組織が最も機密性の高い業務に分散型台帳技術を活用するようになるにつれ、ブロックチェーンセキュリティはデジタル経済の重要な基盤となっています。ブロックチェーンは設計上安全ですが、これらのプラットフォーム上で動作するアプリケーションのエコシステムの複雑化と、絶えず進化するサイバー脅威の状況は、プロトコルレベルを超えたセキュリティ対策を求めています。
本ブログ記事では、ブロックチェーンセキュリティの定義について解説します。基盤となる原理、頻出する攻撃ベクトル、そして安全なブロックチェーンソリューションを確保するために全ての関係者が認識すべき重要な防御戦略を網羅します。
ブロックチェーンセキュリティとは？
ブロックチェーンセキュリティとは、ブロックチェーンネットワークとその関連ソフトウェアアプリケーションの完全性、プライバシー、機能性を保護するために用いられるあらゆる対策を包括する総称です。この学際的な基盤は、分散型システムのアーキテクチャとサイバーセキュリティのベストプラクティスを基盤とし、分散型オペレーションの回復力を強化します。
ブロックチェーンセキュリティは、分散化、暗号技術、合意形成という三つの柱で構成されています。分散化は、ノードのネットワーク全体に制御と情報を分散させ、単一障害点を最小限に抑えます。暗号化層は、データの完全性とユーザーの信頼性を検証するために暗号技術を採用し、コンセンサスメカニズムはネットワークの合意を維持し、悪意のある活動を防止するのに役立ちます。
不変性により、ブロックチェーンに書き込まれた各トランザクションは永続的であり、改ざん防止機能を備えています。この特性と、公開ブロックチェーンが本質的に透明であるという性質が相まって、ネットワーク上で行われたすべての行動の監査可能な痕跡が形成されます。しかも、高度な暗号技術を用いて参加者のプライバシーを保護することが可能です。
ブロックチェーンのセキュリティが難しい理由
分散型構造と取引の不可逆性という性質の結果として、ブロックチェーンのセキュリティには独特の課題があります。したがって、ブロックチェーンのハッキングやセキュリティ侵害が発生すると、その損害を元に戻すことは極めて困難です。一方、他のシステムにおける詐欺やハッキングでは、多くの場合、損害の回復が可能です。この固定的な性質により、攻撃発生後の修復手段が限られているため、初回から完璧なセキュリティを実現するという非常に大きなプレッシャーが生じます。
スマートコントラクトは非常に複雑なシステムであり、わずかなバグでも壊滅的な損失につながる可能性があります。その代表例が、悪名高いDAOハッキング事件である。スマートコントラクトの脆弱性を突かれた結果、数百万相当の暗号資産が盗まれた。スマートコントラクトは特に扱いが難しい。単純な脅威だけでなく、現実味を帯びる複雑な攻撃ベクトルからも防御しなければならない。
ブロックチェーンネットワークからの攻撃は分散型であるため、こうした攻撃対象領域は中央集権型システムには存在しない。Sybil attacks のような攻撃がコンセンサスメカニズムに影響を与えないように設計されるべきです。このジレンマは、ネットワークの安全性を維持するためのインセンティブがそれぞれ異なり、セキュリティ知識に関するスキルセットも大きく異なる、多数のネットワーク参加者によってさらに複雑化しています。
ブロックチェーンシステムは、暗号技術、ゲーム理論、分散システムの原則を組み合わせており、ここでのセキュリティの相互依存性は非常に複雑です。たとえば、プルーフ・オブ・ワークシステムのセキュリティは、暗号の健全性だけでなく、経済的なインセンティブが適切に調整されたままであることも必要とします。計算可能かつ緩和可能な可鍛性は、仮想通貨の価格やマイニングハードウェアの効率に変化をもたらし、ネットワークのセキュリティに影響を与えます。
パブリックブロックチェーンとプライベートブロックチェーンのセキュリティ
パブリックブロックチェーンは、ネットワーク参加者が自由に取引の検証に参加できる分散型コンセンサスメカニズムによってセキュリティを実現しています。しかし分散化だけではセキュリティは保証されない——適切な経済的インセンティブと堅牢なプロトコル設計との組み合わせが必要である。数千の独立ノードが取引を検証しネットワークを維持するオープン参加は、極めて堅牢なセキュリティモデルへの道を開いている。
この透明性により公的な監視が可能となり、広範な攻撃が非現実的なコストを伴うことが保証される一方で、誰もが全ての取引データを見られるという事実も包含しており、全てのビジネス運営に適しているわけではない。
一方、プライベートブロックチェーンは管理されたネットワークで機能し、ネットワーク参加者は事前に選定され、参加許可を得なければならない。これにより、参加組織はデータを機密保持しつつ、不変の記録保持や合意形成といった基盤となるブロックチェーンプロトコルの利点を活用できます。プライベートブロックチェーンは、パブリックネットワークを保護するゲーム理論や経済的インセンティブよりも、従来のアクセス制御メカニズムに重点を置き、アクセス権を付与された参加者の誠実さに依存します。
ブロックチェーンセキュリティの主な特徴
ブロックチェーンのセキュリティは、強力なプラットフォームを提供するために組み合わされたいくつかの特性に基づいています。その中核となるのは暗号セキュリティであり、高度な数学的アルゴリズムとデジタル署名によって改ざん不可能な取引とデータが実現されます。これらの暗号原理は、個々の取引のセキュリティだけでなく、チェーン全体の完全性も保証します。
分散化はセキュリティ特性であると同時に、アーキテクチャ上の原則でもあります。ブロックチェーンは、データと制御を多数のノードに分散させることで、攻撃者がシステムをダウンさせることを指数関数的に困難にします。これは、ある意味で、単一障害点を大幅に減少させます。この分散型アプローチは、たとえ複数のノードが攻撃されても、他のノードがネットワークの安全を確保し、稼働を継続できるため、回復力を提供します。
取引の検証とネットワークの合意は、コンセンサスメカニズムに基づいています。これらのメカニズムは、一連のプロトコルを通じて、ネットワークのすべての参加者がブロックチェーンの状態について合意に達することを可能にし、取引が偽造できない空間を作り出し、ネットワークの完全性を維持します。これらはセキュリティの民主主義を確立し、このシステムの複数の参加者が合意に達しなければシステムを変更できない仕組みとなっている。
ブロックチェーン攻撃の様々な種類
ブロックチェーンネットワークは、システムの異なる側面を狙った多様で洗練された攻撃ベクトルに直面している。
- 51% 攻撃 は最も危険な攻撃の一つであり、攻撃者がネットワークの計算能力の大部分を支配します。ネットワークのハッシュパワーの大半を掌握することで、攻撃者は取引の検証に影響を与え、取引を逆転させることさえ可能となり、ネットワーク内の完全性と信頼性にリスクをもたらします。
- スマートコントラクトの脆弱性悪用ブロックチェーン活動を制御するコードの欠陥を標的とします。攻撃者は論理的欠陥、コーディング上の欠陥、設計上のバグを悪用して契約の動作を再プログラムし、資金の不正な移動や契約内容の改ざんを引き起こすことが頻繁にあります。ブロックチェーンは不変の性質を持つため、脆弱性のある契約は一度展開すると簡単に修正できないため、この種の攻撃は非常に大きな損害をもたらします。
- 秘密鍵の盗難 ユーザーアカウントや資産を保護するために使用される暗号鍵の取得を伴います。洗練されたフィッシング詐欺、マルウェア、またはソーシャルエンジニアリングを通じて、攻撃者は秘密鍵へのアクセス権を獲得し、関連資産を完全に制御することを狙います。ブロックチェーンの不変性により即時的な取引取り消しは不可能ですが、法的介入やブロックチェーンフォレンジック技術によって資産を回復できる場合があります。
- 二重支払い攻撃は、様々な戦術的操作を用いて同一のデジタル資産を複数回使用しようとする攻撃です。コンセンサスメカニズムがこれらの攻撃ベクトルを大部分軽減するものの、洗練された攻撃者がネットワーク遅延攻撃や類似の脆弱性を悪用した場合、取引所や加盟店において二重支払い操作が実行される可能性があります。
- クリプトジャッキングは、計算資源を不正に利用して暗号通貨を採掘する手法の一つです。脅威アクターはマルウェアや脆弱性経路を介してシステムを侵害し、CPUサイクルを自身のマイニングリグに流用します。これはシステム性能に影響を与えるだけでなく、被害者に多大な運用コストを強いる可能性があります。
ブロックチェーン攻撃の検知メカニズム
ネットワーク監視は、ブロックチェーン攻撃に対する最初の防衛ラインです。ネットワーク、トランザクション、ノードレベルでの行動を継続的に監視することで、ネットワーク上の潜在的に悪意のあるアクターの活動を特定するために、分析システム指向のアプローチが採用されています。これらのシステムは、マイニングパワーの異常な集中を追跡して51%攻撃を検知したり、進行中の悪用試行を示唆する可能性のある異常なトランザクションフローを検出したりできます。
スマートコントラクト監査は、自動化ツールとデプロイ前の手動コードレビューにより潜在的な脆弱性を防止できます。高度な監査フレームワークは、既知の脆弱性シグネチャ、論理エラー、および悪用の全体的な誘導ベクトルを検索します。これらの相互作用により、進行中の攻撃や悪用プロセスを強く示唆する不審な行動パターンを区別するために、契約をリアルタイムで監視することが可能になります。
トランザクション分析は、高度なアルゴリズムを使用してブロックチェーンのトランザクションを分析し、不審と思われる活動の兆候を探します。このようなシステムは、トランザクションの流れ、そのタイミングパターン、およびウォレット間の相互作用を調査して、潜在的な二重支払いの試みやマネーロンダリングの手口を特定します。このような高度な検出メカニズムの例としては、従来のルールベースのシステムでは見過ごされがちな、洗練された一連の行動を認識できる機械学習モデルなどが挙げられます。
ノード保護は、ノードの動作とパフォーマンス指標を監視します。ネットワーク接続、リソース消費、コンセンサス参加パターンを分析し、潜在的なエクリプス攻撃やノード侵害の兆候を特定します。自動化されたシステムは、重要な情報が漏洩または破損する前に、影響を受けたノードを検出して隔離できます。
ブロックチェーン攻撃を防ぐ方法とは？
強固なノードアーキテクチャとトラフィックフィルタリング機構を導入することで、ブロックチェーンネットワークへのDDoS攻撃を軽減するのに役立ちます。ネットワーク運営者は、ノードに対してレート制限、リクエスト検証、帯域幅管理システムを導入すべきです。さらに、地理的に分散したノードネットワークとして、攻撃を受けてダウンしたノードがあっても、他のノードがフォールバックしてサービスを継続提供することが可能です。
強力なコンセンサスメカニズムと高いグローバルなマイニング/検証参加率は、51%攻撃の脅威を軽減する傾向があります。ネットワークはチェックポイント機能、確認時間の延長、悪意ある活動へのペナルティといったメカニズムを導入できる。加えて、プロジェクトは脅威アクターが過半数を掌握するのに過大なコストがかかる水準まで、誠実な参加者のネットワークを拡大すべきである。
スマートコントラクトの脆弱性には、包括的なセキュリティ監査、コードの形式検証、デプロイ前の厳格なテストで対処できる。セキュアコーディングの実践、設計パターン、適切なアクセス制御に従うこと。定期的なコードレビュー、バグ報奨金プログラム、自動化されたセキュリティスキャンツールは、潜在的なエクスプロイトがセキュリティ問題となる前に発見・修正するのに役立ちます。また、脆弱性が発見された場合に修正するためのアップグレードメカニズムも組織は備える必要があります。
ブロックチェーンセキュリティのベストプラクティス
1.鍵管理とアクセス制御
組織は、秘密鍵の保管にマルチシグネチャ対応のウォレットハードウェアセキュリティモジュール（HSM）とコールドストレージを導入すべきです。ブロックチェーン操作を行うためのアクセス権は、最小権限の原則に基づき、役割ベースの制御と重要な取引に対する必須承認ワークフローによって付与されるべきです。定期的な鍵のローテーションと安全なバックアッププロセスを実施し、不正アクセスを軽減しながらビジネスの継続性を確保する。
2. スマートコントラクトのセキュリティとコード品質
スマートコントラクトは、導入前に厳格なセキュリティ監査、形式検証、および広範なテストを行うことが不可欠である。開発チームは、安全なコーディング手法を採用し、十分にテスト済みのライブラリを使用し、レート制限と アクセス制御 を適用する必要があります。手動によるコードレビューや、発見された脆弱性を修正するためのアップグレードメカニズムに加え、自動化された脆弱性スキャンツールも使用されます。
3. ネットワークセキュリティアーキテクチャ
ネットワークのセグメンテーション、暗号化された通信、安全なノード構成を組み合わせて、多層防御アプローチを実現する必要があります。組織にとっては、強力な ファイアウォール と侵入検知の免除チェックを備えた、地理的に分散した冗長ノードと、ネットワークの健全性の定期的な監視を導入すべきである。APIエンドポイントは、悪用を防ぐために強力な認証とレート制限を備えている必要があります。
4. コンセンサスメカニズムの保護
これらのネットワークには、前述の確認時間と確定性の保証を備えた、適切に設計されたコンセンサスが必要です。このような保護は、主にチェックポイント、ステークベースの検証要件、および悪意のある行動を検出して罰するメカニズムによって実現されています。
5. インシデントへの対応と復旧
組織は、さまざまな攻撃シナリオに対する文書化されたインシデント対応ワークフローと、導入されているさまざまなシステムに対するコンプライアンス/構成を必要とします。これは、安全な通信チャネルの設定、全システムのスナップショットの維持、復旧手順のテストを意味します。企業はまた、セキュリティ演習を実施し、セキュリティインシデントを分析し、潜在的な脅威に先んじるためにセキュリティ慣行を継続的に更新する必要があります。
ブロックチェーンのセキュリティ基準と規制
ブロックチェーンの実装は、業界固有のセキュリティ基準と、管轄区域をまたぐより広範な規制枠組みの両方に準拠する必要があります。金融活動作業部会（FATF）は、マネーロンダリングやテロ資金供与活動から防御するため、仮想資産サービスプロバイダー向けの顧客確認（KYC）手続きおよび取引監視・報告を明確に規定している。コンプライアンスチームは、変化する規制環境に対応し、必要なセキュリティ管理措置を講じ続ける必要がある。
米国証券取引委員会（SEC）や欧州証券市場監督機構（ESMA）を含む主要な金融規制当局は、ブロックチェーンを活用した金融ソリューション向けのセキュリティ基準を定義している。これには資産保管、システム信頼性、データプライバシー、投資家保護における対策が含まれる。ブロックチェーンプラットフォームを運営する組織は、定期的な監査、セキュリティ評価、管理フレームワークの詳細な文書化を通じてコンプライアンスを証明する必要がある。
ISOは様々な組織のニーズに合わせたブロックチェーンセキュリティ基準を開発している。ISO/TR 23244はプライバシーと個人識別情報（PII）保護基準に焦点を当てており、ISO/TC 307はブロックチェーンおよび分散型台帳技術に焦点を当てています。これらの基準は、制御の適用、暗号鍵の管理、効率的なセキュリティ管理下での相互運用性の確保に関する概念を定義しています。NIST IR 8202に詳述されている通り、米国国立標準技術研究所（NIST）はブロックチェーンセキュリティアーキテクチャに関するガイダンスを提供しています。そのガイダンスには、暗号鍵管理、アクセス制御システム、安全なネットワークプロトコルが含まれます。これらのガイドラインは、組織がブロックチェーンセキュリティポリシーを作成する際の基盤として頻繁に利用されています。
エンタープライズ・イーサリアム・アライアンス（EEA）やハイパーレジャー財団などの業界コンソーシアム傘下のセキュリティワーキンググループは、ベストプラクティスと技術標準を開発しています。これにより、ブロックチェーンエコシステムのセキュリティを向上させる共通セキュリティフレームワーク、相互運用性標準、実装標準が創出されています。
結論
ブロックチェーンのセキュリティは、分散型台帳システムにおける信頼性と確実性の基盤です。その継続的な進化と幅広い産業応用に伴い、セキュリティ対策の実施ニーズはますます高まっています。セキュリティ環境は絶えず変化し、新たな脅威や脆弱性が定期的に出現しています。組織は、あらゆる側面を網羅する包括的なセキュリティ戦略を通じて、デジタル資産を保護し、スマートコントラクトの完全性を確保するために、常に一歩先を行く必要があります。
今後の道筋には、新たなセキュリティ課題への絶え間ない警戒と適応が求められます。包括的なセキュリティ対策の実施、業界のベストプラクティスへの対応、先進的なセキュリティソリューションの活用により、組織は貴重な資産を保護しつつイノベーションを推進する、安全なブロックチェーンシステムを自信を持って構築・維持できます。
FAQs
ブロックチェーンとは、分散型デジタル台帳技術であり、分散型コンピュータネットワーク上で取引を記録し、暗号技術と合意形成メカニズムを通じてデータの完全性を保証します。
ブロックチェーンは、暗号技術、合意形成プロトコル、分散型検証によってセキュリティを維持します。分散型検証では、複数のノードがすべての取引を記録前に検証し合意する必要があります。
一般的な侵害には、51%攻撃、スマートコントラクトの悪用、秘密鍵の盗難、二重支払い攻撃、ブロックチェーンの脆弱性を狙ったネットワーク操作の試みなどがあります。
51%攻撃とは、ある主体がネットワークの計算能力の過半数を掌握し、取引の検証を操作したり取引を元に戻したりできる状態を指します。
ハイブリッドブロックチェーンは、プライベートとパブリックのブロックチェーン機能を組み合わせたものです。機密性の高い操作にはアクセスを制限しつつ、必要に応じて公開検証機能を維持します。
主なセキュリティ課題には、スマートコントラクトの脆弱性、ウォレットのセキュリティ、鍵管理、コンセンサス攻撃、オラクル操作、外部システムとの統合における脆弱性などが含まれます。
組織は包括的なセキュリティ対策を実施すべきです。これには定期的な監査、安全な鍵管理、継続的な監視、インシデント対応計画、セキュリティベストプラクティスの遵守など、包括的なセキュリティ対策を講じる必要があります。
完全にハッキング耐性のあるブロックチェーンは存在しません。中核技術は高度に安全ですが、実装、スマートコントラクト、周辺インフラストラクチャに脆弱性が存在する可能性があります。
スマートコントラクト攻撃は、コードの脆弱性を悪用して契約の動作を操作し、不正な資金移動やシステム操作を引き起こす可能性があります。
秘密鍵は、ハードウェアセキュリティモジュール、コールドストレージソリューション、暗号化、厳格なアクセス制御手順によって保護されています。
ブロックチェーン暗号化は、高度な暗号アルゴリズムを用いて取引とデータを保護し、特定の情報をアクセスまたは変更できるのは権限のある当事者だけであることを保証します。