Puentes cross-chain: Recopilación de eventos de seguridad: Aprender de lecciones dolorosas

Desde 2022, el campo de los puentes cross-chain ha sufrido importantes incidentes de seguridad, con pérdidas totales que alcanzan los 2.8 mil millones de dólares. Estos eventos no solo han causado enormes pérdidas económicas, sino que también han expuesto defectos fundamentales en el diseño de la arquitectura de seguridad de la infraestructura cross-chain actual. Este artículo realizará un análisis profundo de seis de los incidentes de ataque a puentes cross-chain más representativos, explorando las razones técnicas y los problemas subyacentes detrás de ellos.

Ronin Bridge: un caso perfecto de ataque de ingeniería social

El 23 de marzo de 2022, el Ronin Bridge de Axie Infinity fue objeto de un ataque de 625 millones de dólares, estableciendo un récord histórico de pérdida única. El atacante logró obtener el control de las claves privadas de 4 de los 5 nodos de validación mediante técnicas de ingeniería social cuidadosamente planificadas.

Pregunta clave:

• La concentración excesiva de nodos de validación, 4 de los 5 nodos son controlados por Sky Mavis.
• La autorización temporal no se revocó a tiempo, lo que permitió a los atacantes aprovechar los nodos de verificación de Axie DAO.
• Falta de monitoreo de transacciones anómalas en tiempo real, el ataque fue descubierto 6 días después.
• La formación en concienciación de seguridad para empleados es insuficiente, lo que facilita los ataques de ingeniería social.

Puente Wormhole: Consecuencias mortales del código obsoleto

El 2 de febrero de 2022, el Wormhole Bridge que conecta Ethereum y Solana sufrió un ataque de 320 millones de dólares. El atacante aprovechó una función obsoleta que no había sido eliminada para eludir el mecanismo de verificación de firmas.

Pregunta clave:

• Continuar utilizando funciones obsoletas que presentan riesgos de seguridad
• Validación de entrada insuficiente, no se verificó la autenticidad de la dirección de la cuenta clave.
• Los parches de seguridad no se implementaron a tiempo en el entorno de producción
• Dependencia excesiva de entidades centralizadas (Jump Trading) como garantía final

Puente Harmony Horizon: Colapso total de las claves multifirma

El 23 de junio de 2022, el puente Harmony Horizon fue atacado por 100 millones de dólares, que luego fue confirmado por el FBI como obra del grupo Lazarus de Corea del Norte.

Pregunta clave:

• El umbral de configuración de múltiples firmas 2-de-5 es demasiado bajo, el atacante solo necesita controlar el 40% de los nodos.
• El mecanismo de protección de la clave privada tiene fallos fundamentales, a pesar de que se ha utilizado cifrado múltiple.
• Los mecanismos de monitoreo son gravemente insuficientes, 14 transacciones anómalas no activaron la alarma.

Binance Bridge: La falla fatal de la prueba Merkle

El 6 de octubre de 2022, el BSC Token Hub de Binance fue atacado por 570 millones de dólares. Los atacantes aprovecharon un sutil defecto en la biblioteca IAVL para manipular la prueba de Merkle y falsificar con éxito la prueba de bloque.

Pregunta clave:

• La implementación del árbol IAVL no considera los casos límite de los atributos dobles de los nodos.
• Demostrar defectos en la lógica de verificación, no se ha verificado completamente la ruta del árbol de Merkle hasta el hash raíz.
• Dependencia excesiva de bibliotecas criptográficas externas, sin comprender plenamente sus limitaciones
• Suspender toda la red basándose en decisiones centralizadas afecta el grado de descentralización.

Puente Nomad: el efecto mariposa de la configuración de la raíz de confianza

El 1 de agosto de 2022, Nomad Bridge sufrió un ataque de 190 millones de dólares debido a un error de configuración, que se convirtió en un saqueo de fondos "de participación masiva".

Pregunta clave:

• Conflicto de valores de configuración, las raíces de confianza y las raíces no confiables utilizan el mismo valor predeterminado.
• La cobertura de pruebas antes de la actualización era insuficiente y no se detectaron casos límite.
• La modificación de la configuración simple no ha recibido suficiente atención en la revisión de código.
• El mecanismo de verificación optimista depende en exceso de una única raíz de confianza, lo que presenta un riesgo sistémico.

Orbit Chain: Colapso sistémico de las claves privadas multifirma

El 1 de enero de 2024, Orbit Chain sufrió un ataque de 81.5 millones de dólares, y el atacante obtuvo las claves privadas de 7 de los 10 nodos de validación.

Pregunta clave:

• La gestión de claves privadas tiene defectos sistémicos, 7 claves privadas se filtraron al mismo tiempo.
• Falta de monitoreo en tiempo real de transacciones anómalas y mecanismos de pausa automática.
• Aunque la arquitectura de múltiples firmas aumenta la barrera de entrada, aún no puede resistir ataques sistemáticos organizados.

Profundas causas de las vulnerabilidades de los puentes cross-chain

1. Defectos en la gestión de claves privadas (aproximadamente 55%):

   • La arquitectura de múltiples firmas depende en gran medida de la operación humana y de la gestión centralizada de claves.
   • Almacenamiento centralizado de claves privadas de nodos de validación o gestión por el mismo equipo
   • El umbral de configuración de múltiples firmas es generalmente demasiado bajo
   • Falta de un mecanismo efectivo de rotación de claves
   • Protección insuficiente contra ataques de ingeniería social

2. Vulnerabilidades de verificación de contratos inteligentes (aproximadamente 30%):

   • Existe la posibilidad de eludir la lógica de verificación de firmas
   • La validación de entrada no es suficiente, lo que permite la inyección de datos maliciosos
   • Utilizar funciones obsoletas o con riesgos conocidos
   • Riesgos derivados de la integración de bibliotecas de terceros
   • La complejidad de los protocolos cross-chain aumenta la posibilidad de fallos lógicos

3. Errores en la gestión de la configuración (aproximadamente 10%):

   • Error de configuración durante el proceso de actualización del protocolo
   • Configuración de permisos inadecuada o falta de revocación oportuna de permisos temporales
   • Conflicto de configuración de parámetros clave
   • Cobertura de prueba insuficiente

4. Defectos en el sistema de prueba criptográfica (aproximadamente 5%):

   • Se requiere que el atacante tenga un profundo entendimiento de los principios criptográficos subyacentes
   • Aprovechar los sutiles defectos en el sistema de prueba
   • Es difícil de detectar y no se puede descubrir a través de auditorías convencionales.

Estado de la industria y evolución tecnológica

Distribución temporal de la magnitud de las pérdidas:

• 2022: aproximadamente 1,850 millones de dólares (más del 65%)
• 2023: aproximadamente 680 millones de dólares
• 2024: aproximadamente 240 millones de dólares

Evolución de las técnicas de ataque:

• 2022: Ataques de un solo punto a gran escala y de altas pérdidas
• 2023: Diversificación de técnicas de ataque, aumento de ataques de ingeniería social
• 2024: ataques dirigidos más encubiertos y precisos

Exploración de soluciones técnicas:

• Puentes de prueba de conocimiento cero: utiliza ZK-SNARKs/STARKs para realizar una verificación sin confianza
• Arquitectura de Computación Multi-Partes (MPC): almacenamiento de fragmentos de claves privadas y firma distribuida
• Verificación formal: métodos matemáticos para probar la corrección lógica de los contratos inteligentes
• Monitoreo en tiempo real y sistema de pausa automática: detección de transacciones anómalas impulsada por IA y respuesta automatizada de emergencia

Conclusión: redefinir el futuro de la seguridad cross-chain

El problema fundamental de la seguridad de los puentes cross-chain:

• Defecto del modelo de confianza: se basa en la suposición de que "confiar en que unos pocos validadores no actuarán de manera malintencionada"
• Contradicción entre complejidad y seguridad: el manejo de la heterogeneidad multichain aumenta los riesgos de seguridad
• Asimetría en ataque y defensa: los beneficios del ataque superan con creces los costos de la seguridad.

Las soluciones deben abordarse desde tres niveles:

1. Nivel técnico:

   • Utilizar métodos criptográficos para eliminar la dependencia de la confianza humana
   • La verificación formal asegura la corrección matemática de la lógica del código
   • Establecer un sistema de defensa en múltiples capas

2. En el aspecto de gobernanza:

   • Establecer estándares de seguridad y mejores prácticas unificados en la industria
   • Impulsar la elaboración de un marco de cumplimiento específico
   • Fortalecer el intercambio y la colaboración de información de seguridad entre proyectos

3. Aspecto económico:

   • Diseñar mecanismos de incentivos económicos más razonables
   • Establecer un fondo de seguridad y compensación a nivel industrial
   • Aumentar el costo del ataque y reducir los beneficios del ataque

La futura arquitectura de seguridad cross-chain debe basarse en la garantía criptográfica de que "incluso si todos los participantes intentan hacer el mal, no podrán tener éxito". Solo rediseñando completamente la arquitectura de seguridad y liberándose de la dependencia de la confianza centralizada se podrá lograr una verdadera interoperabilidad multi-cadena segura y confiable.