Cầu nối Cross-chain sự kiện an toàn tổng hợp: Rút ra kinh nghiệm từ những bài học đau thương

Kể từ năm 2022, lĩnh vực cầu nối Cross-chain đã liên tiếp xảy ra các sự kiện an ninh nghiêm trọng, tổng thiệt hại lên tới 2,8 tỷ USD. Những sự kiện này không chỉ gây ra thiệt hại kinh tế lớn mà còn phơi bày những thiếu sót cơ bản trong thiết kế kiến trúc an ninh của cơ sở hạ tầng Cross-chain hiện tại. Bài viết này sẽ phân tích sâu về sáu sự kiện tấn công cầu nối Cross-chain tiêu biểu nhất, khám phá các nguyên nhân kỹ thuật và vấn đề sâu xa đứng sau.

Ronin Bridge：ví dụ hoàn hảo về tấn công kỹ thuật xã hội

Ngày 23 tháng 3 năm 2022, Ronin Bridge của Axie Infinity đã bị tấn công với số tiền 625 triệu USD, lập kỷ lục lịch sử về khoản lỗ đơn lẻ. Kẻ tấn công đã thành công trong việc chiếm quyền kiểm soát 4 trên 5 khóa riêng của các nút xác thực thông qua các phương pháp kỹ thuật xã hội được lên kế hoạch cẩn thận.

Vấn đề quan trọng:

• Các nút xác thực bị tập trung quá mức, 4 trong 5 nút do Sky Mavis kiểm soát.
• Việc ủy quyền tạm thời không được thu hồi kịp thời, dẫn đến kẻ tấn công có thể lợi dụng các nút xác thực của Axie DAO
• Thiếu giám sát giao dịch bất thường theo thời gian thực, cuộc tấn công chỉ được phát hiện sau 6 ngày
• Nhận thức về an toàn của nhân viên chưa đủ, dễ bị tấn công kỹ thuật xã hội.

Cầu nối Wormhole: Hậu quả chết người của mã bị bỏ rơi

Vào ngày 2 tháng 2 năm 2022, Cầu nối Wormhole kết nối Ethereum và Solana đã bị tấn công 320 triệu đô la. Kẻ tấn công đã lợi dụng một hàm đã bị loại bỏ nhưng chưa được xóa để vượt qua cơ chế xác thực chữ ký.

Vấn đề chính:

• Tiếp tục sử dụng các hàm lỗi thời có rủi ro về an ninh
• Xác minh đầu vào không đủ, chưa xác minh tính xác thực của địa chỉ tài khoản quan trọng
• Bản vá bảo mật chưa được triển khai kịp thời vào môi trường sản xuất
• Sự đảm bảo cuối cùng phụ thuộc quá nhiều vào thực thể tập trung (Jump Trading)

Cầu nối Harmony Horizon: Sự sụp đổ toàn diện của khóa đa chữ ký

Ngày 23 tháng 6 năm 2022, cầu nối Harmony Horizon đã bị tấn công 100 triệu USD, sau đó được FBI xác nhận là do nhóm Lazarus của Triều Tiên thực hiện.

Vấn đề then chốt:

• Ngưỡng thiết lập đa chữ ký 2-of-5 quá thấp, kẻ tấn công chỉ cần kiểm soát 40% nút.
• Cơ chế bảo vệ khóa riêng có khuyết điểm cơ bản, mặc dù đã sử dụng mã hóa đa lớp.
• Cơ chế giám sát nghiêm trọng thiếu sót, 14 giao dịch bất thường chưa kích hoạt cảnh báo

Binance Bridge：Thiếu sót chết người của chứng minh Merkle

Vào ngày 6 tháng 10 năm 2022, BSC Token Hub của Binance đã bị tấn công với giá trị 570 triệu USD. Kẻ tấn công đã lợi dụng một sai sót tinh vi trong thư viện IAVL để xử lý chứng minh Merkle, thành công trong việc giả mạo chứng minh khối.

Vấn đề chính:

• Việc triển khai cây IAVL không xem xét tình huống biên của thuộc tính kép của nút.
• Chứng minh lỗi logic xác minh, chưa xác minh đầy đủ đường đi từ cây Merkle đến băm gốc
• Phụ thuộc quá nhiều vào thư viện mật mã bên ngoài, chưa hiểu rõ những hạn chế của nó.
• Dựa vào quyết định tập trung để tạm dừng toàn bộ mạng, ảnh hưởng đến mức độ phi tập trung

Cầu nối Nomad: Hiệu ứng cánh bướm của cấu hình gốc tin cậy

Ngày 1 tháng 8 năm 2022, Nomad Bridge đã bị tấn công 190 triệu đô la do một lỗi cấu hình, biến thành một cuộc cướp bóc tài chính "có sự tham gia của tất cả mọi người".

Vấn đề chính:

• Xung đột giá trị cấu hình, gốc tin cậy và gốc không tin cậy sử dụng cùng một giá trị mặc định
• Kiểm tra trước khi nâng cấp không đủ, không phát hiện được trường hợp biên.
• Việc sửa đổi cấu hình đơn giản không được chú trọng đủ trong việc kiểm tra mã.
• Cơ chế xác thực lạc quan quá phụ thuộc vào một nguồn tin cậy duy nhất, tồn tại rủi ro hệ thống

Orbit Chain：sự sụp đổ hệ thống của khóa riêng đa chữ ký

Vào ngày 1 tháng 1 năm 2024, Orbit Chain đã bị tấn công 81,5 triệu đô la, kẻ tấn công đã lấy được khóa riêng của 7 trong số 10 nút xác thực.

Vấn đề chính:

• Quản lý khóa riêng có khuyết điểm hệ thống, 7 khóa riêng đồng thời bị rò rỉ
• Thiếu cơ chế giám sát giao dịch bất thường theo thời gian thực và tự động tạm dừng
• Cấu trúc đa chữ ký tuy nâng cao ngưỡng, nhưng vẫn không thể chống lại các cuộc tấn công có tổ chức và có hệ thống.

Nguyên nhân sâu xa của lỗ hổng cầu nối Cross-chain

1. Thiếu sót trong quản lý khóa riêng (khoảng 55%):

   • Cấu trúc đa chữ ký quá phụ thuộc vào thao tác của con người và quản lý khóa tập trung
   • Lưu trữ khóa riêng của nút xác thực tập trung hoặc quản lý bởi cùng một đội
   • Ngưỡng thiết lập đa chữ ký thường quá thấp
   • Thiếu cơ chế quay vòng khóa hiệu quả
   • Bảo vệ không đủ trước các cuộc tấn công kỹ thuật xã hội

2. Lỗ hổng xác thực hợp đồng thông minh (khoảng 30%):

   • Có khả năng bỏ qua logic xác minh chữ ký
   • Kiểm tra đầu vào không đủ, cho phép tiêm dữ liệu độc hại
   • Sử dụng các hàm đã bị loại bỏ hoặc có rủi ro đã biết
   • Rủi ro từ việc tích hợp thư viện bên thứ ba
   • Sự phức tạp của giao thức chuỗi cross tăng khả năng xuất hiện lỗ hổng logic

3. Sai sót trong quản lý cấu hình (khoảng 10%):

   • Lỗi cấu hình trong quá trình nâng cấp giao thức
   • Cài đặt quyền không đúng cách hoặc quyền tạm thời không được thu hồi kịp thời
   • Xung đột cấu hình tham số chính
   • Kiểm tra không đủ

4. Khuyết điểm của hệ thống chứng minh mật mã (khoảng 5%):

   • Cần có sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên tắc mật mã cơ bản từ kẻ tấn công.
   • Lợi dụng những khuyết điểm tinh vi trong hệ thống chứng minh
   • Phòng ngừa không kịp, khó phát hiện qua kiểm toán thông thường.

Tình trạng ngành và sự tiến triển công nghệ

Phân bố thời gian quy mô tổn thất:

• Năm 2022: khoảng 1,85 tỷ USD (trên 65%)
• Năm 2023: khoảng 680 triệu USD
• Năm 2024: khoảng 2.4 triệu đô la Mỹ

Tiến hóa của các phương pháp tấn công:

• Năm 2022: Cuộc tấn công điểm đơn quy mô lớn, tổn thất cao
• Năm 2023: Phương thức tấn công đa dạng, tấn công kỹ thuật xã hội tăng lên
• Năm 2024: Các cuộc tấn công định hướng kín đáo và chính xác hơn

Khám phá giải pháp kỹ thuật:

• Cầu nối chứng minh không kiến thức: Sử dụng ZK-SNARKs/STARKs để thực hiện xác minh không cần tin tưởng
• Kiến trúc tính toán đa bên (MPC): Lưu trữ phân mảnh khóa riêng và chữ ký phân tán
• Xác minh hình thức: Phương pháp toán học chứng minh tính đúng đắn của logic hợp đồng thông minh
• Hệ thống giám sát thời gian thực và tạm dừng tự động: Phát hiện giao dịch bất thường dựa trên AI và phản ứng khẩn cấp tự động

Kết luận: Định nghĩa lại tương lai an toàn chuỗi cross

Câu hỏi cơ bản về sự an toàn của cầu nối Cross-chain:

• Thiếu sót trong mô hình tin cậy: dựa vào giả thuyết "những người xác thực ít ỏi sẽ không làm điều ác"
• Mâu thuẫn giữa độ phức tạp và tính an toàn: Xử lý đa chuỗi không đồng nhất làm tăng rủi ro an ninh
• Tấn công và phòng thủ không đối xứng: Lợi ích từ tấn công vượt xa chi phí bảo vệ an toàn.

Giải pháp cần bắt đầu từ ba cấp độ:

1. Khía cạnh kỹ thuật:

   • Sử dụng các phương pháp mật mã để loại bỏ sự phụ thuộc vào lòng tin của con người
   • Xác minh hình thức đảm bảo tính đúng đắn toán học của logic mã
   • Xây dựng hệ thống phòng ngừa đa lớp

2. Cấp độ quản trị:

   • Xây dựng tiêu chuẩn an toàn và thực tiễn tốt nhất thống nhất trong ngành
   • Thúc đẩy việc xây dựng khung quy định phù hợp
   • Tăng cường chia sẻ thông tin an toàn và hợp tác giữa các dự án

3. Khía cạnh kinh tế:

   • Thiết kế cơ chế khuyến khích kinh tế hợp lý hơn
   • Thiết lập quỹ bảo hiểm và bồi thường an toàn cấp ngành
   • Tăng chi phí tấn công và giảm lợi nhuận tấn công

Kiến trúc an ninh chuỗi cross trong tương lai nên được xây dựng dựa trên đảm bảo mật mã "ngay cả khi tất cả người tham gia đều cố gắng làm điều ác cũng không thể thành công". Chỉ khi thiết kế lại hoàn toàn kiến trúc an ninh và thoát khỏi sự phụ thuộc vào niềm tin tập trung, thì mới có thể đạt được khả năng tương tác đa chuỗi thực sự an toàn và đáng tin cậy.