Warum Blockchain-Sicherheit so wichtig ist

Da der Gesamtwert der Vermögenswerte in der Blockchain im Jahr 2024 die Marke von 1 Billion US-Dollar überschreiten wird, ist die Bekämpfung blockchainspezifischer Cyberbedrohungen dringender denn je.

Aktuelle Analysen zu Kryptowährungskriminalität zeigen, dass das Volumen illegaler Transaktionen im vergangenen Jahr (Stand Mitte 2023) um 65 % zurückgegangen ist. Mit der Weiterentwicklung der Blockchain-Landschaft werden jedoch auch die Strategien der Cyberkriminellen immer ausgefeilter. Als Reaktion darauf ist es für Unternehmen unerlässlich, ein umfassendes Sicherheitsframework zu implementieren, um in diesem sich verändernden Umfeld erfolgreich zu sein.

Die rasante Verbreitung dezentraler Technologien hat bemerkenswerte Innovationen hervorgebracht, doch bringt die dezentrale Natur auch spezifische Herausforderungen mit sich. Wie in den Anfängen des Internets zeichnet sich ab, dass jede Institution bald eine klar definierte Blockchain-Sicherheitsstrategie zum Schutz ihrer Abläufe benötigen wird.

In diesem Überblick über die Blockchain-Sicherheit untersuchen wir die Schwachstellen und Exploits, die in der Welt der Kryptowährungen weit verbreitet sind, überprüfen verschiedene Abwehrmaßnahmen und betrachten die sich entwickelnde Landschaft der On-Chain-Sicherheit. Diese Diskussion soll Einblicke in die Sicherung digitaler Assets und die Aufrechterhaltung des Vertrauens innerhalb des Blockchain-Ökosystems geben.

Was beinhaltet Blockchain-Sicherheit?

Blockchain-Sicherheit umfasst die Integration von Cybersicherheitsmethoden, -tools und -best Practices mit dem Ziel, Risiken zu reduzieren und unbefugten Zugriff und böswillige Angriffe innerhalb von Blockchain-Netzwerken zu verhindern.

Obwohl alle Blockchains die Distributed-Ledger-Technologie (DLT) verwenden, unterscheiden sie sich in Funktionalität und Sicherheitsniveau. Öffentliche und private Blockchains bieten jeweils einzigartige Vorteile und stehen vor unterschiedlichen Herausforderungen, vor allem aufgrund der grundlegenden Unterschiede in ihren Netzwerkstrukturen – offen oder geschlossen. Diese Unterschiede beeinflussen ihre jeweiligen Sicherheitsrahmen erheblich.

Sicherheit in öffentlichen Blockchains

Öffentliche Blockchains wie Bitcoin und Ethereum funktionieren als offene, erlaubnisfreie Netzwerke, denen jeder beitreten und an der Transaktionsvalidierung teilnehmen kann. Die Codebasen dieser öffentlichen Blockchains sind Open Source, d. h. sie sind für die Öffentlichkeit zugänglich und werden ständig von einer Community von Entwicklern überprüft. Diese Community überprüft den Code aktiv, um Fehler, Schwachstellen und andere potenzielle Probleme zu identifizieren und zu beheben. Der Open-Source-Charakter fördert nicht nur die Verbesserung von Sicherheit, Funktionen und Effizienz durch kollektives Fachwissen, sondern birgt auch ein Risiko, da er Hackern und böswilligen Akteuren ermöglicht, kontinuierlich nach Schwachstellen zu suchen und diese potenziell auszunutzen.

Verantwortung für die Sicherheit in öffentlichen Blockchains

Bei öffentlichen Blockchains wie Ethereum liegt die Verantwortung für die Sicherheit bei dem gesamten globalen Netzwerk. Dazu gehören nicht nur die ursprünglichen Gründer, die den anfänglichen Quellcode bereitstellen und die Netzwerkentwicklung leiten, sondern auch Validierer und Knotenbetreiber, die für einen reibungslosen Betrieb des Netzwerks sorgen. Darüber hinaus wird das Ökosystem von Hunderttausenden von Entwicklern unterstützt, die den Code kontinuierlich verfeinern und verbessern. Benutzer spielen ebenfalls eine entscheidende Rolle, indem sie sich an bewährte Sicherheitspraktiken halten. Angesichts der dezentralen Natur öffentlicher Blockchains hat keine einzelne Entität die vollständige Kontrolle über die Sicherheit, was die Widerstandsfähigkeit des Netzwerks gegen verschiedene Angriffe erhöht.

Laufende Wartung und Entwicklung öffentlicher Blockchains

Öffentliche Blockchains profitieren oft von assoziierten Organisationen, die sich auf die Entwicklung und Förderung des Engagements der Community konzentrieren. So unterstützt die Ethereum Foundation beispielsweise aktiv die Entwicklung von Ethereum, während Bitcoin, das vom pseudonymen Satoshi Nakamoto initiiert wurde, von einer engagierten Gruppe von Entwicklern gepflegt wird, die die Bitcoin Core-Software verwalten. Diese Software ist dynamisch und erfordert kontinuierliche Updates und Wartung, um Schwachstellen zu beheben und auf neue Herausforderungen zu reagieren. Änderungen am Netzwerk werden durch einen Konsensmechanismus geregelt. Im Fall von Bitcoin werden Änderungen durch Bitcoin Improvement Proposals (BIPs) vorgeschlagen, die jeder einreichen kann, nicht nur die Kernbetreuer, wodurch ein demokratischer Prozess zur Netzwerkentwicklung gefördert wird.

Sicherheit in privaten Blockchains

Private Blockchains funktionieren als exklusive Netzwerke mit eingeschränktem Zugriff und sind daher im Vergleich zu ihren öffentlichen Gegenstücken von Natur aus stärker zentralisiert. Diese Zentralisierung kann die Widerstandsfähigkeit gegenüber bestimmten externen Bedrohungen erhöhen, führt aber auch zu einem einzelnen Ausfallpunkt. Daher liegt die Sicherung einer privaten Blockchain in erster Linie in der Verantwortung der jeweiligen Entität, die das Netzwerk verwaltet. Für diese Institution ist es zwingend erforderlich, robuste Sicherheitsmaßnahmen zu implementieren, um die Schwachstellen zentralisierter Systeme zu mindern.

Private Blockchains profitieren zwar nicht von dem dezentralen Sicherheitsvorteil durch Zahlen, den öffentliche Blockchains bieten, bieten aber oft mehr Geschwindigkeit und Effizienz. Dies liegt daran, dass sie weniger Rechenaufwand erfordern, um einen Konsens zu erzielen. Die zentrale Autorität in privaten Blockchains, die Zugriff und Berechtigungen kontrolliert, hat jedoch auch die Macht, das Netzwerk möglicherweise abzuschalten oder zu manipulieren. Dies stellt ein einzigartiges Sicherheitsrisiko dar, das normalerweise nicht mit öffentlichen Blockchains verbunden ist, bei denen keine einzelne Entität die übergreifende Kontrolle hat. Das Gleichgewicht zwischen Kontrolle und Sicherheit in privaten Blockchains erfordert strenge interne Sicherheitsprotokolle zum Schutz vor internen und externen Bedrohungen.

Sicherung der Blockchain-Technologie

Blockchain basiert auf einem dezentralen digitalen Hauptbuchsystem, das aus einem globalen Netzwerk von Computern, sogenannten Knoten, besteht, die Transaktionen validieren und aufzeichnen. Dieses Setup stellt sicher, dass es keine zentrale Autorität oder einen einzelnen Ausfallpunkt gibt, da jeder Teilnehmer eine Kopie des gesamten Hauptbuchs behält. Transaktionen, wie z. B. Kryptowährungsübertragungen, werden in Blöcke gruppiert, die dann der Blockchain hinzugefügt werden.

Bevor ein Block an die Blockchain angehängt wird, muss er durch einen Konsensmechanismus verifiziert werden. Die beiden primären Arten von Konsensmechanismen sind Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS) . Bei PoW lösen Miner komplexe Rechenprobleme, um Transaktionen zu validieren, während bei PoS Validierer einen Teil ihrer Token sperren, um das Recht zu erhalten, Transaktionen zu validieren. Diese Validierer, ob nun Miner bei PoW oder Staker bei PoS, werden für ihre Bemühungen zur Sicherung des Netzwerks belohnt. Dieser Validierungsprozess stellt sicher, dass alle Netzwerkteilnehmer der Rechtmäßigkeit der Transaktionen zustimmen. Sobald ein Block gefüllt ist, wird er kryptografisch versiegelt und mit dem vorhergehenden Block verknüpft, wodurch eine unzerbrechliche Kette entsteht. Aufgrund der verteilten Natur des Ledgers und der kryptografischen Verknüpfung von Blöcken würde das Manipulieren eines beliebigen Blocks Änderungen in der gesamten Kette erfordern, wodurch Betrug sehr leicht erkennbar und schwierig wird.

Die Blockchain-Technologie bildet nicht nur die Grundlage beliebter Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum, sondern bietet auch ein enormes Potenzial, digitale Transaktionen zu revolutionieren und ohne Zwischenhändler Vertrauen aufzubauen.

Sicherheit von Transaktionen auf einer Blockchain

Im Gegensatz zu traditionellen Finanzsystemen, die auf genehmigungsbasierten Geldabhebungen basieren, werden Blockchain-Transaktionen direkt zwischen Peers ohne Zwischenhändler initiiert. Jeder Benutzer verwaltet seine digitalen Vermögenswerte mit einem privaten Schlüssel – einem kryptografischen Tool, das sicheren Zugriff und Transaktionsauthentifizierung gewährleistet.

Im Bereich der Kryptowährungen ist persönliche Verantwortung von größter Bedeutung, da Transaktionen nach Bestätigung in der Blockchain irreversibel sind. Diese Unveränderlichkeit bedeutet, dass verlorene oder gestohlene Gelder nahezu unmöglich wiederherzustellen sind, was die entscheidende Bedeutung der sicheren Verwaltung privater Schlüssel unterstreicht. Dieses Peer-to-Peer-Transaktionsmodell erhöht nicht nur die Sicherheit durch die Beseitigung von Zwischenrisiken, sondern legt auch größeren Wert auf die Wachsamkeit und Vorsichtsmaßnahmen des Benutzers beim Schutz seiner digitalen Vermögenswerte.

Schwachstellen und Sicherheit in der Blockchain-Technologie

Obwohl Blockchain oft als von Natur aus sicher angepriesen wird, ist sie nicht völlig immun gegen Sicherheitsbedrohungen. Ihre einzigartigen Strukturmerkmale verbessern ihre intrinsischen Sicherheitseigenschaften jedoch erheblich:

Kryptographie : Blockchain-Transaktionen werden mithilfe kryptographischer Prinzipien gesichert, die Datenintegrität und Authentifizierung gewährleisten. Die Public-Key-Infrastruktur (PKI) stellt Benutzern einen öffentlichen Schlüssel zum Empfangen von Vermögenswerten und einen privaten Schlüssel zum Sichern dieser Vermögenswerte zur Verfügung.
Dezentralisierung : Im Gegensatz zu zentralisierten Systemen werden Blockchains über ein verteiltes Netzwerk von Computern oder Knoten verwaltet. Das bedeutet, dass die Gefährdung eines einzelnen Knotens – oder sogar mehrerer – nicht das gesamte System gefährdet.
Konsensmechanismen : Diese Algorithmen stellen sicher, dass alle Knoten der Gültigkeit von Transaktionen zustimmen. Protokolle wie Proof-of-Work (PoW) und Proof-of-Stake (PoS) schützen vor Sybil-Angriffen, bei denen ein Angreifer versucht, die Kontrolle über den Großteil des Netzwerks zu erlangen.
Unveränderlichkeit : Sobald eine Transaktion in einem Block aufgezeichnet und zur Blockchain hinzugefügt wurde, kann sie nicht mehr geändert werden. Diese Dauerhaftigkeit stellt sicher, dass Transaktionshistorien unveränderlich bleiben.
Transparenz : Viele Blockchains funktionieren als öffentliche Hauptbücher, sodass jeder alle Transaktionen einsehen kann, wodurch betrügerische Aktivitäten leichter erkennbar werden.

Trotz dieser robusten Sicherheitsmaßnahmen bestehen immer noch Schwachstellen. Dieselben Eigenschaften, die Blockchain revolutionär machen, wie etwa ihre Unveränderlichkeit, können auch Risiken bergen, wenn das System selbst jemals kompromittiert wird.

Arten von Blockchain-Sicherheitsverletzungen

Blockchain-Schwachstellen können in drei Haupttypen eingeteilt werden:

Schwachstellen im Ökosystem : Dazu gehören Fehler im breiteren Blockchain-Ökosystem, einschließlich Problemen mit der Knotenkonfiguration oder der Netzwerkkommunikation.
Angriffe auf Smart Contracts und Protokolle : Diese zielen auf die zusätzlichen Ebenen ab, die auf der Blockchain laufen, wie Smart Contracts und andere Protokolle, die ausnutzbare Fehler oder Designfehler enthalten können.
Infrastruktur- und Benutzerangriffe : Dabei stehen Elemente wie digitale Geldbörsen und Austauschplattformen sowie das Benutzerverhalten im Mittelpunkt, was zu gestohlenen Schlüsseln oder Phishing-Angriffen führen kann.

Es ist wichtig zu verstehen, dass die Blockchain zwar mehrere Sicherheitsvorteile bietet, aber auch potenzielle Sicherheitsprobleme mit sich bringt, die einer aufmerksamen Verwaltung und kontinuierlichen Verbesserung bedürfen.

Schwachstellen im Blockchain-Ökosystem

Ein Blockchain-Netzwerk mit weniger Knoten ist von Natur aus anfälliger für Angriffe als ein großes und weit verteiltes. Sybil-Angriffe oder 51%-Angriffe sind auf etablierten Blockchains wie Bitcoin oder Ethereum mittlerweile eine erhebliche Herausforderung, da dafür enorme Rechenleistung oder erhebliche Ressourcen erforderlich sind. Das Verständnis der gesamten Bandbreite potenzieller Risiken ist jedoch von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Organisationen, die die Einführung kleinerer, neuer Blockchains in Erwägung ziehen oder ihre eigenen entwickeln möchten.

Sybil-Angriff

Ein Sybil-Angriff zielt auf die Peer-to-Peer-Schicht eines Blockchain-Netzwerks ab, wo ein böswilliger Akteur versucht, die Kontrolle über mehrere Knoten zu erlangen, um den Netzwerkbetrieb zu beeinflussen.

51 % oder Double-Spending-Angriff

Dieser Angriff stellt eine Bedrohung für die Integrität von Proof-of-Work-Blockchains dar. Wenn ein Angreifer mehr als 50 % der Mining-Leistung des Netzwerks kontrolliert, kann er Transaktionsbestätigungen manipulieren, wodurch eine doppelte Ausgabe von Coins ermöglicht und möglicherweise das Hinzufügen neuer Blöcke gestoppt wird.

Zentralisierungsrisiken

Trotz der dezentralen Ideale öffentlicher Blockchains können praktische Aspekte wie Mining-Pools zur Zentralisierung führen. Diese Machtkonzentration kann Schwachstellen mit sich bringen. Darüber hinaus laufen viele Blockchain-Knoten auf zentralisierten Cloud-Diensten wie Amazon Web Services. Ein Angriff auf eine solche zentralisierte Infrastruktur könnte einen erheblichen Teil der Knoten gefährden, das Netzwerk in Richtung Zentralisierung drängen und seine Anfälligkeit für Angriffe erhöhen.

Netzüberlastung

Eine Überlastung des Blockchain-Netzwerks tritt auf, wenn nicht genügend Validierer vorhanden sind, um das Volumen der übermittelten Transaktionen zu verarbeiten. Dies kann zu Verzögerungen bei der Transaktionsverarbeitung, erhöhten Transaktionsgebühren und in schweren Fällen zu Netzwerkausfällen und Instabilität führen. Solche Probleme können das Vertrauen in die Fähigkeit des Netzwerks untergraben, hohe Transaktionsvolumina effizient zu verarbeiten.

Das Verständnis dieser Schwachstellen ist für die Aufrechterhaltung der Sicherheit und Effizienz von Blockchain-Netzwerken von entscheidender Bedeutung, insbesondere da sich die Technologie ständig weiterentwickelt und in verschiedene Sektoren integriert wird.

Schwachstellen in Protokollen und Smart Contracts in Blockchain-Netzwerken

Brückenangriffe

Blockchain-Brücken erleichtern den Transfer von Vermögenswerten zwischen verschiedenen Blockchain-Netzwerken und verbessern so das Ökosystem der dezentralen Finanzen (DeFi). Da sie jedoch oft große Mengen an Vermögenswerten enthalten und weniger sicher sein können als die Blockchains, die sie verbinden, sind Brücken zu einem bevorzugten Ziel für Hacker geworden. Insbesondere machen Brückenangriffe etwa 70 % der Cyberangriffe im Zusammenhang mit Kryptowährungen aus, was ihre Anfälligkeit unterstreicht.

Layer 2-Schwachstellen

Allgemeine Blockchain-Sicherheitsbedenken erstrecken sich auch auf Layer-2-Lösungen, mit zusätzlichen spezifischen Schwachstellen. Dazu gehören eine mögliche Transaktionszensur durch Rollup-Anbieter und Angriffe wie Denial of Service (DoS) und Malware, die auf diese Anbieter abzielen und den Betrieb dieser Netzwerke stören können.

Protokoll-Hacks und Exploits

Im DeFi-Sektor sind Protokollhacks besonders besorgniserregend, da sie zu erheblichen finanziellen Verlusten führen und das Vertrauen in das Ökosystem untergraben. Trotz regelmäßiger Sicherheitsüberprüfungen zur Risikominderung können Schwachstellen aufgrund der Komplexität dieser Finanzprotokolle unentdeckt bleiben. Ein bedeutender Vorfall war der BadgerDAO-Hack, bei dem ein kompromittierter Cloudflare- API-Schlüssel den Diebstahl von 120 Millionen US-Dollar ermöglichte.

Andere Schwachstellen bei Smart Contracts

Smart Contracts sind anfällig für Programmierfehler, die böswillig ausgenutzt werden können. Ein Beispiel für eine solche Schwachstelle in der Vergangenheit war der DAO-Hack auf Ethereum, bei dem ein Angreifer etwa ein Drittel der Gelder der DAO abschöpfte, die damals etwa 50 Millionen Dollar wert waren. Diese schwerwiegende Sicherheitsverletzung führte zu einem spaltenden Hard Fork innerhalb der Ethereum-Community, der letztendlich zur Aufspaltung in Ethereum (ETH) und Ethereum Classic (ETC) führte.

Sicherheitsbedrohungen für Infrastruktur und Benutzer im Kryptowährungs-Ökosystem

Gängige Software-Sicherheitslücken

Kryptowährungs-Wallets und häufig verwendete Software sind häufige Ziele von Cyberangriffen. Ein markantes Beispiel war der Einbruch in ein weit verbreitetes mobiles Solana- Wallet namens Slope, bei dem es Hackern gelang, über 8 Millionen US-Dollar in SOL zu stehlen. Der Angriff war so schwerwiegend, dass er zunächst Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der Solana-Blockchain selbst aufkommen ließ.

Hacks für zentralisierte Börsen

Zentralisierte Kryptowährungsbörsen, die den Handel mit digitalen Vermögenswerten ermöglichen, sind immer wieder Ziele für Cyberkriminelle. Der berüchtigte Mt. Gox-Vorfall im Jahr 2014, bei dem Hacker etwa 850.000 Bitcoins stahlen, unterstreicht die potenziellen Schwachstellen dieser Plattformen.

Malware-Angriffe

Cyber-Angreifer setzen häufig Malware ein, um Wallet-Schlüssel zu stehlen oder nicht autorisierte Transaktionen auszuführen. Eine ausgeklügelte Methode besteht aus Malware, die erkennt, wenn eine Kryptowährungsadresse in die Zwischenablage kopiert wird, und diese dann beim Einfügen mit der Adresse des Angreifers austauscht.

Phishing-Angriffe

Bei Phishing-Betrug bringen Angreifer Benutzer dazu, vertrauliche Informationen wie private Schlüssel oder Passwörter preiszugeben. Diese Betrugsmaschen verwenden in der Regel gefälschte Websites oder Nachrichten, die legitime Quellen imitieren, um Benutzer zu täuschen.

SIM-Tausch-Betrug

Die Verwendung von SMS zur Multi-Faktor-Authentifizierung ist aufgrund der Gefahr von SIM-Swap-Angriffen riskant. In diesen Fällen übertragen Angreifer die SIM-Kartendaten eines Opfers auf dessen Gerät, häufig indem sie sich gegenüber dem Dienstanbieter als das Opfer ausgeben, und erlangen so Kontrolle über die mit der Telefonnummer verknüpften Konten.

Social-Engineering-Betrug

Bei diesen Betrügereien werden Personen unter einem irreführenden Vorwand dazu verleitet, Kryptowährungen zu versenden oder private Schlüssel und Passwörter preiszugeben.

Benutzerfehler

Fehler der Benutzer, wie der Verlust privater Schlüssel, deren versehentliche Weitergabe oder das Senden von Vermögenswerten an falsche Adressen, stellen erhebliche Risiken dar. Diese Probleme sind jedoch eher auf Benutzerfehler als auf inhärente Mängel der Blockchain-Technologie zurückzuführen.

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