Introdução

Um ataque Eclipse é projetado para manipular o acesso de um nó às informações dentro de uma rede ponto a ponto. Ao desconectar taticamente o nó visado da rede mais ampla de nós participantes, os invasores forçam-no a confiar apenas nas informações divulgadas pelo agressor. Esses ataques são direcionados principalmente a nós que aceitam conexões de entrada, explorando vulnerabilidades por meio do uso de botnets ou redes fantasmas geradas a partir de nós hospedeiros.

No entanto, ao compreender a mecânica dos ataques de eclipse e implementar estratégias de mitigação adequadas, os operadores de rede e os desenvolvedores podem salvaguardar as suas redes e aumentar a sua resiliência contra tais ataques. Continue lendo para saber mais.

O que é um ataque Eclipse?

Os ataques Eclipse representam uma ameaça significativa às redes blockchain, cortando a conexão de um nó específico com toda a rede, cortando efetivamente seu acesso às conexões de entrada e saída. Este isolamento pode ter várias consequências prejudiciais, incluindo atraso na confirmação de transações, desinformação sobre o estado da blockchain e vulnerabilidade a ataques de gastos duplos.

O objetivo principal de um ataque Eclipse é sequestrar o acesso de um nó às informações dentro de uma rede ponto a ponto (P2P). Através da manipulação desta rede, os invasores conseguem desconectar o nó visado, isolando-o efetivamente da rede mais ampla de nós participantes do blockchain. Consequentemente, o nó alvo passa a depender de informações fornecidas exclusivamente pelo invasor em relação ao status do blockchain.

Os ataques do Eclipse visam principalmente nós que aceitam conexões de entrada, pois nem todos os nós permitem conexões de outros nós. O invasor emprega uma botnet ou rede fantasma, criada a partir de nós host, para comprometer o nó alvo.

Além disso, as consequências dos ataques Eclipse na segurança e eficiência do blockchain são graves. Esses ataques podem interromper o processamento de transações, levar à tomada de decisões incorretas por parte dos nós, dividir o poder de mineração e facilitar tentativas de gastos duplos. Além disso, eles podem ser usados para manipular contratos inteligentes e reduzir a resiliência geral do blockchain, levando potencialmente a um ataque de 51%.

Consequentemente, para mitigar o risco de ataques de eclipse, as redes blockchain podem implementar várias estratégias, como diversificar as conexões entre pares, empregar mecanismos de descoberta de nós, monitorar a atividade da rede e validar os dados da blockchain de forma independente. Estas medidas podem ajudar a evitar que os nós sejam isolados e enganados, salvaguardando assim a integridade da rede e a eficiência operacional.

Como funciona um ataque Eclipse?

Fonte: Protocolo Marlin — O nó alvo foi eclipsado porque o invasor perdeu sua conexão com nós honestos na rede

A primeira etapa em um ataque Eclipse é o invasor preencher as tabelas de pares do nó alvo com seus próprios endereços IP maliciosos. As tabelas de pares são essencialmente bancos de dados que armazenam informações sobre outros nós da rede aos quais um determinado nó está conectado. Ao preencher essas tabelas com seus próprios endereços IP, o invasor garante que o nó alvo só se conectará aos seus nós ao estabelecer novas conexões.

Depois que as tabelas de pares forem manipuladas, o invasor forçará o nó alvo a reiniciar usando um ataque DDoS no alvo, ou o invasor pode simplesmente esperar que isso ocorra. Isso é feito para interromper as conexões de saída atuais e redefinir o processo de conexão. À medida que o nó é reiniciado, ele perde as conexões existentes com nós legítimos na rede.

Quando o nó alvo tenta fazer novas conexões após a reinicialização, ele consulta suas tabelas de pares para encontrar possíveis parceiros de conexão. Entretanto, como o invasor preencheu as tabelas com seus próprios endereços IP, o nó, sem saber, estabelece conexões apenas com os nós do invasor. Isso isola efetivamente o nó visado dos participantes legítimos da rede e redireciona suas conexões de entrada e saída para os nós dos invasores.

Fonte: hub.packtpub.com — A posição do invasor na rede blockchain ao isolar o nó alvo dos nós legítimos

Ao controlar as conexões do nó alvo, o invasor pode manipular as informações e o tráfego que flui através dele. Eles podem potencialmente arquitetar transações fraudulentas ou duplicar gastos, perturbar o mecanismo de consenso e até mesmo realizar ataques mais complexos, como o ataque Sybil. A rede fantasma criada pelos nós do invasor serve como porta de entrada para executar essas ações maliciosas e minar a integridade e a segurança da rede blockchain.

Eclipse ataca a rede peer-to-peer do Bitcoin

Na rede Bitcoin, os nós se comunicam através de uma rede P2P, formando conexões para propagar transações e blocos. Cada nó pode ter no máximo 117 conexões TCP de entrada e 8 conexões TCP de saída, permitindo-lhes interagir dentro da rede. No entanto, um ataque Eclipse pode ocorrer quando um invasor obtém controle sobre as conexões de um nó, inundando-o com endereços IP maliciosos ou manipulando suas conexões. Este controle sobre as conexões de um nó pode permitir que o invasor controle o fluxo de informações, isolando essencialmente o nó alvo de interações de rede genuínas.

Fonte: KAIST — Conexões TCP de entrada e saída na blockchain Bitcoin

A importância de um ataque Eclipse à blockchain Bitcoin reside no seu potencial para perturbar a integridade da rede. Desafia a suposição de segurança dentro do Bitcoin, que se baseia na presunção de que, enquanto 51% do poder de mineração for honesto, o sistema permanecerá seguro. No entanto, esta suposição pressupõe que todas as partes vejam todos os blocos e transações válidas, que um ataque Eclipse pode interromper ao controlar a rede P2P e, subsequentemente, o fluxo de informações da blockchain.

As contramedidas contra ataques Eclipse na rede Bitcoin incluem a implementação de várias estratégias:

1. Tempo limite de solicitação: os nós Bitcoin podem empregar mecanismos de tempo limite, onde se um nó não receber as informações necessárias dentro de um período de tempo definido (por exemplo, 2 minutos para transações ou 20 minutos para blocos), ele se desconecta do peer atual e solicita as informações de outro par. Isto ajuda a evitar a dependência de nós potencialmente comprometidos e melhora a segurança geral das transações, estimando tempos de espera seguros.

2. Medidas de fortalecimento: Fortalecer a rede contra ataques Eclipse envolve a implementação de medidas como hashing de grupo, o que torna a execução dos ataques mais difícil. O hashing de grupo exige que os invasores tenham acesso a vários IPs em diferentes grupos, aumentando a complexidade e os recursos necessários para executar o ataque com sucesso.

Em essência, os ataques Eclipse à rede P2P do Bitcoin representam uma ameaça crítica, permitindo potencialmente que invasores manipulem conexões de nós, controlem o fluxo de informações e prejudiquem a segurança do blockchain. No entanto, as contramedidas sugeridas visam mitigar estes riscos e reforçar a resiliência da rede contra tais ataques.

Consequências de um ataque Eclipse

Um ataque Eclipse a uma rede blockchain pode levar a diversas consequências graves, comprometendo significativamente a funcionalidade da rede.

Aqui estão alguns possíveis impactos de um ataque de eclipse:

1. Gastos duplos: Um dos resultados mais preocupantes de um ataque Eclipse é o potencial de gastos duplos. Isto ocorre quando um invasor consegue fazer múltiplas transações com a mesma criptomoeda, gastando essencialmente os mesmos fundos duas vezes. Devido ao isolamento dos nós alvo da rede mais ampla, eles podem não detectar essas transações de gasto duplo, permitindo que atores mal-intencionados confirmem transações ilegítimas sem detecção até que os nós comprometidos recuperem o acesso aos dados precisos do blockchain.

Fonte: hub.packtpub.com — O invasor eclipsa o nó da vítima para facilitar o gasto duplo

Além disso, os ataques Eclipse podem ser categorizados em gasto duplo de confirmação 0 e confirmação N. Vamos olhar mais de perto!

Gasto duplo com confirmação 0: Em um ataque Eclipse, “gasto duplo com confirmação 0” refere-se a um cenário em que um invasor explora o isolamento de um nó em uma rede P2P para gastar fraudulentamente os mesmos fundos duas vezes. Esse tipo de ataque normalmente tem como alvo comerciantes que aceitam transações sem esperar que elas sejam confirmadas no blockchain.

Gasto duplo com confirmação N: Em um ataque Eclipse, “gasto duplo com confirmação N” refere-se a um cenário em que o invasor isola nós específicos, como os de comerciantes e mineradores, da rede blockchain mais ampla. Este isolamento impede que estes nós recebam informações oportunas e precisas sobre a blockchain, incluindo confirmações de transações, levando a um risco potencial de gastos duplos, causando perdas financeiras e comprometendo a integridade das transações dentro dos nós afetados.

1. Negação de serviço (DoS): Os ataques Eclipse podem resultar em negação de serviço, interrompendo o acesso do nó alvo à rede. Ao cortar as conexões de entrada e saída, os invasores podem efetivamente tornar o nó incapaz de executar as funções pretendidas, causando interrupções e potencial perda de dados.

2. Monopolizando Conexões: Os invasores podem monopolizar as conexões de um nó, controlando o fluxo de informações que ele recebe da rede. Essa manipulação pode levar a um cenário em que o nó visado depende exclusivamente do invasor para obter informações da blockchain, facilitando atividades fraudulentas.

3. Endereços de spam (endereço IP): Os ataques Eclipse podem envolver spam de endereços IP, sobrecarregando o nó alvo com um volume excessivo de dados irrelevantes. Essa inundação de dados pode prejudicar o desempenho do nó e atrapalhar suas operações.

4. Forçar a reinicialização do nó: Em alguns casos, os ataques Eclipse podem forçar os nós alvo a reiniciarem repetidamente, causando tempo de inatividade e prejudicando sua capacidade de sincronização com a rede blockchain.

5. Exigindo Muitos Bots: A execução de um ataque Eclipse geralmente requer um número considerável de bots ou nós comprometidos. Este requisito torna o ataque mais intensivo em recursos, mas também potencialmente mais impactante depois de executado.

6. Mineração egoísta agravada e ataque de 51%: Os ataques Eclipse podem exacerbar comportamentos egoístas de mineração dentro do blockchain. Isto pode levar a um cenário em que mineradores mal-intencionados com uma quantidade substancial do poder total de mineração (por exemplo, 40% ou mais) podem potencialmente executar um ataque de 51%, ganhando controle sobre o blockchain e potencialmente reorganizando ou manipulando transações.

Em essência, um ataque Eclipse representa riscos multifacetados para a segurança, confiabilidade e confiabilidade de uma rede blockchain, permitindo que os invasores explorem vulnerabilidades para obter ganhos maliciosos, especialmente em termos de transações fraudulentas, como gastos duplos e divisão drástica do poder de mineração da rede.

Contramedidas para ataques Eclipse

Mitigar ataques de eclipse pode ser desafiador, pois simplesmente bloquear conexões de entrada ou restringir conexões a nós confiáveis pode não ser viável em escala. Esta abordagem poderia ter sido uma abordagem melhor para prevenir ataques de eclipse, mas impedirá a adesão de novos nós à rede e limitará o seu crescimento e descentralização.

Para lidar com ataques de eclipse, diversas estratégias podem ser empregadas:

1. Seleção aleatória de pares: em vez de depender apenas de uma lista predeterminada de nós confiáveis, um nó pode selecionar seus pares aleatoriamente no conjunto de nós disponíveis. Isso reduz a probabilidade de um invasor preencher com êxito as tabelas de pares de um nó com seus endereços IP maliciosos.

2. Inicialização verificável: os nós podem usar algoritmos criptográficos para garantir que o processo de inicialização seja seguro e verificável. Isso ajuda a evitar que invasores injetem endereços IP maliciosos nas tabelas de pares de um nó durante a fase de inicialização.

3. Infraestrutura de rede diversificada: Ao utilizar múltiplas fontes independentes para obter endereços IP, a rede pode evitar depender de uma única fonte vulnerável. Isso torna mais difícil para um invasor manipular as tabelas de pares do nó com seus próprios endereços IP.

4. Atualizações regulares de tabelas de pares: os nós podem atualizar periodicamente suas tabelas de pares, obtendo as informações mais recentes de várias fontes. Isso reduz o impacto de um possível ataque de eclipse, atualizando constantemente as conexões e minimizando as chances de ficar isolado de participantes legítimos da rede.

5. Lista de permissões: a implementação de uma lista de permissões de endereços IP confiáveis permite que os nós restrinjam conexões apenas a pares legítimos, reduzindo o risco de serem eclipsados por nós controlados por invasores.

6. Monitoramento e análise de rede: O monitoramento contínuo do comportamento da rede e a análise de padrões de tráfego podem ajudar a identificar qualquer atividade suspeita ou possíveis ataques de eclipse. Isto permite a detecção proativa e a mitigação de tais ataques antes que causem danos significativos.

7. Fortalecimento da rede: fortalecer a resiliência geral da rede por meio de medidas como aumentar a largura de banda dos nós, otimizar algoritmos de roteamento e aprimorar mecanismos de consenso pode torná-la mais resistente a ataques de eclipse.

A implementação de uma combinação dessas estratégias pode aumentar a resiliência das redes blockchain contra ataques de eclipse e ajudar a manter a integridade e a segurança da rede.

Conclusão

Os efeitos dos ataques Eclipse nas redes blockchain são terríveis, impactando a segurança e a eficiência operacional. Eles não apenas interrompem os processos de transação e influenciam a tomada de decisões dos nós, mas também representam um risco de divisão do poder de mineração e de permitir tentativas de gastos duplos. Além disso, os ataques do Eclipse podem até interferir nos contratos inteligentes, enfraquecendo a resiliência geral da rede blockchain e potencialmente levando a um ataque de 51%. No entanto, ao implementar as várias contramedidas discutidas neste artigo, bem como atualizações específicas da blockchain, os efeitos adversos deste ataque podem ser mitigados.