Czym jest bezpieczeństwo blockchain?

Znaczenie bezpieczeństwa blockchain polega na jego roli jako fundamentu zaufania dla wszystkich uczestników w całym łańcuchu dostaw blockchain. Bez solidnego bezpieczeństwa publicznego integralność zdecentralizowanego rejestru jest zagrożona, co podważa jego wartość dla transakcji finansowych, zarządzania łańcuchem dostaw i innych zastosowań o krytycznym znaczeniu.

Dlaczego bezpieczeństwo ma znaczenie w transakcjach blockchain

Bezpieczeństwo jest kluczowe dla transakcji blockchain, ponieważ często dotyczą one aktywów o wysokiej wartości, wrażliwych informacji lub krytycznych umów zdefiniowanych przez inteligentne kontrakty. 

Naruszenie bezpieczeństwa może prowadzić do nieodwracalnych strat finansowych w blockchainach poprzez złe transakcje, ponieważ w blockchainie są one ostateczne i nie można ich łatwo odwrócić ani cofnąć środków. Ponadto naruszenie bezpieczeństwa może podważyć zaufanie publiczne do całej sieci, która będzie mniej chętnie wdrażana, a sama technologia straci na wiarygodności. 

Aby transakcje blockchain mogły funkcjonować jako niezawodny system, w którym można wykonywać zadania opierające się na zaufaniu, każda transakcja musi być zabezpieczona przed zagrożeniami polegającymi na podwójnym wydatkowaniu, nieautoryzowanym dostępie i użyciu narzędzi do manipulacji danymi. W szczególności odnosi się to do transferów walut cyfrowych czy weryfikacji tożsamości.

Mechanizm konsensusu

Mechanizmy konsensusu to protokoły, które umożliwiają wszystkim węzłom uczestniczącym w zdecentralizowanej sieci uzgodnienie jednego, rzeczywistego stanu księgi. Mają kluczowe znaczenie dla zapobiegania manipulacjom ze strony złośliwych czynników w blockchainie. Dwa standardowe mechanizmy to:

• Proof of Work (PoW): W PoW górnicy rywalizują, aby rozwiązać złożone zagadki obliczeniowe. Pierwszy, który rozwiąże zagadkę, dodaje następny blok do łańcucha i otrzymuje nagrodę. Ten proces potrzebuje wielu zasobów, co oznacza, że uzyskanie nad nim kontroli przez atakujący podmiot jest procesem kosztownym.
• Proof of Stake (PoS): W PoS do tworzenia nowych bloków wybiera się walidatorów na podstawie ilości kryptowaluty, którą „stawiają" (utrzymują jako zabezpieczenie). To motywuje do uczciwego zachowania, ponieważ złośliwe działania mogą prowadzić do utraty stawianych aktywów.

Istnieją inne mechanizmy, takie jak Delegowany dowód stawki (DPoS) i Praktyczna tolerancja błędów bizantyjskich (PBFT), z których każdy ma swoje zalety i w każdym należy wziąć pod uwagę inne kwestie dotyczące bezpieczeństwa.

Użytkownicy, klucze prywatne i zarządzanie dostępem

Bezpieczeństwo sieci blockchain ostatecznie sprowadza się do działań i czujności użytkowników blockchainów, szczególnie w zakresie ostrożności w kwestii kluczy prywatnych i narzędzi zarządzania dostępem.

Klucze prywatne to kody alfanumeryczne, które przyznają własność i kontrolę nad środkami w kryptowalucie lub innymi aktywami blockchaina. Są one najważniejszym komponentem zabezpieczeń użytkownika.

• Wyłączność dysponowania: Tylko posiadacz klucza prywatnego może uzyskać dostęp do powiązanych aktywów i narzędzi oraz dokonać ich transferu.
• Nieodwracalne transakcje: Utrata klucza prywatnego trwale uniemożliwia dostęp do blockchaina, w tym do ewentualnych funduszy. Jeśli klucz prywatny zostanie skradziony, złodziej ma możliwość wykonania nieodwracalnego transferu środków.
• Bezpieczne przechowywanie: Klucze prywatne muszą być przechowywane w sposób bezpieczny, najlepiej offline w portfelach sprzętowych lub papierowych, aby zapobiec nieautoryzowanemu dostępowi.

Zarządzanie dostępem polega na kontrolowaniu, kto może uzyskać dostęp do konkretnych zasobów w ekosystemie blockchain.

• Uwierzytelnianie wieloskładnikowe (MFA): Wdrożenie MFA dodaje dodatkową warstwę bezpieczeństwa, ponieważ wymaga od użytkowników użycia kilku form weryfikacji (np. hasło i kod z aplikacji mobilnej) przed uzyskaniem dostępu.
• Kontrola dostępu oparta na rolach (RBAC): W niektórych aplikacjach blockchain różni użytkownicy mogą mieć różne poziomy uprawnień. Dzięki RBAC użytkownicy mogą wykonywać tylko te działania, które są związane z przypisanymi do nich rolami.

Wybór renomowanych i bezpiecznych portfeli kryptowalutowych (zarówno programowych, jak i sprzętowych) ma fundamentalne znaczenie dla ochrony kluczy prywatnych i zarządzania dostępem do funduszy. Użytkownicy powinni zachować ostrożność wobec prób inteligentnego phishingu i fałszywych stron internetowych zaprojektowanych w celu kradzieży ich danych logowania do blockchaina.

Podatności inteligentnych kontraktów i próby ich wykorzystania

Choć inteligentne kontrakty w blockchainach automatyzują umowy, ich kod kontraktów często jest źródłem podatności. Błąd w kodzie może być wykorzystany z katastrofalnym skutkiem, ponieważ niezmienna natura kontraktu sprawia, że naprawienie go już po wdrożeniu jest prawie niemożliwe.

Jednym z niesławnych typów takich ataków jest re-entrancy, w którym złośliwy kontrakt wielokrotnie wywołuje funkcję w podatnym kontrakcie, zanim ten zdąży zaktualizować swój stan, co prowadzi do wielokrotnego wypłacania funduszy.

Innym krytycznym problemem są ataki przepełnienia/ niedoboru liczb całkowitych, które występują, gdy zmienna w kodzie przekracza zdefiniowany limit lub spada na poziom niższy od niego. To prowadzi do błędnych obliczeń, które mogą być wykorzystane do tworzenia lub kradzieży aktywów.

Naruszenia danych

Naruszenia danych i kradzież informacji w świecie blockchaina często występują nie na poziomie protokołu, ale w punktach publicznej interakcji z usługami scentralizowanymi, z których korzysta system.

Na przykład scentralizowane giełdy kryptowalut, portfele i platformy finansów zdecentralizowanych (DeFi) mogą być pojedynczymi punktami awarii. Mt. Atak Goxa z 2014 roku, choć miał miejsce na wczesnym etapie, pozostaje jednym z symboli tego ryzyka.

Duża część światowych zasobów Bitcoina była przechowywana w scentralizowanym systemie wymiany, a wada w ich zabezpieczeniach doprowadziła do kradzieży setek milionów dolarów w kryptowalutach, co ostatecznie spowodowało upadek giełdy.

Bezpieczne praktyki kodowania dla inteligentnych kontraktów

Ponieważ inteligentne kontrakty po wdrożeniu są niezmienne, pisanie bezpiecznego kodu od samego początku jest niezaprzeczalnie najlepszą praktyką. Podejście „bezpieczeństwo przede wszystkim” ze strony programistów nadaje priorytet kwestii zabezpieczenia kodu, nie szybkości wdrożenia.
Oznacza to między innymi rygorystyczne testowanie, w tym testy jednostkowe, testy integracyjne i formalną weryfikację w celu udowodnienia poprawności kodu.

Programiści powinni również przestrzegać powszechnie uznanych najlepszych praktyk, takich jak zapobieganie atakom re-entrancy poprzez stosowanie wzorca „sprawdzania-efektów-interakcji" oraz staranne zarządzanie arytmetyką liczb całkowitych, co pozwala uniknąć podatności na przepełnienie i niedobory.

Edukacja użytkowników i ich świadomość zagrożenia phishingiem

Nawet najbardziej technologicznie bezpieczny system blockchain jest tak silny jak jego najsłabsze ogniwo, którym często jest użytkownik rozwiązania web3 i łańcucha. Znaczna liczba publicznych incydentów bezpieczeństwa nie wynika z wad w samym protokole blockchain, ale raczej z błędów ludzkich i inżynierii społecznej.

Z tego powodu edukacja użytkowników jest kluczowym elementem bezpieczeństwa blockchain. Użytkowników należy nauczyć rozpoznawania i unikania powszechnych oszustw, szczególnie prób phishingowych, w których napastnicy podszywają się pod kogoś innego, aby oszukać użytkowników i nakłonić ich do ujawnienia kluczy prywatnych lub fraz seed. 

Użytkownicy muszą mieć świadomość, że nigdy nie wolno udostępniać kluczy prywatnych, gdy są używane oraz że klikanie w podejrzane linki lub pobieranie niezweryfikowanego oprogramowania wiąże się z dużym ryzykiem.

Zaawansowane technologie: Zarządzanie tożsamością i dowody wiedzy zerowej

W miarę jak ewoluuje technologia blockchain, rozwijają się również technologie używane do jej zabezpieczania. Opracowuje się zaawansowane rozwiązania zarządzania tożsamością, które pozwalają wyeliminować problemy dotyczące prywatności oraz bezpieczeństwa i oferują użytkownikom zdecentralizowane tożsamości (DID), którymi mogą zarządzać bez polegania na centralnym zarządzaniu.

To podejście kontraktowe zapobiega tworzeniu dużych, scentralizowanych baz danych osobowych, które są pożądanymi celami dla hakerów.

Ponadto dowody wiedzy zerowej (ZKP) są potężnym narzędziem kryptograficznym, które pozwala jednej stronie udowodnić drugiej, że dane stwierdzenie jest prawdziwe bez ujawniania żadnych informacji poza faktem, że zdanie jest prawdziwe, a to pomaga chronić przed atakami.