Contexto
As cadeias L2, com a vantagem de melhorar a escalabilidade do blockchain, ganharam rápido crescimento nos últimos anos. De acordo com os dados do L2BEAT, existem 58 projetos L2 ativos, e o TVL (em 26 de junho de 2024) é de mais de $43 bilhões.
A motivação das cadeias L2 é resolver o problema de escalabilidade nas cadeias L1, por exemplo, Ethereum. Um método respectivo é chamado de rollups, que agrupa transações L2 em cadeias L1. As transações são executadas nas cadeias L2 e os resultados (estados) são registrados na L1. Ao fazer isso, a segurança da L2 é garantida pelas cadeias L1, que são ainda mais asseguradas por seu mecanismo de consenso. A figura a seguir mostra a ideia básica das cadeias L2 baseadas em rollup.
Rollups
Atualmente, a implementação de rollups se divide principalmente em duas categorias, ou seja, zero-knowledge rollups e optimistic rollups. A ideia básica do zero-knowledge rollup é que ele processa um lote de transações e registra apenas o resumo necessário na cadeia L1, o qual mostra as mudanças de estado das transações L2 e provas dessas mudanças que podem ser verificadas através de algoritmos criptográficos.
Os optimistic rollups são chamados de "otimistas" porque assumem que as transações são válidas e não fornecem prova das mudanças de estado nas cadeias L1. Qualquer pessoa pode contestar os dados enviados dentro de uma janela de tempo com prova de fraude. Se a contestação for legítima (ou seja, se os dados registrados na L1 contiverem dados inválidos), então o sequenciador responsável por incluir as transações fraudulentas receberá uma penalidade.
Sequenciador
Os sequenciadores em Rollups são partes críticas, responsáveis por executar e agrupar transações L2 e enviá-las às cadeias L1. Por exemplo, nos optimistic rollups, um sequenciador normalmente contém um nó que recebe transações L2, uma máquina virtual de execução (Geth), propositores (ou submissores) de lotes para enviar o lote às cadeias L1, e alguns outros componentes auxiliares. Em resumo, o sequenciador é o componente que empacota transações nas cadeias L2.
Os sequenciadores podem ser operados de forma centralizada ou descentralizada. Na forma centralizada, um sequenciador (ou múltiplos sequenciadores) é controlado por entidades centralizadas. Ao contrário, os sequenciadores descentralizados serão selecionados em um pool de forma sem permissão. Ambas as formas têm seus prós e contras. Especificamente, os sequenciadores centralizados são mais eficientes e fáceis de implementar, mas com a possibilidade de um ponto único de falha. Os sequenciadores descentralizados são mais robustos, mas têm esforços de design e implementação mais complicados.
De acordo com o L2BEAT, os sequenciadores centralizados são a forma mais comum para as cadeias L2, incluindo arbitrum, Optimism, zkSync Era, etc.
Por Que a Segurança é Importante para as Cadeias L2
Como a L2 resolve o problema de escalabilidade, ela simplifica a experiência do usuário, reduz o custo do usuário e atrai muita atenção dos usuários. No entanto, a segurança continua sendo um problema do ponto de vista dos usuários, porque os ataques aos protocolos causarão perdas enormes. Por exemplo, o ataque ao SonneFinance na Optimism causou uma perda de mais de 20 milhões de dólares devido à perda de precisão. A Liner até pausou seu sequenciador para impedir que o atacante despejasse o token no incidente de segurança da Velocore.
A segurança é crucial para os operadores de cadeias L2 devido ao cenário altamente competitivo das cadeias L2. Uma segurança aprimorada atrai mais usuários e aumenta o Valor Total Bloqueado (TVL), fomentando um ecossistema próspero. Isso cria um ciclo de feedback positivo, no qual a melhoria da segurança leva a uma maior adoção, o que, por sua vez, estimula mais crescimento e prosperidade. Portanto, priorizar a segurança é essencial para as cadeias L2 se destacarem e terem sucesso no mercado.
Soluções Atuais
Atualmente, a segurança das cadeias L2 depende fortemente das auditorias de segurança dos próprios protocolos, e de soluções de monitoramento pontuais. Essas soluções têm as seguintes desvantagens.
Auditoria de Código
A auditoria de segurança por si só não pode resolver todas as preocupações de segurança.
Primeiro, a auditoria de código é uma solução de segurança pré-lançamento. Após a implantação dos contratos inteligentes na cadeia, as vulnerabilidades de dia zero que passaram desapercebidas durante a auditoria de código podem ser exploradas. Incidentes de segurança anteriores comprovaram que alguns protocolos hackeados passaram por auditorias de auditores renomados (sem mencionar que alguns protocolos podem não conseguir custear tais auditorias).
Segundo, a auditoria de código só pode auditar a visão estática do código. Ela perderá os estados de tempo de execução que serão alterados pela atualização de configurações e parâmetros dos contratos inteligentes.
Monitoramento Pontual de Ataques
Alguns protocolos adotarão ferramentas de monitoramento (seja de provedores ou por meio de desenvolvimento interno). No entanto, o sistema de monitoramento de ataques depende do conhecimento de domínio de especialistas em segurança de alto nível para ser eficaz e manter uma baixa taxa de falsos positivos. Mais importante ainda, eles carecem de uma forma automática de responder aos incidentes de segurança detectados. As intervenções manuais frequentemente se mostram tardias demais. No caso do ataque à Nomad Bridge em agosto passado, a equipe do projeto levou mais de três horas para responder. O recente ataque à KyberSwap também teve um tempo de resposta de quase duas horas.
Mais importante ainda, isso exige que o protocolo implemente esse sistema de monitoramento com seu próprio custo de tempo e esforços de integração. Se pudermos alcançar segurança embutida no nível da cadeia, isso oferece uma solução superior tanto para protocolos quanto para usuários. Isso garante segurança contínua sem a necessidade de integrações custosas, fornecendo uma estrutura de segurança mais robusta e integrada.
Nossa Solução: Sequencer Threat Overwatch Program
A BlockSec é pioneira nessa direção. Já em 2022, propusemos o conceito de "tornar o ataque ao blockchain bloqueável" e bloqueamos com sucesso uma série de ataques e resgatamos mais de 20 milhões de dólares. Com o desenvolvimento das cadeias L2, avançamos um pouco mais nessa direção e apresentamos uma solução de segurança inovadora para tornar a L2 com segurança embutida, usando a capacidade de detecção de ataques do nosso produto Phalcon Security. Definimos essa solução de segurança embutida no nível do sequenciador, potencializada pelo Phalcon Security, como o Sequencer Threat Overwatch Program (STOP).
A ideia básica do STOP é que podemos integrar o mecanismo de detecção de ataques ao sequenciador das cadeias L2. Cada transação L2 passará pelo mecanismo de detecção de ataques antes de ser incluída nas cadeias L2. Se o mecanismo de detecção de ataques considerar que se trata de uma transação maliciosa, ela pode ser colocada em quarentena para inspeção adicional. Ao fazer isso, é possível impedir que transações de ataque entrem nas cadeias L2 desde o início, sem qualquer esforço ou custo por parte dos protocolos e usuários.
Embora essa ideia pareça simples, implantar esse sistema apresenta desafios de design consideráveis.
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Primeiro, como tornar o sistema não intrusivo? Isso porque, se a integração exigir um gancho profundo no sequenciador, isso pode trazer problemas de compatibilidade, robustez e manutenção.
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Segundo, como tornar esse sistema eficiente? Isso porque eles podem ter milhares de transações que precisam ser processadas em segundos. É preciso resolver como se conectar ao sequenciador sem, ao mesmo tempo, afetar a taxa de transferência das cadeias L2.
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Terceiro, como manter uma baixa taxa de falsos positivos para não afetar transações legítimas. Se transações legítimas forem categorizadas incorretamente e colocadas em quarentena, isso afetará bastante a usabilidade da cadeia e pode até fazer com que o usuário perca oportunidades de lucro.
Nossa solução resolve com sucesso o desafio com uma arquitetura não intrusiva, com um mecanismo de detecção de ataques potencializado pelo Phalcon Security. Especificamente, introduzimos um nó de inspeção de ameaças na cadeia L2 antes do sequenciador. Esse nó de inspeção de ameaças se comunica com o Phalcon Security para escanear cada transação e retornar o resultado. As transações maliciosas reconhecidas pelo Phalcon Security serão colocadas em quarentena, e as que passarem irão para o mempool do sequenciador. A figura a seguir mostra a arquitetura geral do sistema.
Nosso mecanismo de detecção de ataques é altamente eficiente e preciso. Ele normalmente consegue finalizar a detecção de uma transação em poucos milissegundos, com uma taxa de falsos positivos inferior a 0,0001%. Combinado com outras regras autodefinidas, essa taxa de falsos positivos pode ser reduzida ainda mais. Observe que esse mecanismo já foi testado em batalha, com o histórico de sucesso de detectar e bloquear múltiplos ataques. Veja a lista de incidentes de segurança (públicos) divulgados detectados pelo nosso mecanismo e a história de sucesso no bloqueio de ataques.
Além disso, o sistema STOP conta com um painel para que o operador da cadeia possa verificar ainda mais as transações dentro da quarentena. Com a ajuda do nosso Phalcon Explorer, o analista pode identificar completamente a causa raiz das transações de ataque e tomar as medidas adicionais necessárias.
Manta: Primeira L2 com Segurança Embutida
Estamos entusiasmados em fazer parceria com a Manta para tornar essa iniciativa realidade, tornando a Manta Pacific a primeira L2 com segurança embutida. Especificamente, a BlockSec e a Manta co-desenvolveram o STOP, uma solução inovadora de segurança para Layer 2. Cada transação na Manta Pacific será escaneada pelo mecanismo de detecção de ataques do BlockSec Phalcon Security, impedindo que transações de ataque entrem nas cadeias L2 desde o início.
A colaboração traz melhorias robustas de segurança à Manta Pacific, garantindo que sua usabilidade e eficiência permaneçam inalteradas. Ao mesmo tempo, protocolos e usuários são protegidos sem investir tempo e esforço adicionais. Elogiamos a abordagem proativa da Manta em relação à segurança no nível do sequenciador e seu compromisso em tornar a Manta Pacific uma cadeia L2 altamente segura, de alto desempenho e amigável ao usuário. É encorajador ver mais cadeias e projetos de protocolos priorizando a segurança, permitindo que os usuários interajam com confiança e segurança.
Conclusão
Neste blog, propomos a arquitetura para fornecer segurança embutida às cadeias L2. Esperamos que essa direção pioneira e esses insights possam ajudar toda a comunidade a resolver problemas de segurança desde a base e proteger os usuários. No futuro, continuaremos a explorar e entregar soluções de segurança ainda mais inovadoras, garantindo que nossos sistemas permaneçam na vanguarda da segurança do blockchain e proporcionem o mais alto nível de proteção para nossos usuários.
Referências
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
Sobre a BlockSec
A BlockSec é uma provedora de serviços de segurança Web3 full-stack. A empresa está comprometida em aprimorar a segurança e a usabilidade para o mundo emergente da Web3, a fim de facilitar sua adoção em massa. Para isso, a BlockSec oferece serviços de auditoria de segurança de contratos inteligentes e cadeias EVM, a plataforma Phalcon Security para desenvolvimento de segurança e bloqueio proativo de ameaças, a plataforma MetaSleuth para rastreamento e investigação de fundos, e a extensão MetaSuites para desenvolvedores web3 navegarem com eficiência no mundo cripto.
Até hoje, a empresa atendeu mais de 1.000 clientes, como Uniswap Foundation, Compound, Forta e PancakeSwap, e recebeu dezenas de milhões de dólares americanos em duas rodadas de financiamento de investidores renomados, incluindo Matrix Partners, Vitalbridge Capital e Fenbushi Capital.
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Website: https://blocksec.com/
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MetaSleuth: https://metasleuth.io/
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MetaSuites: https://blocksec.com/metasuites
