Введение

Атака Eclipse предназначена для манипулирования доступом узла к информации в одноранговой сети. Тактически отключив целевой узел от более широкой сети участвующих узлов, злоумышленники вынуждают его полагаться исключительно на информацию, распространяемую нападающим. Эти атаки направлены в первую очередь на узлы, принимающие входящие соединения, и используют уязвимости с помощью ботнетов или фантомных сетей, созданных на узлах хоста.

Однако, понимая механизм атак eclipse и внедряя соответствующие стратегии смягчения последствий, операторы и разработчики сетей могут обезопасить свои сети и повысить их устойчивость к таким атакам. Читайте дальше, чтобы узнать больше.

Что такое "Атака затмения"?

Атаки Eclipse представляют значительную угрозу для сетей blockchain, поскольку разрывают связь конкретного узла со всей сетью, фактически перекрывая ему доступ к входящим и исходящим соединениям. Такая изоляция может иметь несколько пагубных последствий, включая задержку подтверждения транзакций, дезинформацию о состоянии блокчейна и уязвимость к атакам с двойным расходованием средств.

Основная цель атаки eclipse - перехватить доступ узла к информации в одноранговой (P2P) сети. Манипулируя этой сетью, злоумышленникам удается отключить целевой узел, фактически изолировав его от более широкой сети узлов, участвующих в блокчейне. Следовательно, целевой узел становится зависимым от информации о состоянии блокчейна, предоставляемой исключительно злоумышленником.

Атаки Eclipse в первую очередь направлены на узлы, которые принимают входящие соединения, поскольку не все узлы разрешают соединения с другими узлами. Злоумышленник использует ботнет или фантомную сеть, созданную из узлов хоста, чтобы скомпрометировать целевой узел.

Кроме того, последствия атак затмения для безопасности и эффективности блокчейна весьма серьезны. Эти атаки могут нарушить процесс обработки транзакций, привести к принятию узлами неверных решений, разделить мощность майнинга и способствовать попыткам двойного расходования средств. Кроме того, их можно использовать для манипулирования смарт-контрактами и снижения общей устойчивости блокчейна, что потенциально может привести к 51%-ной атаке.

Следовательно, чтобы снизить риск атак "затмения", блокчейн-сети могут применять различные стратегии, такие как диверсификация одноранговых соединений, использование механизмов обнаружения узлов, мониторинг сетевой активности и независимая проверка данных блокчейна. Эти меры помогут предотвратить изоляцию узлов и введение их в заблуждение, тем самым защищая целостность сети и эффективность ее работы.

Как работает атака Eclipse?

Источник: Протокол Marlin - Целевой узел был затмён атакующим, потерявшим связь с честными узлами в сети.

Первый шаг в атаке eclipse заключается в том, что злоумышленник заполняет таблицы аналогов целевого узла своими собственными вредоносными IP-адресами. Таблицы коллег - это, по сути, базы данных, в которых хранится информация о других узлах сети, к которым подключен данный узел. Заполняя эти таблицы собственными IP-адресами, злоумышленник гарантирует, что при установлении новых соединений целевой узел будет подключаться только к его узлам.

После манипулирования таблицами аналогов злоумышленник заставляет целевой узел перезагрузиться либо с помощью DDoS-атаки на цель, либо злоумышленник может просто подождать, пока это произойдет. Это делается для того, чтобы нарушить текущие исходящие соединения и перезагрузить процесс подключения. Когда узел перезапускается, он теряет существующие соединения с легитимными узлами в сети.

Когда целевой узел пытается установить новые соединения после перезапуска, он обращается к своим таблицам аналогов, чтобы найти потенциальных партнеров по соединению. Однако, поскольку злоумышленник заполнил таблицы своими собственными IP-адресами, узел неосознанно устанавливает соединения только с узлами злоумышленника. Это эффективно изолирует целевой узел от легитимных участников сети и перенаправляет его входящие и исходящие соединения на узлы злоумышленников.

Источник: hub.packtpub.com - Положение атакующего в сети блокчейн, поскольку он изолирует целевой узел от легитимных узлов.

Контролируя соединения целевого узла, злоумышленник может манипулировать информацией и трафиком, проходящим через него. Потенциально они могут организовать мошеннические транзакции или двойные расходы, нарушить механизм консенсуса и даже осуществить более сложные атаки, такие как атака Sybil. Фантомная сеть, созданная узлами злоумышленника, служит шлюзом для выполнения этих вредоносных действий и подрывает целостность и безопасность сети блокчейн.

Атаки Eclipse на пиринговую сеть Биткойна

В сети Bitcoin узлы общаются через P2P-сеть, образуя соединения для распространения транзакций и блоков. Каждый узел может иметь максимум 117 входящих TCP-соединений и 8 исходящих TCP-соединений, что позволяет им взаимодействовать в сети. Однако атака Eclipse может произойти, когда злоумышленник получает контроль над соединениями узла, либо наводняя его вредоносными IP-адресами, либо манипулируя его соединениями. Такой контроль над соединениями узла может позволить злоумышленнику управлять потоком информации, по сути, изолируя целевой узел от настоящего сетевого взаимодействия.

Источник: KAIST - Входящие и исходящие TCP-соединения в блокчейне Биткойна

Значение атаки Eclipse на блокчейн Биткойна заключается в том, что она может нарушить целостность сети. Это ставит под сомнение предположение о безопасности Биткойна, которое основывается на предположении, что до тех пор, пока 51% майнеров честны, система остается безопасной. Однако это предположение предполагает, что все стороны видят все действительные блоки и транзакции, что атака Eclipse может нарушить, контролируя P2P-сеть и, следовательно, информационный поток блокчейна.

Меры противодействия атакам Eclipse в сети Биткойн включают в себя реализацию различных стратегий:

1. Тайм-аут запроса: Биткойн-узлы могут использовать механизмы тайм-аута, когда если узел не получает требуемую информацию в течение заданного времени (например, 2 минуты для транзакций или 20 минут для блоков), он отключается от текущего пира и запрашивает информацию у другого пира. Это помогает предотвратить зависимость от потенциально скомпрометированных узлов и повышает общую безопасность транзакций, оценивая безопасное время ожидания.

2. Меры по усилению защиты: Укрепление сети против атак Eclipse включает в себя применение таких мер, как групповое хеширование, которое усложняет проведение атак. Групповое хэширование требует от злоумышленников доступа к нескольким IP-адресам в разных группах, что увеличивает сложность и ресурсы, необходимые для успешного выполнения атаки.

По сути, атаки Eclipse на P2P-сеть Биткойна представляют собой критическую угрозу, поскольку потенциально позволяют злоумышленникам манипулировать соединениями узлов, контролировать поток информации и подрывать безопасность блокчейна. Однако предлагаемые контрмеры направлены на снижение этих рисков и повышение устойчивости сети к таким атакам.

Последствия атаки затмения

Атака Eclipse на сеть блокчейн может привести к различным серьезным последствиям, существенно нарушив работоспособность сети.

Вот некоторые возможные последствия атаки затмения:

1. Двойные траты: Один из самых опасных результатов атаки Затмения - возможность двойных трат. Это происходит, когда злоумышленнику удается совершить несколько транзакций с одной и той же криптовалютой, по сути, потратив одни и те же средства дважды. Из-за изоляции целевых узлов от широкой сети они могут не обнаружить эти транзакции с двойной тратой, что позволит злоумышленникам подтверждать незаконные транзакции без обнаружения до тех пор, пока скомпрометированные узлы не получат доступ к точным данным блокчейна.

Источник: hub.packtpub.com - Атакующий затмевает узел-жертву, чтобы облегчить двойную трату денег.

Кроме того, атаки Eclipse можно разделить на двойные траты с 0-подтверждением и с N-подтверждением. Давайте посмотрим поближе!

Двойная трата с 0-подтверждением: В атаке Eclipse "двойная трата с 0-подтверждением" относится к сценарию, в котором злоумышленник использует изолированность узла в P2P-сети, чтобы дважды обманным путем потратить одни и те же средства. Этот тип атаки обычно направлен на торговцев, которые принимают транзакции, не дожидаясь их подтверждения в блокчейне.

N-confirmation Double Spend: В атаке Eclipse "N-подтверждение двойной траты" относится к сценарию, в котором злоумышленник изолирует определенные узлы, например, узлы торговцев и майнеров, от более широкой сети блокчейна. Такая изоляция не позволяет этим узлам получать своевременную и точную информацию о блокчейне, включая подтверждения транзакций, что приводит к потенциальному риску двойных расходов, а значит, к финансовым потерям и нарушению целостности транзакций на затронутых узлах.

1. Отказ в обслуживании (DoS): Атаки Eclipse могут привести к отказу в обслуживании, нарушая доступ целевого узла к сети. Отключив входящие и исходящие соединения, злоумышленники могут сделать узел неспособным выполнять свои функции, что приведет к сбоям в работе и возможной потере данных.

2. Монополизация подключений: Злоумышленники могут монополизировать соединения узла, контролируя поток информации, который он получает из сети. Такая манипуляция может привести к тому, что целевой узел будет полагаться только на злоумышленника в получении информации о блокчейне, что облегчит мошеннические действия.

3. Спам-адреса (IP-адреса): Атаки Eclipse могут включать в себя рассылку спама по IP-адресам, перегружая целевой узел чрезмерным объемом нерелевантных данных. Такой поток данных может помешать работе узла и нарушить его работу.

4. Принудительный перезапуск узлов: В некоторых случаях атаки Eclipse могут заставлять целевые узлы неоднократно перезапускаться, вызывая простои и мешая их способности синхронизироваться с сетью блокчейн.

5. Требуется много ботов: Для осуществления атаки Eclipse часто требуется значительное количество ботов или скомпрометированных узлов. Это требование делает атаку более ресурсоемкой, но и потенциально более действенной после выполнения.

6. Усиление эгоистичного майнинга и 51%-ная атака: Атаки Eclipse могут усугубить эгоистичное поведение майнеров в блокчейне. Это может привести к тому, что вредоносные майнеры, обладающие значительной долей общей мощности майнинга (например, 40% и выше), потенциально могут осуществить атаку 51%, получив контроль над блокчейном и потенциально реорганизовав или манипулируя транзакциями.

По сути, атака Eclipse представляет собой многогранный риск для безопасности, надежности и достоверности сети блокчейн, позволяя злоумышленникам использовать уязвимости в своих злонамеренных целях, особенно в плане мошеннических операций, таких как двойные траты и резкое разделение мощности майнинга в сети.

Меры противодействия атакам затмения

Защита от атак eclipse может быть сложной задачей, поскольку простое блокирование входящих соединений или ограничение соединений только доверенными узлами может оказаться невыполнимым в масштабе. Такой подход мог бы стать лучшим способом предотвращения атак затмения, но он будет препятствовать присоединению новых узлов к сети и ограничит ее рост и децентрализацию.

Для борьбы с атаками "затмения" можно использовать несколько стратегий:

1. Случайный выбор коллег: Вместо того чтобы полагаться исключительно на заранее определенный список доверенных узлов, узел может выбирать своих коллег случайным образом из пула доступных узлов. Это снижает вероятность того, что злоумышленник успешно заполнит таблицы аналогов узла своими вредоносными IP-адресами.

2. Верифицируемая инициализация: Узлы могут использовать криптографические алгоритмы, чтобы обеспечить безопасность и верифицируемость процесса инициализации. Это помогает предотвратить внедрение злоумышленниками вредоносных IP-адресов в таблицы аналогов узла на этапе инициализации.

3. Разнообразная сетевая инфраструктура: Используя несколько независимых источников для получения IP-адресов, сеть может не полагаться на один уязвимый источник. Таким образом, злоумышленнику будет сложнее манипулировать таблицами аналогов узла с помощью собственных IP-адресов.

4. Регулярное обновление таблиц сверстников: Узлы могут периодически обновлять свои таблицы аналогов, получая самую свежую информацию из различных источников. Это уменьшает воздействие потенциальной атаки затмения, постоянно обновляя соединения и сводя к минимуму вероятность изоляции от легитимных участников сети.

5. Белые списки: Реализация белого списка доверенных IP-адресов позволяет узлам ограничивать соединения только легитимными аналогами, снижая риск быть затмеваемыми узлами, контролируемыми злоумышленниками.

6. Мониторинг и анализ сети: Постоянный мониторинг поведения сети и анализ моделей трафика поможет выявить любую подозрительную активность или потенциальные атаки eclipse. Это позволяет проактивно обнаруживать и устранять последствия таких атак до того, как они нанесут значительный ущерб.

7. Усиление сети: Повышение общей устойчивости сети с помощью таких мер, как увеличение пропускной способности узлов, оптимизация алгоритмов маршрутизации и усовершенствование механизмов консенсуса, может сделать ее более устойчивой к атакам затмения.

Применение комбинации этих стратегий может повысить устойчивость блокчейн-сетей к атакам затмения и помочь сохранить целостность и безопасность сети.

Заключение

Последствия атак Eclipse на сети блокчейн ужасны, они влияют на безопасность и операционную эффективность. Они не только нарушают процессы транзакций и влияют на принятие решений узлами, но и представляют собой риск разделения майнинговых мощностей и создания условий для попыток двойного расходования средств. Кроме того, атаки Eclipse могут даже подделать смарт-контракты, ослабляя общую устойчивость сети блокчейн и потенциально приводя к 51%-ной атаке. Однако, применяя различные контрмеры, рассмотренные в этой статье, а также специальные обновления блокчейна, можно смягчить негативные последствия этой атаки.