Einführung

Ein Sybil-Angriff versucht, ein Peer-to-Peer-Netzwerk zu beherrschen, indem ein einziger Knoten verwendet wird, um gleichzeitig viele gefälschte Identitäten oder Konten auszuführen. Ein Sybil-Angriff kann in jedem Online-Peer-to-Peer-System stattfinden, einschließlich Social-Media-Plattformen. Ein Angreifer versucht, das Netzwerk mit mehreren Konten zu übernehmen, um mehr zentralisierte Macht zu nutzen und die Mehrheitsmeinung zu beeinflussen. Diese Sicherheitsbedrohung ist bei Peer-to-Peer-Netzwerken üblich, was sie mit dem Aufkommen von Blockchain als dezentralisierte Peer-to-Peer-Technologie weit verbreitet macht.

Was ist ein Sybil-Angriff?

Sybil Attack ist eine Art Sicherheitsverletzung in Peer-to-Peer-Systemen, bei denen eine einzelne Einheit – ein Computersystem – mehrere Identitäten generieren und aktivieren kann, um das Netzwerk zu untergraben. Das Hauptziel besteht darin, unzulässigen Netzwerkeinfluss zu erlangen, um illegale Aktionen gegen die Netzwerkrichtlinien und -vorschriften durchzuführen. Diese zahlreichen gefälschten Identitäten tarnen sich als echte eindeutige Benutzer, stehen aber unter der Kontrolle einer einzelnen Entität oder Einzelperson. Der Begriff dieses Angriffs geht auf ein Buch von 1973 mit dem Titel Sybil zurück, in dem bei einer Frau namens Sybil Dorsett eine dissoziative Identitätsstörung diagnostiziert wurde. Der Begriff wurde später von Brian Zill geprägt und in einem Artikel von John R. Douceur diskutiert, um eine Analogie zu mehreren böswilligen Konten zu ziehen, die der Angreifer von Dorsetts multipler Persönlichkeitsstörung verwendet.

Bei einem Sybil-Angriff in der Blockchain werden mehrere Knoten im Blockchain-Netzwerk betrieben. Ein erfolgreicher Sybil-Angriff kann echte Benutzer vom Netzwerk blockieren, indem er sich weigert, Blöcke zu validieren, oder einen 51-%-Angriff durchführen, indem er den größten Teil des Netzwerks kontrolliert. Ein Sybil-Angriff ist eine ernsthafte Bedrohung für die Blockchain, da er den Ruf des Netzwerks untergraben und weitreichende Schäden wie Doppelausgaben auslösen kann.

Wie funktioniert der Sybil-Angriff?

Ein Sybil-Angriff wird oft durch die Verwendung von Honest (H), Sybil (S) und Attacker (A)-Knoten initiiert. Die böswillige Entität startet den Angriff, indem sie mehrere Sybil-Knoten erstellt und sich mit den ehrlichen Knoten verbindet. Er trennt die echte Verbindung ehrlicher Knoten untereinander im Peer-to-Peer-Netzwerk. Dann übernimmt er die Kontrolle über das Netzwerk, wenn er einen unverhältnismäßig großen Einfluss erlangt. Letztendlich verwendet der Angreifer die Sybil-Knoten, um verschiedene Bedrohungen zu verursachen, die das Reputationssystem des Netzwerks beschädigen.

Ein Sybil-Angriff kann auf zwei Arten gestartet werden, ein direkter Sybil-Angriff und ein indirekter Sybil-Angriff.

Direkter Sybil-Angriff:

Der direkte Ansatz für diesen Sicherheitsangriff ist ein direkter Sybil-Angriff. Es beginnt damit, dass ein oder mehrere Knoten andere Knoten im Netzwerk austricksen. Diese Knoten, die als Sybil-Knoten bekannt sind, geben sich als authentische Knoten im Netzwerk aus. Andere ehrliche Knoten kommunizieren während eines direkten Angriffs direkt mit den Sybil-Knoten. Da die ehrlichen Knoten nicht wissen, dass der Sybil-Knoten eine Fälschung ist, interagieren sie direkt damit und akzeptieren Manipulationen von den Sybil-Knoten.

Indirekter Sybil-Angriff:

Bei einem indirekten Angriff verwendet die böswillige Entität sowohl normale als auch Sybil-Knoten. Normale und gefälschte Knoten interagieren jedoch nicht direkt; Stattdessen greift ein Sybil-Knoten zuerst einen mittleren Knoten im Netzwerk an. Dieser betroffene Knoten wird dann bösartig und kommuniziert mit anderen Knoten, die auf den Sybil-Knoten ausgerichtet sind. Dieser Angriff ermöglicht es dem Sybil-Knoten, das Netzwerk zu beeinflussen, ohne entdeckt zu werden.

Einige Beispiele für Sybil-Angriffe in Blockchain

Blockchains sind anfällig für Sybil-Angriffe, jedoch mit unterschiedlichem Wahrscheinlichkeitsgrad. Zum Beispiel sind große Blockchains wie Bitcoin kompliziert und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie einen 51-%-Angriff abschließen. Die Kosten für das Hinzufügen der erforderlichen Anzahl gefälschter Knoten, um das Netzwerk zu dominieren, sind weitaus größer als die Vorteile. Einige andere Blockchains haben jedoch schon einmal Sybils Angriff erlebt.

• Ein nicht identifizierter Angreifer nutzte 2020 einen Sybil-Angriff, um das Monero-Netzwerk zu stören und Transaktionen mit IP-Adressen zu verknüpfen. Obwohl Monero den Angriff größtenteils erfolgreich stoppte, wurden dennoch einige private Benutzerinformationen kompromittiert.
• Im Jahr 2021 erlitt Verge einen massiven Sybil-Angriff. Dem Angreifer gelang die umfangreichste Blockchain-Reorganisation aller Zeiten. Über 200 Tage Transaktionen wurden gelöscht. Infolgedessen stoppten einige Börsen die Verge-Brieftasche vollständig.

Durch Sybil-Angriff verursachte Probleme

Zu den Problemen, die durch Sybil-Angriffe verursacht werden, gehören:

1. Blockieren von Benutzern aus einem Netzwerk: Ein erfolgreicher Sybil-Angriff überwältigt ein Peer-to-Peer-Netzwerk und erstellt genügend gefälschte Identitäten, die es Angreifern ermöglichen, ehrliche Knoten zu überstimmen und sich zu weigern, Blöcke zu übertragen oder zu empfangen.
2. Drop-in-Wert: Ein Sybil-Angriff kann Angst auslösen und zu einem Abfall des Kryptowerts führen. Aufgrund dieser Realität mussten einige Gründer ihre Algorithmen überprüfen, um Sybil-Angriffe zu verhindern.
3. 51 % Angriff: Dies ist eine Situation, in der ein Angreifer den größten Teil des Netzwerks kontrolliert und daher Transaktionen rückgängig machen und unangemessene wirtschaftliche Gewinne durch doppelte Ausgaben und andere böswillige Aktionen erzielen kann.
4. Gefährdung der Privatsphäre: Da Knoten den Informationsfluss innerhalb eines Netzwerks verwalten, stellt jeder betroffene Knoten ein Datenschutzrisiko dar. Ein bösartiger Sybil-Knoten kann verwendet werden, um Informationen über andere Netzwerkknoten abzurufen.

Diese Datenschutzverletzung wird gefährlicher, wenn sie in einem Peer-to-Peer-Netzwerk wie dem Tor-Netzwerk verwendet wird. Ein Angreifer kann Sybil-Knoten verwenden, um den Netzwerkverkehr zu überwachen und Datenübertragungen auszuspionieren. Von 2017 bis 2020 wurden 900 Server in einem weit verbreiteten Angriff verwendet, um die Daten von Hunderten von Tor-Benutzern zu entdecken. Dieser Angriff wiederum machte Tors gesamten Zweck zunichte, der darin bestand, Anonymität zu gewährleisten.

So verhindern Sie Sybil-Angriffe

Dies sind einige der Möglichkeiten, wie Sie einen Sybil-Angriff verhindern können.

1. Zuordnen von Kosten zur Identitätserstellung:

   Sybil-Angriffe können verhindert werden, indem es sehr kostspielig wird, eine neue Identität zu erstellen. Die Kosten werden einen potenziellen Angreifer davon abhalten, mehrere Knoten zu erstellen, um einen Angriff von 51 % zu erzielen. Der potenzielle Gewinn eines solchen Angriffs wird die Kosten nicht ausgleichen. Dieser Ansatz ähnelt dem Mining in Bitcoin, das so viel Rechenleistung erfordert, dass das Erstellen gefälschter Knoten im Netzwerk unattraktiv ist.

2. Verwenden eines Reputationssystems:

   Sybil-Angriffe können auch durch ein Reputationssystem verhindert werden, bei dem die Teilnehmer Privilegien erhalten, je nachdem, wie lange sie zum Netzwerk beigetragen haben. Die meisten Angreifer erstellen gefälschte Identitäten zum sofortigen Gewinn und haben möglicherweise nicht die Geduld, lange zu warten, bevor sie das Netzwerk manipulieren können. Die Wartezeit im Reputationssystem wird den ehrlichen Teilnehmern auch mehr Zeit geben, verdächtige Praktiken zu entdecken.

3. Durch Persönlichkeitsvalidierung:

   Diese Methode zur Verhinderung von Sybil-Angriffen basiert auf der strengen Validierung jeder erstellten Identität. Diese Validierung könnte durch einen Test erfolgen, der sicherstellt, dass die einzelnen Teilnehmer Menschen sind und keine Kontrolle über andere Knoten haben. Der Test könnte ein CAPTCHA-Test oder ein Chat mit einem anderen Benutzer sein. Eine weitere beliebte Option ist eine Pseudonymparty, bei der Benutzer zu einer bestimmten Zeit und auf einer bestimmten Website online gehen müssen.

4. Verwenden des Diagramms für soziales Vertrauen:

   Ein weiterer Ansatz besteht darin, Tools zu verwenden, die die Konnektivität zwischen Knoten in einem Netzwerk analysieren. Diese Tools können helfen, bösartige Knoten zu identifizieren und ihre Aktivitäten zu stoppen.

Fazit

Da Blockchain Peer-to-Peer-Netzwerke verwendet, ist es möglich, mehrere unechte Knoten zu erstellen. Blockchain-Systeme enthalten auch wertvolle digitale Assets, die Angreifer anziehen. Eine Entität, die einen Sybil-Angriff startet, zielt darauf ab, das Netzwerk zu dominieren, um den Informationsfluss zu unterbrechen, echte Knoten zu überstimmen und sich zu weigern, Transaktionen zu senden oder zu empfangen, sobald das System die gefälschten Identitäten erkennt. Kleine Blockchain-Systeme sind anfälliger für Sybil-Angriffe, die zu schweren Schäden führen können. Daher besteht ein Bedarf, einen solchen Angriff mit wirtschaftlichen Kosten zu belegen und andere Techniken einzusetzen, um ihn zu verhindern.