Блокчейн-мости: з'єднання різних ланцюгів

Вступ

Уявіть світ, де різні блокчейни не можуть спілкуватися або взаємодіяти один з одним. Це серйозно обмежить потенціал децентралізованих фінансів (DeFi) і заважатиме зростанню криптоекосистеми. На щастя, блокчейн-мости діють як цифрові шлюзи та дозволяють безперешкодно передавати активи між різними мережами. Однак, хоча крипто-мости пропонують величезну зручність, вони також несуть значні ризики. Серія гучних зломів підкреслила вразливості цих цифрових інфраструктур, підкреслюючи необхідність надійних заходів безпеки. 

Що таке міст між блокчейнами?

Уявіть, що ви намагаєтеся перетнути річку без мосту; це було б майже неможливо. Отже, у світі криптовалют мости між блокчейнами, або, як їх часто називають, міжланцюгові мости, виконують подібну роль. Ці цифрові шлюзи з'єднують різні мережі блокчейнів, дозволяючи користувачам без зусиль передавати криптовалюти між ними. Однак, хоча крипто мости пропонують зручність, вони також несуть значні ризики. Серія гучних зломів підкреслила вразливості цих цифрових інфраструктур. Згідно з дослідженням  від Beosin, зломи мостів становили вражаючі 7% від усіх крадіжок криптовалют у 2023 році. До 2024 року ці атаки призвели до  втрат, що перевищують 2,8 мільярда доларів, що становить майже 40% від загальної вартості, вкраденої в Web3, як повідомляє DefiLlama. Хоча міжланцюгові мости є важливими для стимулювання інновацій у Web3, вони також створюють  можливості для зловмисників. І важливо вибирати рішення з хорошою репутацією в галузі безпеки. Адже ви ж не хочете ризикувати втратою своїх важко зароблених цифрових активів через обвал мосту, чи не так?

Як працюють мости між блокчейнами?

Що вам, напевно, слід дізнатися з самого початку, так це те, що в основі більшості міжланцюгових мостів лежить простий, але потужний концепт інтероперабельності блокчейнів: блокування активів на одному блокчейні та випуск відповідних активів на іншому. Ми пізніше обговоримо, як цей механізм може трохи відрізнятися від мосту до мосту, однак загальний підхід, описаний вище, забезпечує, що загальна кількість активу залишається постійною на обох ланцюгах. Ось покроковий розбір того, як працюють мости між блокчейнами:

1. Блокування активів: Ви ініціюєте транзакцію для блокування своїх активів на вихідному блокчейні, скажімо, на Polygon. Це передбачає відправку активів, скажімо, рідних токенів Polygon, MATIC, на призначену адресу, контрольовану мостом.
2. Перевірка: Міст перевіряє транзакцію на вихідному блокчейні, щоб підтвердити, що активи є дійсними та належать користувачу.
3. Генерація доказів: Після підтвердження транзакції міст генерує доказ заблокованих активів, що слугує доказом власності.
4. Випуск активів: Потім міст створює еквівалентну кількість активів на цільовому блокчейні, скажімо, на Avalanche, використовуючи доказ, згенерований на попередньому етапі.
5. Вивільнення активів: Новостворені активи стають доступними на Avalanche, дозволяючи користувачу використовувати їх у цій екосистемі.

Щоб повернути активи назад на вихідний блокчейн, користувач може ініціювати подібний процес у зворотному напрямку, блокуючи активи на цільовому блокчейні та випускаючи їх на вихідному блокчейні. Важливо пам'ятати, що специфічні механізми та протоколи, що використовуються міжланцюговими мостами, можуть відрізнятися. Крім того, безпека та надійність мосту залежать від таких факторів, як механізми консенсусу залучених блокчейнів та репутація оператора мосту. Але давайте зосередимося на цьому трохи пізніше, а поки що, читайте далі!

Типи блокчейн-мостів 

Раніше ми згадували, що механізм передачі токенів може трохи відрізнятися від мосту до мосту. Давайте детальніше розглянемо, як це може відрізнятися в залежності від підходу. Блокчейн-мости використовують три основні механізми:

Заблокувати та випустити 

Уявіть собі заблокувати та випустити як двосторонній рух. Коли ви хочете перемістити токени з одного блокчейну на інший, міст блокує ваші токени на оригінальному ланцюзі та створює нові, обгорнуті токени на цільовому ланцюзі. Це як обмін валюти на кордоні, але з криптовалютою! Щоб повернути свої токени додому, ви знищуєте обгорнуті токени на цільовому ланцюзі, а ваші оригінальні токени розблоковуються на вихідному ланцюзі. Це як повернення орендованого автомобіля та отримання депозиту назад.

Ось кілька прикладів мостів, які використовують механізм заблокувати та випустити:

1. Portal Bridge з'єднує різні блокчейни, включаючи Solana, Ethereum, Terra та Avalanche. 
2. Avalanche Bridge: Цей міст побудований для передачі токенів з блокчейну Avalanche до Ethereum.

Знищити та випустити

На додаток до механізму заблокувати та випустити, існує ще один підхід, відомий як знищити та випустити. Цей метод працює трохи інакше. Коли ви хочете передати токени з одного ланцюга на інший, ви фактично знищуєте свої токени на вихідному ланцюзі. Уявіть собі це як знищення старої версії токена. Водночас міст випускає еквівалентні токени на цільовому ланцюзі. Це як створення нової версії токена. 

Ось кілька прикладів мостів, які використовують механізм знищити та випустити: 

3. Polkadot Parachain: З механікою знищити та випустити ви можете дозволити передачу токенів між різними паралельними ланцюгами в мережі Polkadot. Наприклад, ви можете передати токени з Acala до Karura.
4. Rainbow Bridge протоколу Near: Цей міст з'єднує протокол Near з Ethereum. Він використовує механізм знищити та випустити, щоб дозволити користувачам передавати активи між цими двома мережами.

Заблокувати та розблокувати 

Токени на вихідному ланцюзі заблоковані, в той час як еквівалентні токени з ліквідного пулу на цільовому ланцюзі випускаються, забезпечуючи стабільний обіг активів. Цей механізм часто приваблює ліквідність через стимули, такі як розподіл доходів. 

5. Synapse: Популярний крос-ланцюговий міст, який підтримує широкий спектр блокчейнів, включаючи Ethereum, Polygon, Avalanche та Fantom. 
6. Celer Bridge: Цей міст з'єднує блокчейн Conflux з Ethereum. Він використовує механізм заблокувати та розблокувати, використовуючи ліквідні пулу для полегшення передачі активів між цими двома мережами.

Приклади популярних блокчейн-мостів

Розгляд безпеки 

Згідно з розробниками Chainlink, які створили свій власний міст, що працює на основі оракулів, існує принаймні сім вразливостей мостів, про які слід знати, якщо ви плануєте переміщати кошти між блокчейнами.

Слабкі практики управління приватними ключами

Кросчейн-мости мають деякі критичні вразливості, і однією з найбільших проблем є те, як вони обробляють приватні ключі. Ці ключі, які часто управляються операторами мостів, є критично важливими для перевірки та передачі активів між блокчейнами. Якщо приватний ключ буде скомпрометовано, це може призвести до серйозних порушень безпеки — багато з найбільших зломів у Web3 сталося саме так через погане управління ключами.

Щоб зменшити ці ризики, розумно розподілити інфраструктуру. Чим різноманітнішими є сервери, постачальники та оператори, тим кращий захист від єдиних точок відмови та ризиків централізації. 

Основні зломи кросчейн-мостів, викликані порушеннями приватних ключів: 
 

• Злом мосту Multichain (липень 2023) — Генеральний директор Multichain відповідав за скомпрометовані приватні ключі, які дозволили несанкціоновані зняття з кросчейн-мосту.

• Злом мосту Harmony (червень 2022) — Зловмисники отримали контроль над двома з п'яти приватних ключів, необхідних для транзакцій на мультипідписі мосту Harmony, що дозволило їм експлуатувати вразливість.

• Злом мосту Ronin (березень 2022) — Зловмисники отримали контроль над п'ятьма з дев'яти приватних ключів, які використовувалися для управління транзакціями на мультипідписі мосту Ronin. 

Неаудовані смарт-контракти

Кросчейн-мости покладаються на смарт-контракти для обробки передач токенів між блокчейнами.  Смарт-контракти забезпечують правильне карбування, знищення або блокування токенів, але погано написаний код може ввести значні ризики безпеки. Вразливості в коді смарт-контрактів призводили до значних зломів у минулому.

Щоб мінімізувати ці ризики, важливо, щоб досвідчені аудитори ретельно тестували код перед розгортанням і постійно моніторили його на наявність проблем. Регулярні оновлення та кілька раундів тестування допомагають підтримувати безпеку коду.

Обираючи міст, звертайте увагу на ті, що мають солідну історію аудиту та сильні внутрішні заходи безпеки, такі як екстрені паузи та обмеження швидкості. Це забезпечує кращий захист від потенційних експлойтів і помилок.

Вразливості смарт-контрактів: акцент на експлойти кросчейн-мостів: 
 

• Міст Wormhole (лютий 2022) — Зловмисники експлуатували недолік у процесі перевірки смарт-контракту мосту, щоб карбувати 120,000 wETH на Solana без надання необхідного забезпечення.

• Міст Binance (жовтень 2022) — Вразливість у системі перевірки доказів Merkle IAVL у смарт-контракті мосту була експлуатована, що призвело до крадіжки 2 мільйонів BNB. 

• Qubit (січень 2022) — Помилка в коді програмного забезпечення мосту дозволила зловмиснику зняти токени з BNB Chain без попереднього внесення їх на Ethereum.

Небезпечні оновлення

Оновлення смарт-контракту схоже на оновлення програмного забезпечення — це важливо для виправлення помилок, додавання нових функцій та налаштування параметрів. Для крос-ланцюгових мостів це означає адаптацію для підтримки нових токенів, блокчейнів та слідкування за технологічними досягненнями. Але ось у чому справа: якщо процес оновлення не є безпечним, це відкриває двері для атак.

Щоб зберегти безпеку, надійний підхід передбачає розподіл контролю над ключами між кількома суб'єктами, додавання таймлоків, щоб попередити користувачів про зміни, та надання операторам мостів права вето на ризиковані оновлення. Але коли потрібні швидкі рішення, прискорене схвалення від операторів може допомогти — лише переконайтеся, що безпека залишається на високому рівні. Балансування між безпекою та швидкістю є основним завданням для оновлювальних крос-ланцюгових мостів.

Залежність від єдиної мережі: Великий ризик для крос-ланцюгових мостів

Покладатися на єдину мережу валідаторів для крос-ланцюгових мостів ризиковано. Якщо ця мережа буде зламано, порушення вплине на всі підключені блокчейни. Безпечніший підхід — використовувати незалежні, децентралізовані мережі для кожного з'єднання блокчейну. Таким чином, якщо одна смуга буде скомпрометована, інші залишаться безпечними. Найбезпечніші мости йдуть далі, забезпечуючи кожну смугу кількома мережами, що ускладнює злом. Використовуйте конкретний міст, якщо ви можете бути впевнені, що розробники використовували незалежні мережі для кожної смуги, змішували мови програмування та впровадили сильне управління ризиками для мінімізації вразливостей.

Неперевірені набори валідаторів

Серце будь-якого крос-ланцюгового мосту полягає в його наборі валідаторів, осіб або організацій, відповідальних за підтримку інфраструктури мосту. При виборі мосту важливо оцінити якість та досвід його валідаторів. Міст з командою досвідчених професіоналів, які мають перевірений досвід у забезпеченні операційної безпеки (OPSEC), з більшою ймовірністю буде працювати надійно та безпечно.

Пам'ятайте, міст є таким же сильним, як і його валідатори. Погано керований набір валідаторів може призвести до значних ризиків, таких як затримки транзакцій, порушення безпеки або навіть повний крах мосту. Тому важливо дослідити та порівняти різні мости, щоб знайти той, що має репутаційний та досвідчений набір валідаторів.

Крім того, розгляньте економічні стимули для валідаторів. Деякі мости вимагають, щоб валідатори ставили свої власні кошти, що може створити сильну узгодженість інтересів між валідаторами та користувачами мосту. Це може допомогти забезпечити, щоб валідатори діяли чесно та відповідально.

Відсутність активного моніторингу транзакцій 

Активний моніторинг транзакцій є цифровим наглядом за крос-ланцюговими мостами. Це пильний охоронець безпеки, який постійно сканує на предмет підозрілої активності. Коли це робиться правильно, він може виявити аномалії на ранніх стадіях і запобігти зламам до їх виникнення.

Уявіть, що хтось намагається зняти кошти з мосту, не дотримуючись правил. Завдяки активному моніторингу система може позначити це як підозріле і натиснути на аварійне гальмо. CCIP, наприклад, має мережу, яка уважно стежить за транзакціями, забезпечуючи, щоб все було в порядку перед випуском токенів. Якщо щось виглядає підозріло, вони можуть зупинити процес, щоб запобігти будь-якій шкоді.

Активний моніторинг не є лише розкішшю — це необхідність для забезпечення безпеки крос-ланцюгових систем.

Відсутність активного моніторингу сприяє зламу мосту Ronin
 

• З доповіді Halborn Blockchain Security стало відомо, що злам мосту Ronin у березні 2022 року залишався непоміченим протягом шести днів. Цю значну затримку можна було б уникнути, впровадивши надійні системи активного моніторингу транзакцій.

Відсутність обмежень швидкості

Обмеження швидкості є перевіреним заходом безпеки, знайомим кожному, хто має справу з веб-сайтами або API. Вони використовуються для запобігання атакам відмови в обслуговуванні (DoS) і для того, щоб сервери не були перевантажені занадто великою кількістю запитів. У світі крос-ланцюгів обмеження швидкості працюють подібно, обмежуючи кількість вартості, яка може бути передана між ланцюгами протягом певного часу. Це просте поняття: обмежити, скільки може переміщатися і як швидко.

Ця базова функція безпеки є потужною останньою лінією захисту для крос-ланцюгових мостів. Навіть якщо хакер зможе обійти інші заходи безпеки, обмеження швидкості гарантують, що вони не можуть вивести всю вартість мосту за один раз. 

Реальні злами мостів, коли вся вартість була вкрадена миттєво, могли б бути значно менш руйнівними, якби обмеження швидкості та аварійні зупинки були на місці. Це просте рішення, яке може суттєво змінити ситуацію.

Майбутнє блокчейн-мостів

Технологія мостів стала невід'ємною частиною ландшафту DeFi, з'єднуючи різні блокчейн-мережі та забезпечуючи безперешкодні передачі активів. Однак ці мости не позбавлені ризиків. Порушення безпеки, які часто виникають через вразливості в управлінні приватними ключами, смарт-контрактах або процесах оновлення, підкреслили необхідність надійних засобів захисту.

Щоб зменшити ці ризики, важливо пріоритизувати безпеку приватних ключів, проводити ретельні аудити смарт-контрактів і впроваджувати безпечні процедури оновлення. Крім того, активний моніторинг транзакцій та обмеження швидкості можуть слугувати потужними засобами захисту від атак.

Злам мосту Ronin, де відсутність активного моніторингу транзакцій дозволила зловмисникам експлуатувати вразливості, є яскравим нагадуванням про наслідки нехтування заходами безпеки. Вивчаючи такі інциденти та впроваджуючи найкращі практики, ми можемо значно зменшити ризик майбутніх атак.

Незважаючи на виклики, потенційні переваги крос-ланцюгових мостів є величезними. Вони пропонують підвищену інтероперабельність, покращену ліквідність і нові можливості для розробників і користувачів. Розуміючи та вирішуючи пов'язані з цим ризики безпеки, ми можемо використати силу крос-ланцюгових мостів для створення більш взаємопов'язаного та інноваційного блокчейн-екосистеми.

На завершення, крос-ланцюгові мости є цінним інструментом у ландшафті DeFi. Однак їхній успіх залежить від сильного акценту на безпеці та зобов'язання дотримуватися найкращих практик. Вирішуючи вразливості та виклики, пов'язані з цими мостами, ми можемо розкрити їхній повний потенціал і сприяти майбутньому децентралізованих фінансів.