch der Börse.

Sichere Programmierpraktiken für Smart Contracts

Da Smart Contracts nach dem Deployment unveränderlich sind, ist das Schreiben von von Anfang an sicherem Code eine unverzichtbare Best Practice. Entwickler:innen müssen nach einem „Security-first“-Mindset arbeiten und Code-Sicherheit über die Geschwindigkeit der Bereitstellung stellen.
Dazu gehört eine strenge Codeprüfung, einschließlich Komponententests, Integrationstests und formaler Verifikation, um die Korrektheit des Codes zu belegen.

Außerdem sollten Entwickler:innen bewährte Best Practices befolgen und zum Beispiel Reentrancy-Angriffe mithilfe des „Checks-Effects-Interactions“-Musters verhindern und auf eine sorgfältige Integer-Arithmetik achten, um Overflow‑ und Underflow-Schwachstellen zu vermeiden.

Nutzeraufklärung und ‑sensibilisierung gegen Phishing

Selbst das technologisch sicherste Blockchain-System ist nur so stark wie sein schwächstes Glied – und das ist oft ein User der Web3-Lösung und Blockchain. Eine beträchtliche Anzahl öffentlicher Sicherheitsvorfälle ist nicht auf Mängel im Blockchain-Protokoll selbst zurückzuführen, sondern auf menschliches Versagen und Social Engineering.

Daher ist Nutzeraufklärung ein kritischer Bestandteil der Blockchain-Sicherheit. User müssen lernen, gängige Betrugsmaschen zu erkennen und zu vermeiden; dies gilt besonders für Phishing-Versuche, bei denen Angreifer:innen sich als andere ausgeben, um User dazu zu bringen, ihre privaten Schlüssel oder Seed-Phrasen preiszugeben. 

Sie müssen verstehen, wie wichtig es ist, niemals ihre privaten Schlüssel weiterzugeben, und welche Risiken das Klicken auf verdächtige Links oder das Herunterladen von nicht verifizierter Software mit sich bringt.

Fortgeschrittene Technologien: Identitätsmanagement und Zero-Knowledge-Proofs

Mit der Weiterentwicklung der Blockchain-Technologie entwickeln sich auch die Technologien weiter, die für deren Schutz verwendet werden. Es entstehen fortschrittliche Identitätsmanagementlösungen, die Datenschutz‑ und Sicherheitsanliegen lösen, indem sie Usern dezentrale Identitäten (DIDs) bereitstellen, die diese unabhängig von einer zentralen Behörde selbst kontrollieren können.

Dieser Vertragsansatz verhindert die Entstehung großer, zentraler Datenbanken mit personenbezogenen Daten, die ein attraktives Ziel für Hacker:innen darstellen.

Darüber hinaus sind Zero-Knowledge-Proofs (ZKPs) ein leistungsstarkes kryptografisches Instrument, mit dem eine Partei einer anderen Partei die Gültigkeit einer Information nachweisen kann, ohne andere Informationen als die Tatsache der Gültigkeit preiszugeben, was ebenfalls zum Schutz vor Angriffen beiträgt.