Publicação
Towards secure layer-2 blockchain solution using TEEs
| Resumo: | As tecnologias Web3 têm sido alvo de especial atenção no contexto académico e empresarial. A blockchain é uma das tecnologias mais disruptiva utilizada em Web3 e tem sido amplamente adotada. Uma blockchain pode ser descrita como uma base de dados ou um ledger que permite o armazenamento de dados de forma descentralizada e distribuída. Esta tecnologia tem vantagens em termos de segurança, imutabilidade e privacidade de dados, tornando-a assim adequada para uma variedade de casos de uso. O conceito blockchain foi inicialmente introduzido pela moeda criptográfica Bitcoin, mas hoje em dia é utilizado em diferentes áreas. Após o aparecimento de Bitcoin, outro marco importante na tecnologia foi o aparecimento de Ethereum que abriu um enorme leque de oportunidades na área. Ethereum é uma plataforma descentrali zada que permite a criação de smart contracts e aplicações descentralizadas alavancadas pela tecnologia blockchain. Com isto, surgiram muitas aplicações descentralizadas para os mais variados casos de uso. Apesar da constante e contínua adoção de blockchain e principalmente de Ethereum, existem ainda inúmeros desafios. O trilema da escalabilidade sugere que das três principais propriedades da blockchain, isto é, escalabilidade, descentralização e segurança, não é possível escolher duas sem colocar a restante em causa. De forma a colmatar este problema, têm surgido várias soluções, como layer-1 e layer-2. Soluções de layer-2 movem as computações complexas da blockchain para fora da chain, de forma a aliviar o processamento na blockchain. O excesso de computações na blockchain tem um custo significativo, por isso, movendo-as para off-chain, as soluções de layer-2 aumentam a escalabilidade das aplicações. Tendo em conta que os cálculos são realizados fora da blockchain, muitas das garantias de segurança são perdidas, uma vez que a componente off-chain pode ser comprometida. Esta dissertação apresenta a análise de segurança de uma solução layer-2 de blockchain chamada Cartesi. Este trabalho mostra que a componente off-chain de Cartesi é vulnerável não só por falhas associadas à arquitetura, mas também devido a ameaças que podem surgir por parte de um host comprometido. Foi montado um ataque a uma aplicação de Cartesi que explora as vulnerabilidades evidenciadas, pondo em causa a segurança do sistema e dos seus utilizadores. De forma a mitigar estas vulnerabilidades, propomos e discutimos como aproveitar os TEEs, uma tecnologia bem estabelecida em aplicações móveis e na cloud, para fornecer garantias de segurança adicionais a Cartesi. |
|---|---|
| Autores principais: | Ribeiro, Vítor Hugo da Silva |
| Assunto: | Web3 Blockchain Layer-2 Smart contracts DApp TEE Cartesi Segurança Confidential computing Off-chain Criptografia Security Cryptography Engenharia e Tecnologia |
| Ano: | 2023 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | As tecnologias Web3 têm sido alvo de especial atenção no contexto académico e empresarial. A blockchain é uma das tecnologias mais disruptiva utilizada em Web3 e tem sido amplamente adotada. Uma blockchain pode ser descrita como uma base de dados ou um ledger que permite o armazenamento de dados de forma descentralizada e distribuída. Esta tecnologia tem vantagens em termos de segurança, imutabilidade e privacidade de dados, tornando-a assim adequada para uma variedade de casos de uso. O conceito blockchain foi inicialmente introduzido pela moeda criptográfica Bitcoin, mas hoje em dia é utilizado em diferentes áreas. Após o aparecimento de Bitcoin, outro marco importante na tecnologia foi o aparecimento de Ethereum que abriu um enorme leque de oportunidades na área. Ethereum é uma plataforma descentrali zada que permite a criação de smart contracts e aplicações descentralizadas alavancadas pela tecnologia blockchain. Com isto, surgiram muitas aplicações descentralizadas para os mais variados casos de uso. Apesar da constante e contínua adoção de blockchain e principalmente de Ethereum, existem ainda inúmeros desafios. O trilema da escalabilidade sugere que das três principais propriedades da blockchain, isto é, escalabilidade, descentralização e segurança, não é possível escolher duas sem colocar a restante em causa. De forma a colmatar este problema, têm surgido várias soluções, como layer-1 e layer-2. Soluções de layer-2 movem as computações complexas da blockchain para fora da chain, de forma a aliviar o processamento na blockchain. O excesso de computações na blockchain tem um custo significativo, por isso, movendo-as para off-chain, as soluções de layer-2 aumentam a escalabilidade das aplicações. Tendo em conta que os cálculos são realizados fora da blockchain, muitas das garantias de segurança são perdidas, uma vez que a componente off-chain pode ser comprometida. Esta dissertação apresenta a análise de segurança de uma solução layer-2 de blockchain chamada Cartesi. Este trabalho mostra que a componente off-chain de Cartesi é vulnerável não só por falhas associadas à arquitetura, mas também devido a ameaças que podem surgir por parte de um host comprometido. Foi montado um ataque a uma aplicação de Cartesi que explora as vulnerabilidades evidenciadas, pondo em causa a segurança do sistema e dos seus utilizadores. De forma a mitigar estas vulnerabilidades, propomos e discutimos como aproveitar os TEEs, uma tecnologia bem estabelecida em aplicações móveis e na cloud, para fornecer garantias de segurança adicionais a Cartesi. |
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