Blockchainbeveiliging en netwerkstabiliteit zijn essentieel voor het succes en de adoptie van elk gedecentraliseerd systeem.
Bij cryptocurrency's waarborgen de beveiligingsfuncties van blockchain de integriteit van transacties en bieden ze bescherming tegen bedreigingen als double spending, datalekken, fraude, het namaken van valuta en meer.
Blockchainbeveiliging beter doorgronden is dan ook van fundamenteel belang en hangt direct samen met de werking en betrouwbaarheid van cryptocurrency's.
Lees hieronder over de gangbare methoden en tools waarmee je beoordeelt hoe veilig en stabiel een blockchainnetwerk is.
Factoren die bijdragen aan de beveiliging van een blockchainnetwerk
Blockchainbeveiliging is het vermogen van een netwerk om aanvallen te weerstaan en de integriteit en geldigheid van de data in het grootboek te behouden.
Enkele factoren die de blockchainbeveiliging beïnvloeden:
Het consensusmechanisme
Dit is het proces waarmee de nodes in het netwerk het eens worden over de staat van het grootboek. Verschillende consensusmechanismen kennen verschillende afwegingen op het gebied van snelheid, schaalbaarheid en veiligheid.
Proof-of-work-consensus (PoW) vraagt bijvoorbeeld veel rekenkracht en energie om transacties te valideren, maar biedt ook een hoge mate van bescherming tegen kwaadwillenden.
Proof-of-stake (PoS) vraagt minder energie en middelen, maar introduceert ook risico's zoals het "nothing at stake"-probleem, waarbij validators geen enkele prikkel hebben om zich aan de regels te houden.
De netwerktopologie
Dit is de structuur en indeling van de nodes in het netwerk. Een netwerk kan centraal of decentraal zijn, afhankelijk van hoeveel nodes het merendeel van de middelen en invloed beheersen.
Een centraal netwerk is kwetsbaarder voor aanvallen, omdat één zwakke schakel het hele systeem kan aantasten.
Een decentraal netwerk is veerkrachtiger, omdat het de macht en verantwoordelijkheid over veel nodes verdeelt.
Cryptografie
Dit is de wetenschap en kunst van het beveiligen van informatie met wiskundige technieken. Cryptografie is essentieel voor blockchainbeveiliging, want ze zorgt ervoor dat alleen bevoegde partijen de data in het grootboek kunnen inzien en wijzigen.
Enkele cryptografische hulpmiddelen die in blockchain worden gebruikt:
- Hashfuncties – wiskundige functies die elke invoer omzetten naar een uitvoer met vaste lengte, een hash of digest genoemd. Hashfuncties worden gebruikt om de integriteit en echtheid van data te controleren, want elke wijziging in de invoer levert een andere hash op. Zo gebruikt Bitcoin de SHA-256-hashfunctie om unieke identificatoren te genereren voor transacties en blokken.
- Digitale handtekeningen – systemen waarmee een partij haar identiteit en het eigendom van een bericht of transactie kan aantonen. Digitale handtekeningen berusten op publiekesleutelcryptografie, met twee sleutels: een publieke en een privésleutel. De publieke sleutel mag je met iedereen delen, terwijl de privésleutel geheim moet blijven. Verzenders maken met hun privésleutel een handtekening die iedereen met hun publieke sleutel kan verifiëren; zo ondertekenen ze een bericht.
Zo gebruikt Ethereum het ECDSA-algoritme om digitale handtekeningen te maken en te verifiëren.
- Versleuteling – het proces waarbij data met een geheime sleutel in een onleesbare vorm wordt omgezet. Versleuteling beschermt de vertrouwelijkheid en privacy van data, want alleen partijen met toegang tot de sleutel kunnen de data ontsleutelen en lezen.
Zo gebruikt Monero het CryptoNote-protocol om transactiebedragen en adressen te versleutelen.
Nodes
Het aantal nodes binnen een blockchainnetwerk is een cruciale beveiligingsmaatstaf. Hoe meer nodes, hoe veiliger het blockchainnetwerk, omdat een aanvaller dan meer nodes onder controle moet krijgen om invloed op het hele netwerk uit te oefenen.
- De verhouding tussen inkomend en uitgaand verkeer is een indicator van de gegevensuitwisseling van een node. Een node die een groot deel van het verkeer verwerkt, vraagt om sterkere verdedigingsmechanismen, want een hogere verkeersverhouding maakt de node kwetsbaarder voor aanvallen.
- Node-authenticatie – strenge node-authenticatie voorkomt dat onbevoegde nodes het netwerk binnenkomen en waarborgt zo de veiligheid van het netwerk als geheel.
Hier zie je duidelijker hoe blockchaingebaseerde authenticatie werkt:
Bron: Hindawi
- Node-isolatie houdt in dat je bepaalde nodes binnen een blockchainnetwerk afzondert. Wordt een node geïsoleerd, dan blijft elke impact of compromittering tot die specifieke node beperkt, waardoor de veiligheid van het netwerk als geheel behouden blijft. Node-isolatie is een cruciale waarborg: uitval of een aanval op één node raakt zo niet het hele netwerk.
Data-integriteit
De omvang van de blockchain en de prestaties van de nodes maken deel uit van data-integriteit, een belangrijke eigenschap die aangeeft of data nauwkeurig en betrouwbaar wordt gebruikt.
De lengte van de blockchain, vaak uitgedrukt in het aantal blokken, is een cruciale maatstaf bij het beoordelen van de integriteit ervan. De reden daarvoor is dat knoeien met de data de levensduur van de chain kan verkorten.
Ook de hashrate, oftewel het aantal hashes dat per blok wordt verwerkt, speelt een sleutelrol. Een hogere hashrate betekent meer vertrouwen in de integriteit van de data.
Een essentieel proces om de juistheid van data op de blockchain te waarborgen is de Data Integrity Check (DIC). Daarbij controleer je systematisch of de data op de blockchain klopt. Zo bieden merkletrees een effectieve manier om zulke controles uit te voeren, zeker bij grote hoeveelheden data op een blockchain – een gedistribueerde datastructuur die het beoordelen van data-integriteit vergemakkelijkt.
Beveiliging van smart contracts
Voor smart contracts zijn dit enkele essentiële elementen waaraan voldaan moet worden:
- Beperkte toegang tot kernfuncties – dit helpt onbevoegd gebruik te voorkomen.
- Zo min mogelijk complexiteit in de code – de code hoort zo eenvoudig en overzichtelijk mogelijk te zijn, want dat verkleint het risico op fouten en kwetsbaarheden.
- Geteste en geauditeerde contractcode – de contractcode hoort grondig getest en geauditeerd te worden om mogelijke beveiligingsproblemen op te sporen en te verhelpen.
- Een uitwijkplan – er hoort een goed doordacht uitwijkplan klaar te liggen voor onvoorziene problemen of inbreuken.
Het belang van stabiliteit van een blockchainnetwerk
Netwerkstabiliteit bij blockchain verwijst naar het vermogen van een netwerk om soepel en efficiënt te functioneren, zonder storingen of vertragingen.
Enkele factoren die de stabiliteit van een blockchainnetwerk beïnvloeden:
Schaalbaarheid
Dit is het vermogen van een netwerk om een groeiend aantal transacties en gebruikers te verwerken zonder in te leveren op prestaties of veiligheid. Schaalbaarheid is een van de grootste uitdagingen voor blockchainnetwerken, die vaak met knelpunten en drukte kampen zodra de vraag het aanbod overtreft. Enkele oplossingen die de schaalbaarheid moeten verbeteren:
- Layer 2-oplossingen: protocollen die bovenop de basislaag (de blockchain) draaien en snellere en goedkopere transacties bieden, zonder in te leveren op veiligheid of decentralisatie.
- Sharding: een techniek die het netwerk in kleinere eenheden opdeelt, shards genoemd, elk met een eigen deel van de nodes en transacties, wat parallelle verwerking mogelijk maakt.
Interoperabiliteit
Dit is het vermogen van verschillende blockchainnetwerken om zonder tussenpersonen of drempels met elkaar te communiceren en informatie uit te wisselen. Interoperabiliteit kan de schaalbaarheid vergroten door transacties tussen chains en samenwerking tussen uiteenlopende platforms mogelijk te maken.
Zo verbindt Polkadot meerdere blockchains in één ecosysteem.
De governance
Dit is het proces waarmee beslissingen in een netwerk worden genomen en doorgevoerd, zoals protocolupgrades, parameterwijzigingen of geschillenbeslechting. Governance is cruciaal voor de stabiliteit van een blockchainnetwerk, want het bepaalt hoe alert en flexibel een netwerk op veranderende behoeften en omstandigheden inspeelt. Enkele governancemodellen:
- On-chain governance – beslissingen worden genomen door over voorstellen te stemmen met tokens of coins als stemmen. On-chain governance is transparant en democratisch, maar vraagt ook veel deelname en afstemming tussen belanghebbenden.
Zo gebruikt het Tezos-netwerk on-chain governance om de ontwikkeling van zijn protocol te sturen.
- Off-chain governance – beslissingen worden genomen door informele of formele groepen belanghebbenden, zoals ontwikkelaars, miners, gebruikers of beleggers. Off-chain governance is flexibel en efficiënt, maar mist transparantie en verantwoording.
Bitcoin is een blockchainnetwerk dat op off-chain governance leunt om consensus over protocolwijzigingen te bereiken.
- Hybride governance – combineert elementen van on-chain en off-chain governance om de voor- en nadelen van beide in balans te brengen. Zo is Decred een blockchainplatform met een hybride governancesysteem, waarin belanghebbenden met zowel tokens als tickets over voorstellen kunnen stemmen.
Om blockchainbeveiliging en netwerkstabiliteit te beoordelen, moet je de uiteenlopende factoren en maatstaven meewegen die de prestaties en gezondheid van een netwerk weerspiegelen.
Enkele methoden en tools die je daarbij helpen:
Beveiligingsaudits
Dit zijn onafhankelijke beoordelingen van de code, het ontwerp en de architectuur van een blockchainnetwerk of smart contract, om kwetsbaarheden of gebreken op te sporen en te verhelpen die de veiligheid kunnen aantasten. Beveiligingsaudits worden meestal uitgevoerd door professionele bureaus of experts, die uiteenlopende technieken gebruiken zoals statische analyse, dynamische analyse, formele verificatie of penetratietesten.
Netwerkmonitoring
Dit is het verzamelen en analyseren van data uit het blockchainnetwerk, zoals transacties, blokken, nodes, kosten of latency, om de prestaties te meten en afwijkingen of problemen op te sporen. Netwerkmonitoring doe je met uiteenlopende tools en platforms die datavisualisatie en analyses in realtime of over de historie bieden.
Zo biedt Etherscan netwerkmonitoring en -verkenning voor Ethereum.
Benchmarking
Dit is het vergelijken en beoordelen van de prestaties en kenmerken van verschillende blockchainnetwerken of -platforms aan de hand van gestandaardiseerde criteria en maatstaven. Benchmarking helpt je de sterke en zwakke punten van elk netwerk of platform te begrijpen en onderbouwde keuzes te maken op basis van je behoeften en voorkeuren.
Blockchain Benchmarking is bijvoorbeeld een onderzoeksproject dat vergelijkende analyses en beoordelingen van uiteenlopende blockchainnetwerken en -platforms levert.
Conclusie
Het beoordelen van veiligheid en netwerkstabiliteit vraagt om een veelzijdige aanpak. Door de basisprincipes van blockchainbeveiliging te begrijpen, grondig aan threat modeling te doen, de netwerkstabiliteit te beoordelen en doorlopend te monitoren, beweeg je je met vertrouwen door de complexiteit van blockchaintechnologie.