L2チェーンに革命を:シーケンサーから築く本質的なセキュリティ

背景

L2チェーンは、ブロックチェーンのスケーラビリティを向上させるという利点により、近年急速な成長を遂げている。L2BEATのデータによると、現在58のアクティブなL2プロジェクトが存在し、TVL（2024年6月26日時点）は430億ドルを超えている。

L2チェーンのモチベーションは、Ethereumなどのl1チェーンにおけるスケーリングの問題を解決することである。その代表的な手法の一つがrollupsと呼ばれるもので、L2のトランザクションをL1チェーンにまとめて取り込む。トランザクションはL2チェーンで実行され、その結果（状態）がL1にコミットされる。これにより、L2のセキュリティはL1チェーンによって保証され、さらにL1チェーンのコンセンサスメカニズムによって確実なものとなる。以下の図は、rollupベースのL2チェーンの基本的な考え方を示している。

Rollups

現在、rollupsの実装は主に2つのカテゴリー、つまりzero-knowledge rollupsとoptimistic rollupsに分類される。zero-knowledge rollupの基本的な考え方は、一連のトランザクションをまとめて処理し、L1チェーン上には必要最小限のサマリーのみをコミットするというものであり、このサマリーはL2トランザクションによる状態の変化と、それらの変化が暗号アルゴリズムによって検証可能であることを示す証明を含む。

optimistic rollupsが「optimistic（楽観的）」と呼ばれる理由は、トランザクションが有効であると仮定し、L1チェーン上で状態変化の証明を提供しないためである。誰でも、一定の時間枠内で不正の証明を伴い、提出されたデータに異議を申し立てることができる。その異議が正当なものであれば（つまり、L1にコミットされたデータに無効なものが含まれていることを意味する）、不正なトランザクションを含めた責任を負うシーケンサーがペナルティを受けることになる。

シーケンサー

Rollupsにおけるシーケンサーは重要な役割を担う部分であり、L2トランザクションの実行とバッチ処理、そしてそれらをL1チェーンに提出する役割を担う。例えば、optimistic rollupsにおいて、シーケンサーは典型的にはL2トランザクションを受け取るノード、実行用の仮想マシン（Geth）、L1チェーンにバッチを提出するバッチプロポーザー（またはサブミッター）、その他いくつかの補助的なコンポーネントを含む。要するに、シーケンサーはL2チェーン上でトランザクションをまとめる役割を担うコンポーネントである。

シーケンサーは集中型または分散型の方法で運用できる。集中型の場合、シーケンサー（または複数のシーケンサー）は特定の集中的な主体によって管理される。一方、分散型のシーケンサーは、パーミッションレスな方式でプールの中から選出される。両方式にはそれぞれ利点と欠点がある。具体的には、集中型シーケンサーはより効率的で実装が容易だが、単一障害点となる可能性がある。分散型シーケンサーはより堅牢だが、設計と実装の労力がより複雑になる。

L2BEATによると、集中型シーケンサーは、arbitrum、Optimism、zkSync Eraなどを含む、L2チェーンにおける最も一般的な方式である。

L2チェーンにとってセキュリティが重要な理由

L2はスケーラビリティの問題を解決するため、ユーザーエクスペリエンスを効率化し、ユーザーコストを削減し、多くのユーザーの注目を集めている。しかし、ユーザーの観点からはセキュリティが依然として課題として残っている。それは、プロトコルへのハッキングが巨額の損失を引き起こすためである。例えば、SonneFinance on Optimismへのハッキングは、precision loss（精度損失）により2000万ドル以上の損失を引き起こした。Linerはシーケンサーの停止まで行い、Velocoreのセキュリティインシデントにおいて攻撃者がトークンをダンプすることを防いだ。

L2チェーンは非常に競争の激しい環境にあるため、セキュリティはL2チェーンの運営者にとって極めて重要である。強化されたセキュリティはより多くのユーザーを惹きつけ、TVL（Total Value Locked）を増加させ、活発なエコシステムを育む。これにより好循環が生まれ、セキュリティの向上がより多くの採用を促し、それがさらなる成長と繁栄を刺激するという流れが生まれる。したがって、L2チェーンが市場で目立ち、成功を収めるためには、セキュリティを優先することが不可欠である。

現在のソリューション

現在、L2チェーンのセキュリティは、プロトコル自体のセキュリティオーディットと、その場限りの監視ソリューションに大きく依存している。これらのソリューションには以下のような欠点がある。

コードオーディット

セキュリティオーディット自体では、すべてのセキュリティ上の懸念に対応することはできない。

第一に、コードオーディットはローンチ前のセキュリティソリューションである。スマートコントラクトがチェーンにデプロイされた後、コードオーディット時に見逃されたゼロデイ脆弱性が悪用される可能性がある。過去のセキュリティインシデントは、評判の高いオーディターによる審査を受けたプロトコルであっても、ハッキングされてきたことを証明している（そもそも一部のプロトコルはそのようなオーディットのコストを負担できない場合もある点は言うまでもない）。

第二に、コードオーディットはコードの静的な視点でしか審査することができない。スマートコントラクトの設定やパラメータのアップグレードによって変化するランタイムの状態は見逃されることになる。

アドホックな攻撃監視

一部のプロトコルは、（プロバイダー提供またはインハウス開発による）監視ツールを導入する。しかし、攻撃監視システムが効果的に機能し、誤検知率を低く維持するには、高度なセキュリティ専門家のドメイン知識に依存する必要がある。さらに重要なことに、検出されたセキュリティインシデントに自動的に対応する手段が欠けている。手動での対応はしばしば遅すぎることが判明する。昨年8月のNomad Bridgeへの攻撃の際は、プロジェクトチームが対応するのに3時間以上を要した。最近のKyberSwapへの攻撃においても、対応時間はほぼ2時間に及んだ。

さらに重要なことに、これにはプロトコル側が自身の時間と統合作業のコストを負担してこの監視システムを実装する必要がある。チェーンレベルで組み込みのセキュリティを実現できれば、プロトコルとユーザーの双方にとってより優れたソリューションとなる。これにより、コストのかかる統合作業を必要とせずに継続的なセキュリティが確保され、より堅牢でシームレスなセキュリティフレームワークが提供される。

私たちのソリューション：Sequencer Threat Overwatch Program

BlockSecはこの方向性における先駆者である。早くも2022年に、私たちは「ブロックチェーンの攻撃をブロック可能にする」というコンセプトを提唱し、一連のハッキングを成功裏に阻止し、2000万ドル以上を救済した。L2チェーンの発展に伴い、私たちはこの方向性をさらに一歩進め、私たちのPhalcon Security製品の攻撃検知能力を活用し、L2に組み込みのセキュリティを実現する革新的なセキュリティソリューションを提示する。私たちは、Phalcon Securityによって実現されるこのシーケンサーレベルでの組み込みセキュリティソリューションを、Sequencer Threat Overwatch Program（STOP）と定義する。

STOPの基本的な考え方は、攻撃検知エンジンをL2チェーンのシーケンサーに統合することができるという点にある。各L2トランザクションは、L2チェーンに取り込まれる前に攻撃検知エンジンを通過する。攻撃検知エンジンが悪意のあるトランザクションであると判断した場合、さらなる検査のために隔離することができる。これにより、プロトコルやユーザー側に一切の労力やコストをかけることなく、攻撃トランザクションがそもそもL2チェーンに取り込まれることを防ぐことができる。

このアイデアは単純に見えるが、このシステムを展開するにはかなりの設計上の課題がある。

• 第一に、このシステムを非侵襲的なものにする方法である。というのも、統合にシーケンサーへの深いフックが必要になると、互換性、堅牢性、保守性の問題を引き起こす可能性があるためである。

• 第二に、このシステムを効率的にする方法である。というのも、数秒間に数千件のトランザクションを処理する必要がある場合があるためである。L2チェーンのスループットに影響を与えることなく、いかにしてシーケンサーにフックするかを解決する必要がある。

• 第三に、正当なトランザクションに影響を与えないよう、低い誤検知率を維持する方法である。正当なトランザクションが誤って分類され隔離されてしまうと、チェーンの使いやすさに大きく影響し、ユーザーが利益を得る機会を逃すことにさえつながる。

私たちのソリューションは、Phalcon Securityによって実現される攻撃検知エンジンを備えた非侵襲的なアーキテクチャによって、この課題を成功裏に解決している。具体的には、シーケンサーの前段にthreat inspection node（脅威検査ノード）をL2チェーンに導入する。このthreat inspection nodeはPhalcon Securityと通信し、各トランザクションをスキャンし結果を返す。Phalcon Securityによって悪意があると認識されたトランザクションは隔離され、通過したトランザクションはシーケンサーのmempoolへと送られる。以下の図は、システム全体のアーキテクチャを示している。

私たちの攻撃検知エンジンは非常に効率的かつ正確である。一般的に、数ミリ秒以内にトランザクションの検知を完了し、誤検知率は0.0001%未満である。さらに、独自定義のルールと組み合わせることで、この誤検知率をさらに低減することができる。なお、このエンジンは複数のハッキングを検知・阻止してきた成功事例により実戦で検証されている。私たちのエンジンによって検知された（公開された）セキュリティインシデントの一覧および攻撃阻止の成功事例を参照してほしい。

さらに、STOPシステムには、チェーン運営者が隔離されたトランザクションをさらに検証できるダッシュボードが備わっている。私たちのPhalcon Explorerの助けを借りて、アナリストはハッキングトランザクションの根本原因を完全に特定し、さらなる対応を取ることができる。

Manta：組み込みセキュリティを備えた最初のL2

私たちはこの取り組みを実現するためにMantaと提携できたことに大変興奮しており、これによりManta Pacificは組み込みセキュリティを備えた最初のL2となる。具体的には、BlockSecとMantaは共同でSTOPを開発した。これは革新的なLayer 2セキュリティソリューションである。Manta Pacific上のすべてのトランザクションは、BlockSec Phalcon Securityの攻撃検知エンジンによってスキャンされ、攻撃トランザクションがそもそもL2チェーンに取り込まれることを防ぐ。

この協力関係により、Manta Pacificには堅牢なセキュリティ強化がもたらされる一方で、その使いやすさと効率性は影響を受けないまま維持される。同時に、プロトコルとユーザーは追加の時間や労力を投じることなく保護される。私たちは、シーケンサーレベルのセキュリティに対するMantaの積極的なアプローチと、Manta Pacificを非常に安全性が高く、高性能で、ユーザーフレンドリーなL2チェーンにするという同社のコミットメントを称賛する。より多くのチェーンやプロトコルプロジェクトがセキュリティを優先し、ユーザーが自信を持って安全にやり取りできるようになることは、非常に励みになることである。

結論

本ブログでは、L2チェーンに組み込みセキュリティを提供するアーキテクチャを提案した。この先駆的な方向性と知見が、コミュニティ全体がセキュリティ上の問題を根本から解決し、ユーザーを守る助けとなることを願っている。今後も、私たちはさらに革新的なセキュリティソリューションの探求と提供を続け、私たちのシステムがブロックチェーンセキュリティの最前線に立ち、ユーザーに最高水準の保護を提供できるよう努めていく。

参考文献

https://blocksec.com/blog/blocksec-perspectives-and-solutions-on-the-security-of-l2-blockchains

https://blocksec.com/blog/how-L2-blockchains-can-do-better-to-protect-their-users

https://ethereum.org/en/layer-2/

https://docs.optimism.io/stack/components

https://l2beat.com/

BlockSecについて

BlockSecは、フルスタックのWeb3セキュリティサービスプロバイダーである。当社は、新興のWeb3世界におけるセキュリティとユーザビリティの向上に取り組み、その大規模な普及を促進することを目指している。そのために、BlockSecはスマートコントラクトおよびEVMチェーンのセキュリティオーディットサービス、セキュリティ開発と脅威の事前ブロックのためのPhalcon Securityプラットフォーム、資金追跡と調査のためのMetaSleuthプラットフォーム、そしてweb3ビルダーが暗号世界を効率的に活動するためのMetaSuites拡張機能を提供している。

現在まで、当社はUniswap Foundation、Compound、Forta、PancakeSwapなど1,000社以上のクライアントにサービスを提供しており、Matrix Partners、Vitalbridge Capital、Fenbushi Capitalをはじめとする著名な投資家から、2回の資金調達ラウンドで数千万米ドルを受けている。

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