Сайдчейны, кроссчейн-мосты и вопросы безопасности

Сайдчейны и кроссчейны – это красивые инженерные решения для масштабирования и расширения функциональности блокчейнов, они открывают новые возможности для взаимодействия между различными сетями. Однако с собой они приносят и новые риски в части безопасности. По мере роста популярности системы сайдчейнов и кроссчейнов становятся объектами повышенного внимания злоумышленников и вопросы, связанные с целостностью, конфиденциальностью и доступностью данных, становятся для них все более актуальными.

Автор: Александр Подобных, руководитель Санкт-Петербургского РО АРСИБ, руководитель Комитета по безопасности цифровых активов и противодействию мошенничеству, судебный эксперт

Сайдчейны

Сайдчейн (Sidechain) – это технология, которая позволяет создавать дополнительные цепи данных, связанные с основной блокчейн-сетью. Идея заключается в том, чтобы улучшить определенные характеристики или функциональность блокчейна, вынося часть операций за пределы базовой цепи. Пользователи могут перемещать свои активы между основной цепью и сайдчейном. Это позволяет улучшать масштабируемость, ускорять транзакции или добавлять новые функции без необходимости внесения изменений в основной блокчейн.

Например, сайдчейн сети Ethereum под названием Polygon PoS обладает производительностью, почти в 500 раз превосходящую скорость родительской сети.

Кроссчейн-мосты

В отличие от сайдчейнов, которые обычно работают как дополнительные цепи данных внутри одной блокчейн-системы, кроссчейны предполагают взаимодействие между различными блокчейнами, зачастую даже принадлежащими к разным протоколам.

Идея кроссчейна состоит в том, чтобы позволить перемещение активов и данных между разными блокчейнами, обеспечивая интероперабельность между сетями.

Немного истории

В начале блокчейн-эры, когда появился биткоин, первая и самая известная блокчейн-сеть, стали проявляться ограничения по производительности. Блоки в цепи формировались примерно каждые 10 минут, и существовали ограничения на количество транзакций, которые могли быть включены в один блок.

С увеличением популярности криптовалют и блокчейна стало очевидным, что необходимы решения для улучшения производительности и масштабируемости. Задержки в подтверждении транзакций и ограничения по пропускной способности стали проблемами, требующими решения.

Концепция сайдчейнов начала формироваться как способ решения проблем масштабируемости. Идея заключалась в том, чтобы выносить часть транзакций или операций за пределы основной блокчейн-цепи, чтобы улучшить ее производительность, не изменяя саму цепь.

С течением времени и с развитием блокчейн-технологий исследователи и разработчики начали предлагать конкретные решения и протоколы для реализации сайдчейнов.

Различные проекты начали проводить эксперименты с сайдчейнами, тестируя их в реальных условиях. Это позволило сообществу лучше понять преимущества и ограничения данного подхода.

Важно понимать, что каждый сайдчейн самостоятельно обеспечивает свою безопасность. В случае компрометации ущерб остается в рамках этой цепи и не затрагивает основной блокчейн. С другой стороны, если будет скомпрометирован основной блокчейн, сайдчейн продолжит работать, но его привязка к родительской цепи обесценится.

Сходства и различия

Обе концепции направлены на улучшение масштабируемости блокчейна. Они предоставляют механизмы для обработки большего количества транзакций и увеличения производительности системы.

Сайдчейны и кроссчейны разгружают основную цепь от избыточных операций, обеспечивая более эффективное использование ресурсов. Используя сайдчейны и кроссчейны, разработчики могут расширить функциональность своих приложений, добавляя новые возможности и операции.

Смарт-контракты являются строительными блоками для создания сложных и безопасных операций как внутри одного блокчейна, так и между различными блокчейнами. Их автоматизированные и программируемые характеристики существенно улучшают функциональность и эффективность сайдчейнов и кроссчейнов.

Смарт-контракты облегчают выполнение транзакций между различными блокчейнами. Они принимают условия и проверки с одной цепочки и инициируют запрограммированные действия на другой.

Атаки на кроссчейны

Double-Spending

Атака Double-Spending направленна на многократное использование одних и тех же активов в разных блокчейнах. Double-spending реализуется, когда атакующий отправляет одновременно две или более транзакции, расходуя одни и те же криптовалютные средства. Типичным примером Double-Spending является сценарий Race Attack, при котором атакующий одновременно отправляет две разные транзакции с одинаковыми средствами. Злоумышленник рассчитывает, что обе транзакции будут включены в блоки, что может сработать в блокчейнах с длительным временем генерации блоков.

В малоиспользуемых или низкоуровневых блокчейнах, которые обычно отличаются недостаточным уровнем безопасности, атака Double-Spending может быть еще более успешной, если атакующие смогут внести изменения в исходный код блокчейна или в майнинг-процесс.

Double-Spending остается одним из ключевых вызовов для блокчейн-систем, и исследователи и разработчики продолжают искать эффективные методы борьбы с этой угрозой. Для предотвращения атак Double-Spending блокчейнсистемы используют различные защитные меры и протоколы. Методы подтверждения транзакций, такие как Proofof-Work и Proof-of-Stake, помогают уменьшить вероятность успешной атаки. Многие блокчейны также используют механизмы консенсуса и проверки подлинности для обеспечения безопасности транзакций.

Атаки с повторным входом

Если кроссчейн-мост включает смартконтракты, злоумышленник может попытаться многократно вызывать функции смарт-контракта перед завершением предыдущего вызова, этот сценарий называют Reentrancy. Обычно он используется для многократного списания средств, изменения состояния контракта или других манипуляций.

Кроме того, кроссчейны подвержены и обычным атакам DoS и DDoS.

Для снижения рисков и защиты от этих атак разработчики применяют различные техники: улучшенные смартконтракты, криптографические методы и др. Важным элементом является тщательное тестирование и аудит безопасности при создании кроссчейн-мостов.

В качестве системы защиты используются также многоподписные схемы (Multisignature, Multisig) – это системы криптографических схем, позволяющие нескольким пользователям совместно управлять средствами или совершать транзакции. Чтобы не зависеть от одного ключа или одного пользователя, многоподписные схемы предполагают подписи от нескольких ключей для авторизации и выполнения определенных действий.

Атаки на сайдчейны

Угрозой для сайдчейнов являются атаки 51%, особенно если этому типу атак подвержены используемые в сети консенсусные алгоритмы. Злоумышленник, контролируя большую часть вычислительной мощности сети, может манипулировать транзакциями, отклонять блоки и влиять на общий порядок событий в сайдчейне.

Смарт-контракты в сайдчейнах подвержены рекурсивным атакам, переполнению стека и другим видам эксплойтов. Защита от таких атак требует внимательного аудита смарт-контрактов и использования безопасных программных паттернов.

И, конечно же, наиболее опасны комбинированные атаки, когда используются сразу несколько методов. Например, злоумышленники могут сочетать атаку 51% с эксплойтом уязвимости в смартконтрактах для достижения максимального воздействия.

Известные успешные атаки

В феврале 2022 г. стало известно об атаке на кроссчейн-мост Wormhole, который осуществлял обмен активами между сетью Solana и другими блокчейнами, в том числе со сверхпополярным Ethereum. Злоумышленники обнаружили метод эмиссии необеспеченных токенов, которые они обменяли на реальные криптовалюты. В общей сложности экосистема Solana подверглась четырем атакам, а общий ущерб от них составил $397 млн.

В конце марта 2022 г. атака на сайдчейн Ronin, специально созданный для улучшения масштабируемости и снижения комиссий для пользователей игры Axie Infinit. Благодаря вредоносному ПО в PDF-документе с предложением о работе от несуществующей компании, загруженном одним из сотрудников из электронного письма, злоумышленники успешно осуществили атаку и вывели криптовалютные активы на $625 млн.

Заключение

Технологии сайдчейнов и кроссчейнов используются очень активно, они являются шлюзами обмена средствами и ценностями между разными сегментами рынка криптовалют.

Становится понятно, почему хакеры всех мастей обратили свой взор на кроссчейн-мосты и сопутствующие протоколы. С ними были связаны самые крупные кражи за 2022 г., согласно отчету Chainalysis: в общей сложности ущерб составил сумму, эквивалентную $3 млрд.

Примечательно, что эксперты прогнозируют по итогам 2023 г. в разы больший ущерб: уже были зафиксированы крупные атаки на популярные площадки и за несколько месяцев текущего года объем похищенных активов уже сравнялся с показателями 2022 г.

Ведущие аналитические платформы и их специалисты не дремлют, ищут похищенные средства, мошенников, блокируют их на криптовалютных биржах и в протоколах. Такие платформы осуществляют анализ большого объема данных о транзакциях, кластеризацию адресов криптокошельков, ранжирование рисков, визуализацию данных для упрощения анализа.

Участниками рынка очень востребованы новые подходы к Data Science с углублением исследования атрибутов, кроме того, на рынке не хватает аналитиков. Доступны корпоративные решения, есть платформы Open Source, поддерживаемые сообществом экспертов, для анализа транзакций между блокчейнами. Разработан специализированный инструментарий для блокчейн-криминалистики между сайдчейнами и кроссчейнами.

Для повышения защищенности сайдчейнов и кроссчейн-мостов необходимо повышать прозрачность и стандартизацию, делать аудиты на соответствие отраслевым стандартам и пентесты, обязательно и внедрение безопасной разработки SDLC, в том числе и для повышения качества разработки смарт-контрактов.

Возможно, сейчас блокчейны и кажутся уделом гиков, а их проблемы выглядят локальными. Но блокчейн активно проникает в разнообразные отрасли экономики и приживается там в виде инновационных бизнес-приложений. Все риски, присущие технологии, становятся актуальными не только для криптовалютных организаций, но и для традиционных сфер. Поэтому готовность к защите критичных процессов на базе блокчейнов через три-пять лет должна закладываться уже сегодня.