紹介

Eclipse攻撃は、ピアツーピアネットワーク内の情報へのノードのアクセスを操作するように設計されています。 攻撃者は、標的のノードを参加ノードの広範なネットワークから戦術的に切り離すことで、攻撃者が広めた情報のみに依存するように仕向けます。 これらの攻撃は、主に着信接続を受け入れるノードに向けられ、ホストノードから生成されたボットネットまたはファントムネットワークを使用して脆弱性を悪用します。

しかし、エクリプス攻撃の仕組みを理解し、適切な緩和戦略を実装することで、ネットワーク事業者や開発者はネットワークを保護し、そのような攻撃に対する回復力を高めることができます。 詳細については、以下をお読みください。

Eclipse攻撃とは?

Eclipse攻撃は、特定のノードのネットワーク全体への接続を切断し、着信接続と発信接続の両方へのアクセスを効果的に遮断することで、ブロックチェーンネットワークに重大な脅威をもたらします。 この分離は、トランザクションの確認の遅延、ブロックチェーンの状態に関する誤った情報、二重支払い攻撃に対する脆弱性など、いくつかの有害な結果をもたらす可能性があります。

エクリプス攻撃の主な目的は、ピアツーピア(P2P)ネットワーク内の情報へのノードのアクセスを乗っ取ることです。 このネットワークを操作することで、攻撃者は標的のノードを切断し、ブロックチェーンに参加しているノードのより広いネットワークから効果的に分離することができます。 その結果、標的となったノードは、ブロックチェーンの状態に関して攻撃者から提供された情報のみに依存するようになります。

Eclipse攻撃は、すべてのノードが他のノードからの接続を許可するわけではないため、主に着信接続を受け入れるノードを標的にします。 攻撃者は、ホストノードから作成されたボットネットまたはファントムネットワークを使用して、ターゲットノードを侵害します。

さらに、エクリプス攻撃がブロックチェーンのセキュリティと効率に及ぼす影響は深刻です。 これらの攻撃は、トランザクション処理を妨害し、ノードによる誤った意思決定につながり、マイニングパワーを分割し、二重支払いの試みを促進する可能性があります。 また、スマートコントラクトを操作し、ブロックチェーンの全体的な回復力を低下させ、51%攻撃につながる可能性もあります。

その結果、エクリプス攻撃のリスクを軽減するために、ブロックチェーンネットワークは、ピア接続の多様化、ノード検出メカニズムの採用、ネットワークアクティビティの監視、ブロックチェーンデータの独立検証など、さまざまな戦略を実装できます。 これらの対策は、ノードが分離されたり誤解したりするのを防ぎ、ネットワークの整合性と運用効率を保護するのに役立ちます。

Eclipse攻撃の仕組み

Source: Marlin Protocol — 攻撃者がネットワーク内の正規のノードとの接続を失ったことで、標的ノードが隠蔽されました

Eclipse攻撃の最初のステップは、攻撃者が標的のノードのピアテーブルを独自の悪意のあるIPアドレスで埋めることです。 ピアテーブルは基本的に、特定のノードが接続されているネットワーク内の他のノードに関する情報を格納するデータベースです。 攻撃者は、これらのテーブルに独自のIPアドレスを入力することで、標的のノードが新しい接続を確立するときにのみノードに接続するようにします。

ピアテーブルが操作されると、攻撃者はターゲットに対するDDoS攻撃を使用してターゲットノードを強制的に再起動させるか、攻撃者は単にDDoS攻撃が発生するのを待つことができます。 これは、現在の発信接続を中断し、接続プロセスをリセットするために行われます。 ノードが再起動すると、ネットワーク内の正当なノードへの既存の接続が失われます。

ターゲット・ノードは、再始動後に新しい接続を試みると、ピア・テーブルを参照して潜在的な接続パートナーを見つけます。 ただし、攻撃者はテーブルに独自のIPアドレスを記入しているため、ノードは知らないうちに攻撃者のノードとの接続のみを確立します。 これにより、標的のノードが正規のネットワーク参加者から効果的に分離され、そのインバウンドおよびアウトバウンド接続が攻撃者のノードにリダイレクトされます。

Source: hub.packtpub.com — 標的のノードを正当なノードから分離する際のブロックチェーンネットワークにおける攻撃者の立場

攻撃者は、標的となるノードの接続を制御することで、そこを通過する情報やトラフィックを操作することができます。 不正な取引や二重支払いを画策したり、コンセンサスメカニズムを混乱させたり、シビル攻撃などのより複雑な攻撃を実行したりする可能性があります。 攻撃者のノードによって作成されたファントムネットワークは、これらの悪意のあるアクションを実行するためのゲートウェイとして機能し、ブロックチェーンネットワークの整合性とセキュリティを損ないます。

ビットコインのピアツーピアネットワークに対するEclipse攻撃

ビットコインネットワークでは、ノードはP2Pネットワークを介して通信し、トランザクションとブロックを伝播するための接続を形成します。 各ノードは、最大 117 の着信 TCP 接続と 8 つの発信 TCP 接続を持つことができ、ネットワーク内で対話できます。 ただし、Eclipse攻撃は、攻撃者が悪意のあるIPアドレスでノードをあふれさせたり、接続を操作したりして、ノードの接続を制御した場合に発生する可能性があります。 ノードの接続をこのように制御することで、攻撃者は情報の流れを制御し、標的のノードを本物のネットワークインタラクションから本質的に分離することができます。

出典:KAIST — ビットコインブロックチェーンのインバウンドおよびアウトバウンドTCP接続

ビットコインブロックチェーンに対するEclipse攻撃の重要性は、ネットワークの完全性を破壊する可能性があることにあります。 これは、マイニングパワーの51%が正直である限り、システムは安全であるという推定に依存するビットコイン内のセキュリティの仮定に挑戦します。 ただし、この仮定は、すべての当事者がすべての有効なブロックとトランザクションを見ることを前提としており、Eclipse攻撃はP2Pネットワークを制御し、その後ブロックチェーンの情報フローを制御することで混乱させることができます。

ビットコインネットワークにおけるEclipse攻撃に対する対策には、さまざまな戦略の実装が含まれます。

1. 要求のタイムアウト: ビットコインノードはタイムアウトメカニズムを採用でき、ノードが設定された時間枠(たとえば、トランザクションの場合は2分、ブロックの場合は20分)内に必要な情報を受信しない場合、現在のピアから切断し、別のピアに情報を要求します。 これにより、侵害された可能性のあるノードへの依存を防ぎ、安全な待機時間を見積もることでトランザクションの全体的なセキュリティを向上させることができます。

2. 硬化対策: Eclipse攻撃に対するネットワークの強化には、グループハッシュなどの対策を実装する必要があり、攻撃の実行がより困難になります。 グループハッシュでは、攻撃者が異なるグループにまたがる複数のIPにアクセスする必要があるため、攻撃を成功させるために必要な複雑さとリソースが増加します。

本質的に、ビットコインのP2Pネットワークに対するEclipse攻撃は、攻撃者がノード接続を操作し、情報フローを制御し、ブロックチェーンのセキュリティを損なう可能性があるため、重大な脅威をもたらします。 ただし、提案された対策は、これらのリスクを軽減し、そのような攻撃に対するネットワークの回復力を強化することを目的としています。

Eclipse攻撃の結果

ブロックチェーンネットワークに対するEclipse攻撃は、さまざまな深刻な結果をもたらし、ネットワークの機能を大幅に損なう可能性があります。

エクリプス攻撃の影響として考えられるのは、次のようなものです。

1. 二重支出: Eclipse攻撃の最も懸念される結果の1つは、二重支払いの可能性です。 これは、攻撃者が同じ暗号通貨で複数の取引を行い、基本的に同じ資金を2回使用した場合に発生します。 ターゲットノードがより広いネットワークから分離されているため、これらの二重支払いトランザクションを検出できない可能性があり、侵害されたノードが正確なブロックチェーンデータへのアクセスを取り戻すまで、悪意のあるアクターは検出されずに不正なトランザクションを確認できます。

Source: hub.packtpub.com — 攻撃者は被害者ノードを凌駕し、二重支払いを助長する

さらに、Eclipse攻撃は、0-確認とN-確認の二重支払いに分類できます。 詳しく見ていきましょう!

0-確認二重支払い: Eclipse攻撃における「0-確認二重支払い」とは、攻撃者がP2Pネットワーク内のノードの分離を悪用して、同じ資金を不正に2回使用するシナリオを指します。 このタイプの攻撃は、通常、ブロックチェーン上で確認されるのを待たずに取引を受け入れる加盟店を標的としています。

N-確認二重支出: Eclipse攻撃では、「N-confirmation Double Spend (N-confirmation Double Spend )」とは、攻撃者がマーチャントやマイナーなどの特定のノードを、より広範なブロックチェーンネットワークから分離するシナリオを指します。 この分離により、これらのノードは、トランザクションの確認など、ブロックチェーンに関するタイムリーで正確な情報を受け取ることができず、二重支出の潜在的なリスクにつながり、経済的損失を引き起こし、影響を受けるノード内のトランザクションの整合性が損なわれます。

1. サービス拒否 (DoS): Eclipse攻撃は、サービス拒否を引き起こし、標的のノードのネットワークへのアクセスを妨害する可能性があります。 インバウンド接続とアウトバウンド接続を遮断することで、攻撃者はノードが意図した機能を実行できなくなり、中断やデータ損失の可能性を引き起こす可能性があります。

2. 接続の独占: 攻撃者はノードの接続を独占し、ネットワークから受信する情報フローを制御できます。 この操作により、標的となるノードがブロックチェーン情報を攻撃者のみに依存し、不正行為を助長するシナリオにつながる可能性があります。

3. スパムアドレス(IPアドレス): Eclipse攻撃では、IPアドレスをスパムし、標的となるノードを無関係なデータで過剰に処理します。 このデータのフラッディングは、ノードのパフォーマンスを妨げ、その操作を混乱させる可能性があります。

4. ノードの強制再起動: 場合によっては、Eclipse攻撃によって標的のノードが繰り返し再起動され、ダウンタイムが発生し、ブロックチェーンネットワークとの同期が妨げられることがあります。

5. 多くのボットが必要: Eclipse攻撃を実行するには、多くの場合、かなりの数のボットまたは侵害されたノードが必要になります。 この要件により、攻撃はよりリソースを大量に消費しますが、実行されると影響が大きくなる可能性があります。

6. 利己的なマイニングと51%の攻撃が悪化: Eclipse攻撃は、ブロックチェーン内の利己的なマイニング動作を悪化させる可能性があります。 これにより、総マイニングパワーのかなりの量(例:40%以上)を持つ悪意のあるマイナーが51%の攻撃を実行し、ブロックチェーンを制御し、トランザクションを再編成または操作する可能性のあるシナリオにつながる可能性があります。

本質的に、Eclipse攻撃は、ブロックチェーンネットワークのセキュリティ、信頼性、信頼性に多面的なリスクをもたらし、攻撃者は、特に二重支払いやネットワークマイニングパワーの大幅な分割などの不正な取引に関して、悪意のある利益のために脆弱性を悪用することができます。

Eclipse攻撃への対策

Eclipse攻撃の軽減は、単に着信接続をブロックしたり、信頼できるノードへの接続を制限したりするだけでは大規模に実現できない可能性があるため、困難な場合があります。 このアプローチは、エクリプス攻撃を防ぐためのより良いアプローチである可能性がありますが、新しいノードがネットワークに参加するのを妨げ、その成長と分散化を制限します。

Eclipse攻撃に対処するために、いくつかの戦略を採用できます。

1. ランダム化されたピア選択: ノードは、事前に定義された信頼できるノードのリストのみに依存するのではなく、使用可能なノードのプールからピアをランダムに選択できます。 これにより、攻撃者がノードのピアテーブルに悪意のあるIPアドレスをうまく入力する可能性が低くなります。

2. 検証可能な初期化: ノードは、暗号化アルゴリズムを使用して、初期化プロセスが安全で検証可能であることを確認できます。 これにより、攻撃者が初期化フェーズ中にノードのピアテーブルに悪意のあるIPアドレスを挿入するのを防ぐことができます。

3. 多様なネットワークインフラ: IPアドレスの取得に複数の独立したソースを使用することで、ネットワークは単一の脆弱なソースに依存することを回避できます。 これにより、攻撃者がノードのピアテーブルを独自のIPアドレスで操作することが困難になります。

4. 定期的なピア テーブルの更新: ノードは、さまざまなソースから最新の情報を取得することにより、ピアテーブルを定期的に更新できます。 これにより、接続を常に更新し、正当なネットワーク参加者から孤立する可能性を最小限に抑えることで、潜在的なEclipse攻撃の影響を軽減します。

5. ホワイトリスト: 信頼できるIPアドレスのホワイトリストを実装することで、ノードは接続を正当なピアのみに制限でき、攻撃者が制御するノードによって隠蔽されるリスクを軽減できます。

6. ネットワークの監視と分析: ネットワークの動作を継続的に監視し、トラフィック パターンを分析することで、不審なアクティビティや潜在的なエクリプス攻撃を特定することができます。 これにより、このような攻撃が重大な損害を引き起こす前に、プロアクティブに検出して軽減することができます。

7. ネットワークの強化: ノード帯域幅の増加、ルーティングアルゴリズムの最適化、コンセンサスメカニズムの強化などの対策を通じてネットワークの全体的な回復力を強化することで、エクリプス攻撃に対する耐性を高めることができます。

これらの戦略を組み合わせて実装することで、エクリプス攻撃に対するブロックチェーンネットワークの回復力を高め、ネットワークの整合性とセキュリティを維持することができます。

結論

ブロックチェーンネットワークに対するEclipse攻撃の影響は悲惨であり、セキュリティと運用効率に影響を与えます。 トランザクションプロセスを混乱させ、ノードの意思決定を揺るがすだけでなく、マイニングパワーを分割し、二重支払いの試みを可能にするリスクももたらします。 さらに、Eclipse攻撃はスマートコントラクトを改ざんし、ブロックチェーンネットワークの全体的な回復力を弱め、51%攻撃につながる可能性があります。 ただし、この記事で説明したさまざまな対策と特定のブロックチェーンの更新を実装することで、この攻撃の悪影響を軽減できます。