Atak Sybil: Co to jest i jakie zagrożenia stwarza dla Blockchain

Blockchain to z pewnością jedna z najbardziej ekscytujących nowych innowacji w świecie finansów. Jednak ta nowa technologia wiąże się z pewnymi potencjalnymi zagrożeniami. Jeśli chcesz uniknąć poważnych problemów, musisz zdawać sobie sprawę z takich problemów, jak ataki Sybil. Czym jest atak Sybil? Ten przewodnik pomoże Ci zrozumieć, czym jest i dowiedzieć się, w jaki sposób sieć blockchain jest bardziej odporna na Sybil.

Czym jest atak Sybil?

Atak Sybil to rodzaj złośliwego ataku, który jest skierowany przeciwko sieciom peer-to-peer (P2P). Wiąże się to z jedną jednostką obsługującą jednocześnie wiele tożsamości, aby uzyskać niewłaściwy wpływ na działania sieci.

Ten rodzaj ataku istniał długo przed sieciami blockchain. Można go używać w niemal każdej sieci P2P, więc stanowi potencjalne zagrożenie dla wielu aplikacji. Ten atak sieci komputerowej rozprzestrzenił się na wiele innych nazw, w tym „pseudospoofing” i „sock puppets”.

Termin „atak Sybil” został po raz pierwszy ukuty w 2002 roku przez Briana Zilla, w tym czasie przez naukowca z Microsoft. Nazwał atak Sybil Dorsett (neé Shirley Ardell Mason), renomowanego psychologa, który słynie z dysocjacyjnego zaburzenia tożsamości. Przypominając przypadek Dorsetta, atak Sybil obejmuje wiele tożsamości, z których wszystkie są kontrolowane przez jeden węzeł w sieci. Choć tożsamości wydają się być całkowicie odrębnymi węzłami, w rzeczywistości wszystkie odpowiadają temu samemu lokalnemu podmiotowi.

Ten rodzaj ataku był początkowo wykorzystywany do uzyskania nadmiernej kontroli nad systemami P2P. Jednak wraz z pojawieniem się blockchain, ataki Sybil stały się o wiele bardziej powszechne. 

W dzisiejszych czasach atak Sybil na dużą skalę może być jednym z najbardziej wydajnych sposobów przejęcia systemu, takiego jak DHT linii głównej bitTorrent. Atak Sybil może zostać wykorzystany do manipulowania wynikami w sieci lub może całkowicie zakłócić funkcjonowanie sieci.

Rodzaje ataków Sybil

Aby lepiej zrozumieć, czym jest atak Sybil, warto przyjrzeć się bliżej temu, jak działają te ataki. Ataki Sybil są zazwyczaj klasyfikowane w dwóch głównych kategoriach.

Ataki bezpośrednie

Najprostszy jest bezpośredni atak. Zaczyna się od jednego lub więcej węzłów, które fałszują inne węzły w sieci. Węzły te, zwane węzłami Sybil, naśladują tożsamość autentycznego węzła w sieci. 

W bezpośrednim ataku inne prawdziwe węzły komunikują się bezpośrednio z węzłami Sybil. Autentyczne węzły nie zdają sobie sprawy, że węzeł Sybil jest fałszywy, więc komunikują się z nim bezpośrednio i akceptują wpływy z węzłów Sybil.

Ataki pośrednie

Atak pośredni obejmuje zarówno węzły normalne, jak i węzły Sybil. Jednak normalne węzły i fałszywe węzły nie wchodzą ze sobą w bezpośrednie interakcje; zamiast tego węzeł Sybil ma złośliwy wpływ na środkowy węzeł sieci. Węzeł ten staje się złośliwym węzłem, który komunikuje się z innymi węzłami w imieniu węzła Sybil. Atak pośredni umożliwia węzłowi Sybil wpływ na sieć bez łatwej identyfikacji.

Problemy spowodowane atakiem Sybil

Dlaczego warto się martwić atakiem Sybil? Kilka fałszywych tożsamości może wydawać się relatywnie nieszkodliwe, ale wraz z rozwojem mogą one znacznie zaszkodzić sieci. Oto kilka typowych przykładów tego, jak atak Sybil powoduje problemy.

Ataki Sybil mogą blokować użytkowników z sieci

Głównym problemem związanym z atakiem Sybil jest to, że może on stworzyć wystarczającą liczbę fałszywych tożsamości, aby całkowicie przytłoczyć wszystkie uczciwe węzły sieciowe. 

Po sprawowaniu kontroli nad siecią węzły Sybil mogą całkowicie zmienić sposób działania sieci. Węzły Sybil mogą odmówić przesyłania lub odbierania bloków w sieci. W rezultacie inni użytkownicy nie mogą uzyskać dostępu do sieci. 

Ataki te mogą tymczasowo spowodować spadek wartości kryptowalut, więc mogą być bardzo problematyczne. Założyciel Ethereum oświadczył, że planuje całkowicie zmienić algorytm kryptowalut tylko ze względu na problemy spowodowane niedawnymi atakami Sybil.

Ataki Sybil mogą zakłócić sieć dzięki atakowi 51%

W dzisiejszych czasach atak Sybil jest często wykorzystywany do jego przeprowadzenia w 51%. Ten rodzaj napaści online obejmuje upewnienie się, że 51% lub więcej sieci składa się z fałszywych węzłów. Węzły te mogą wyprzedzić wszystkie węzły uczciwe w sieci. Ten rodzaj ataku Sybil powoduje wiele problemów z głosowaniem nad decyzjami operacyjnymi w sieci. 

Atak może zostać wykorzystany do uniemożliwienia potwierdzenia transakcji, zlecenia nowych transakcji, a nawet cofnięcia transakcji, aby spowodować podwójne wydanie. Na przykład w sierpniu 2021 r. Bitcoin SV przeszedł atak w wysokości 51%, który umożliwił złośliwym górnikom podwójne wydanie monet. Spowodowało to spadek wartości BSV o 4%.

Atak Sybil może naruszyć prywatność

Węzły są odpowiedzialne za obsługę przepływu informacji w sieci, więc każdy naruszony węzeł stanowi zagrożenie dla prywatności. Węzeł Sybil może być używany do pobierania informacji o innych węzłach w sieci. Atak Sybil może co najmniej wykonać czynności takie jak uzyskanie adresów IP użytkowników w celu utworzenia większej liczby fałszywych węzłów. 

W przypadku modelu P2P, takiego jak sieć Tor, naruszenie prywatności może być jeszcze bardziej złośliwe. Atakujący może użyć węzłów Sybil, aby szpiegować transfer danych i monitorować ruch sieciowy. Powszechny atak w latach 2017–2020 wykorzystał 900 serwerów do odkrycia danych setek użytkowników Tor. To z kolei pokonało cały cel Tor, który miał zagwarantować anonimowość.

Czy wszystkie łańcuchy blokowe są podatne na atak Sybil?

Jak widać, atak Sybil może powodować wszelkiego rodzaju problemy. Atak Sybil może zaszkodzić niemal każdemu systemowi P2P. Ponieważ blockchain jest rodzajem zdecentralizowanej sieci P2P, może to mieć wpływ na atak Sybil. 

Nie oznacza to jednak, że wszystkie łańcuchy blokowe są narażone na atak Sybil. Istnieje wiele sposobów ochrony przed tymi atakami, więc tylko niektóre rodzaje blockchain muszą martwić się o atak Sybil.

W niektórych przypadkach atak Sybila może być katastrofalny. Na przykład kryptowaluta Verge przeszła w 2021 r. ogromny atak Sybil. Atakujący zdołał przeprowadzić najgłębszą reorganizację łańcucha blokowego. Transakcje o wartości ponad 200 dni zostały usunięte. W odpowiedzi Bittrex musiał całkowicie wstrzymać portfel Verge.

Były również przypadki ataku Sybil w celu naruszenia prywatności blockchain. Niektóre rodzaje kryptowalut, takie jak Monero , koncentrują się na zapewnieniu prywatnej, bezpiecznej metody realizacji transakcji. W 2020 r. niezidentyfikowany napastnik wykorzystał atak Sybil do zakłócenia sieci i powiązania transakcji z adresami IP. Mimo że Monero był w stanie powstrzymać atak, niektóre prywatne informacje użytkowników nadal wyciekły.

Chociaż istnieje wiele przykładów ataku Sybil na mniejsze łańcuchy blokowe, warto zauważyć, że duże łańcuchy blokowe są mniej podatne. Na przykład żaden atakujący nie zdołał pomyślnie przeprowadzić ataku na Bitcoina w wysokości 51%. Ponieważ blockchain jest tak duży, koszty dodania tak wielu fałszywych węzłów przeważałyby nad większością korzyści z ataku. Ponadto, ponieważ nowe bloki są dodawane w tak szybkim tempie w Bitcoinach, atakujący ma tylko bardzo małe okno do wprowadzania zmian.

Jak zapobiegać atakom Sybil

Niezależnie od tego, czy blockchain jest duży, czy mały, nadal istnieje wiele sposobów zapobiegania atakowi Sybil. Chociaż udany atak Sybil może być z pewnością onieśmielający, w rzeczywistości dość łatwo jest go uniknąć. Dopóki firmy stosują kilka środków bezpieczeństwa, mogą powstrzymać te napaści, zanim do nich dojdzie. Oto kilka najczęstszych sposobów radzenia sobie z tymi atakami.

Powiąż koszty z tworzeniem tożsamości

Wiele metod blokowania ataku nie sprawia, że tworzenie węzłów Sybil jest całkowicie niemożliwe. Zamiast tego działają, czyniąc stosowanie ataku Sybil nieefektywnym. Całym celem ataku jest często manipulowanie blockchainem w celu uzyskania korzyści finansowych. Jeśli stworzenie każdej nowej tożsamości jest bardzo kosztowne, koszt przeprowadzenia ataku 51% może przeważać nad potencjalnymi zyskami.

Jest to jeden z głównych powodów, dla których łańcuchy blokowe, takie jak Bitcoin, rzadko są celem ataku Sybil. Użytkownicy mogą utworzyć blokadę tylko wtedy, gdy są w stanie udowodnić, że faktycznie wydobyli monetę. Wymaga to tak dużej mocy obliczeniowej, że górnicy nie mają zbyt dużej zachęty finansowej, aby stworzyć fałszywy blok.

Utwórz system reputacji

Ponieważ ten rodzaj ataku jest zwykle przeprowadzany przez zalew nowych tożsamości, jedną z opcji ograniczenia ataków jest stworzenie systemu reputacji, w którym różni członkowie mają różne poziomy mocy. Zazwyczaj osoby, które są w systemie przez dłuższy czas, mają możliwość wykonywania większej liczby interakcji.

Tego typu system może być nieco bardziej skomplikowany do wdrożenia. Często nakłada to dużą odpowiedzialność na poszczególnych użytkowników. Może być jednak dość skuteczny. Ponieważ starsi członkowie, którzy okazały się uczciwymi węzłami, mają większą moc, często mogą zastąpić nowsze węzły Sybil. Ponadto zniechęca do ataków — ponieważ większość atakujących przejdzie do łatwiejszego celu, zamiast poświęcać czas na tworzenie kont i czekanie, aż zyskają wystarczającą moc do wykonywania działań.

Sprawdź wszystkie tożsamości

W przypadkach, w których prywatność stanowi problem, zniechęcanie do ataku nie wystarczy. Zamiast tego metody zapobiegania polegają zazwyczaj na faktycznej weryfikacji każdej nowej tożsamości. 

Istnieje wiele technik związanych z walidacją tożsamości. Niektóre łańcuchy blokowe wykorzystują bezpośrednią walidację, w której władze centralne weryfikują każdą nową tożsamość. Inni używają pośredniej walidacji, gdzie już przyjęte tożsamości przyznają nowe tożsamości.

Każdy styl ma swoje własne zalety. Bezpośrednia walidacja często polega na wymaganiu od nowych użytkowników przesłania informacji, takich jak numer telefonu, adres IP, a nawet karta kredytowa. Może to być proste i dość niezawodne, ale jest podatne na ataki technikami, takimi jak fałszowanie adresów IP. 

Tymczasem pośrednia walidacja może być nieco bardziej odporna na proxy tożsamości, ale jest bardziej czasochłonna. Należy pamiętać o którejkolwiek z tych metod, że często skutecznie wymagają od użytkowników poświęcenia anonimowości dla bezpieczeństwa.

Korzystaj z wykresów zaufania społecznego

Grafika zaufania społecznego działa poprzez uważne analizowanie danych połączeń między węzłami. Narzędzia te ściśle uwzględniają aktywność w łańcuchu blokowym, dzięki czemu można zidentyfikować i zatrzymać nieprawidłowe węzły. 

Istnieje kilka różnych technik stosowanych w wykresach zaufania społecznego. Niektórzy używają metryk opartych na rzadkości, podczas gdy inne mechanizmy analizują atrybuty użytkowników w strukturze topologicznej. Wykresy następnie próbują podzielić część sieci na węzły Sybil i powstrzymać je od zmiany szczerych węzłów. Do wykonywania tych działań używa się wielu narzędzi, takich jak SybilRank, SybilLimit i SybilGuard.

Techniki wykresów zaufania społecznego dobrze sprawdzają się w ograniczaniu konsekwencji ataku. Jednak nie zapobiegają one całkowicie atakom. Techniki te mają na celu szybką identyfikację i zatrzymanie konkretnego atakującego Sybil. Są skutecznym sposobem zapobiegania poważnym problemom przy zachowaniu stosunkowo anonimowego i niedrogiego łańcucha blokowego dla prawdziwych użytkowników. 

Warto pamiętać, że narzędzia te działają najlepiej w bardziej złożonych sieciach P2P. Jeśli atakujący mogą zaprojektować węzły Sybil, które zachowują się jak normalne węzły, trudniej jest je złapać na wykresach zaufania społecznego.

Wymagaj weryfikacji Personhood

Ta technika zapobiegania Sybil ma na celu zapewnienie, że każdy węzeł może kontrolować tylko jedna tożsamość. Opiera się on na ścisłej weryfikacji każdej utworzonej tożsamości. Użytkownicy nie są zobowiązani do podawania takich informacji, jak imię i nazwisko czy numer karty kredytowej. Zamiast tego muszą przejść test, który zapewnia, że są prawdziwymi ludźmi i nie kontrolują innych węzłów. 

Można to zrobić na wiele sposobów, na przykład zaliczenie testu CAPTCHA lub rozmowa z innym użytkownikiem. Popularną opcją jest strona pseudonimowa, która wymaga od użytkowników dostępu do Internetu w wyznaczonym czasie i na stronie internetowej.

Weryfikacja tożsamości to wysoce skuteczny sposób weryfikacji tożsamości bez konieczności dzielenia się ich rzeczywistymi tożsamościami przez użytkowników. Jest to przydatny sposób na zapewnienie, że wszyscy użytkownicy są kontrolowani przez poszczególne osoby. 

Walidacja Personhood jest szczególnie przydatna w przypadku bezprawnych sieci blockchain, ale pamiętaj, że wdrożenie może zająć trochę czasu. Przemyślane opracowanie metody walidacji, która jest skuteczna bez tak surowych zachowań, że frustruje rzeczywistych użytkowników, wymaga czasu. Ponadto, ponieważ w większości odstrasza boty, może nie złapać prawdziwej osoby za pomocą ataku Sybil na małą skalę.

Dodaj koszty ekonomiczne

Efektywny napaść Sybil często polega na dodaniu bardzo dużej liczby węzłów do sieci. Dlatego skuteczną barierą może być sprawienie, aby każde nowe działanie było dość kosztowne. Może to wykraczać daleko poza zwykłe nakładanie na nowych użytkowników opłaty za aplikację. Niektóre sieci blockchain wymagają od użytkowników inwestowania w zasoby lub okazywania dowodu pracy w górnictwie.

Dodanie kosztów ekonomicznych do blockchain ma zarówno zalety, jak i wady. Jak pokazały przykłady ataków z przeszłości, zbyt drogie jest atakowanie sieci jest skutecznym sposobem na zabezpieczenie sieci przed Sybil. 

Jednak ta strategia może być trochę ryzykowna. W pewnym momencie koszty mogą być tak wysokie, że zniechęcają do korzystania z usług legalnych użytkowników. Jeśli staniesz się celem podmiotu z dużą ilością funduszy, może on po prostu być w stanie rzucić pieniądze na problem, dopóki nie zaatakuje Twojej sieci.

Konkluzja

Ostatecznie atak Sybil jest jednym z wiodących zagrożeń w nowoczesnej technologii blockchain. Te napaści online mogą zniszczyć wartości kryptowalut, wykraść fundusze i wpłynąć na prywatność użytkowników. Większość strategii zapobiegawczych polega po prostu na zbyt wysokim koszcie ataku, ale te metody nie gwarantują bezpieczeństwa. Aby naprawdę uniknąć negatywnych wyników napaści Sybil, sieci blockchain muszą starannie projektować swoje systemy i wdrażać dodatkowe formy bezpieczeństwa weryfikacji użytkowników.