Netzwerksicherheit und Angriffe in Blockchains

Trotz bemerkenswerter Sicherheitsmerkmale, Dezentralisierung und Unveränderlichkeit können Blockchain-Netzwerke immer noch Opfer verschiedener Angriffe werden. Lassen Sie uns einige der wichtigsten Herausforderungen der Netzwerksicherheit und Angriffe erkunden, denen Blockchain-Systeme ausgesetzt sind, sowie Strategien zur Minderung dieser Schwachstellen.

51% Angriffe

Bei einem 51% Angriff erlangt ein Angreifer die Kontrolle über mehr als die Hälfte der Mining-Hashrate oder der Staking-Power eines Blockchain-Netzwerks. Diese Mehrheitskontrolle ermöglicht es dem Angreifer, Münzen doppelt auszugeben, neue Transaktionen zu verhindern und andere Miner oder Validatoren vom Netzwerk auszuschließen. Solche Angriffe sind jedoch bei großen Blockchains wie Bitcoin und Ethereum unbedenklich und in kleineren, weniger dezentralisierten Netzwerken wahrscheinlicher, was die Notwendigkeit einer breiten Netzwerkbeteiligung und Dezentralisierung unterstreicht.

Hier ist ein Beispiel für einen solchen Angriff auf Bitcoin (nur zur Veranschaulichung):

In Blockchains mit Proof of Stake (PoS), wie Ethereum, müsste ein Angreifer mehr als 50% der gesamten Kryptowährung im Netzwerk besitzen.

Um das Risiko von 51%-Angriffen in Blockchains zu minimieren, sollten folgende Schritte unternommen werden:

• Förderung einer größeren Netzwerkteilnahme;
• Einführung verbesserter Konsensmechanismen;
• Überwachung ungewöhnlicher Konzentrationen der Hashrate.

Sybil-Angriffe

Ein Sybil-Angriff beinhaltet, dass ein Angreifer zahlreiche falsche Identitäten erstellt, um einen unverhältnismäßig großen Einfluss auf das Netzwerk zu erlangen. Dies kann den Netzwerkbetrieb stören oder den Konsensprozess verzerren.

Um einen Sybil-Angriff durchzuführen, übernimmt der Angreifer zunächst die Kontrolle über mehrere Knoten im Netzwerk. Dies wird oft erreicht, indem eine große Anzahl von falschen Knoten erstellt oder bestehende gekapert werden. Sobald die Kontrolle erlangt ist, kann der Angreifer die durch diese Knoten fließenden Informationen abfangen, überwachen oder manipulieren. Dies könnte das Sammeln sensibler Informationen über Benutzer beinhalten, wie z.B. deren IP-Adressen, Transaktionsdetails oder Netzwerkaktivitäten.

Hier ist eine Darstellung eines Sybil-Angriffs:

Eine mögliche Lösung zur Minimierung der Risiken eines Sybil-Angriffs ist die Implementierung effektiver Identitätsüberprüfungsmechanismen wie Proof of Work oder Proof of Stake, die es kostspielig oder schwierig machen, mehrere irreführende Identitäten zu erstellen.

Eclipse-Angriffe

Eclipse-Angriffe stellen eine erhebliche Sicherheitsbedrohung in dezentralen Blockchain-Netzwerken dar, indem sie die strukturellen Einschränkungen des Netzwerks ausnutzen, um einzelne Knoten zu isolieren und zu manipulieren.

Der Prozess des Startens eines Eclipse-Angriffs beinhaltet, dass ein böswilliger Akteur einen bestimmten Knoten ins Visier nimmt—wie einen Miner, einen gut vernetzten Knoten oder einen, der mit einer bestimmten Organisation oder einem Benutzer verbunden ist—mit der Absicht, ihn vom Rest des Netzwerks zu isolieren. Der Angreifer konstruiert ein Botnetz, ein Netzwerk von Knoten unter seiner Kontrolle, das so positioniert ist, dass es alle Verbindungen zum Zielknoten abfängt und dominiert. Diese strategische Positionierung ermöglicht es dem Angreifer, die Verbindungen des Zielknotens zu monopolisieren und effektiv alle Informationen zu kontrollieren, die der Knoten empfängt und sendet.

Schauen wir uns die folgende Abbildung an, um die Dinge zu verdeutlichen:

Infolge dieses Angriffs kann das Botnetz falsche Informationen an den isolierten Knoten senden, wodurch seine Sicht auf legitime Transaktionen oder Blöcke verschleiert wird und möglicherweise betrügerische Aktivitäten wie Doppelbuchungen entstehen.

Die zufällige Auswahl neuer Verbindungen anstelle der wiederholten Nutzung derselben Knoten kann das Risiko dieses Angriffs minimieren.

DDoS-Angriffe

Bei Distributed Denial of Service (DDoS)-Angriffen wird ein Blockchain-Netzwerk oder seine Knoten mit einer überwältigenden Menge an Datenverkehr überflutet, um das Netzwerk lahmzulegen und zu verhindern, dass legitime Transaktionen verarbeitet werden.

Die folgenden Schritte können als Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden:

• Implementierung von Ratenbegrenzung, Nutzung von DDoS-Schutzdiensten;

• Diversifizierung der Knotendistribution;

• Einsatz von Anti-DDoS-Hardware- oder Softwarelösungen, um die Flut von Anfragen zu absorbieren oder abzulenken.