Technologie hat die Art und Weise, wie Menschen in allen Lebensbereichen miteinander umgehen, revolutioniert. Diese Neuerungen sind jedoch nicht ganz ohne Risiko. Auch wenn die Blockchain ein sichereres, transparenteres Mittel für Transaktionen im Allgemeinen darstellt, bleibt das Risiko eines Angriffs bestehen. Eine der größten Bedrohungen für die Blockchain-Technologie ist der sogenannte Sybil-Angriff. Dabei handelt es sich um einen Online-Sicherheitsangriff (security attack), bei dem mehrere gefälschte Identitäten von einem Computer kontrolliert werden. Es ist also weniger ein Hack und mehr mit einer Unterwanderung oder feindlichen Übernahme vergleichbar. Es ist jedoch möglich, Sybil-Angriffe zu verhindern.
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In diesem Guide gehen wir auf die verschiedenen Arten von Sybil-Angriffen und die Probleme ein, die sie in einem Netzwerk verursachen. Wir gehen auch auf die Möglichkeiten ein, wie man sie verhindern kann. Auf diese Weise kannst du Online-Netzwerke mit mehr Zuversicht und Vertrauen nutzen.
In diesem Guide erfährst du:
Was ist ein Sybil-Angriff?
Ein Sybil-Angriff ist eine Sicherheitsbedrohung, bei der ein Computer – eine sogenannte Node – mehrere gefälschte Identitäten in einem Peer-to-Peer-Netzwerk (P2P) auf einmal betreibt. Ähnlich wie jemand, der mehrere Konten in sozialen Medien einrichtet, kann ein einziger Benutzer mehrere Nodes (IP-Adressen oder Benutzerkonten) gleichzeitig im Netzwerk betreiben.
Wusstest du das schon?
Der Name des Angriffs wurde von einer Figur in Flora Rheta Schreibers Buch “Sybil” aus dem Jahr 1973 namens Sybil Dorsett inspiriert.
In Schreibers Buch wurde Sybil wegen einer dissoziativen Identitätsstörung – auch Multiple Persönlichkeitsstörung genannt – behandelt (Schizophrenie). Diese Störung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Person mehrere verschiedene Persönlichkeiten aufweist, ähnlich wie bei einem Angriff in einem Peer-to-Peer-Netzwerk. Der Begriff Sybil wurde jedoch von dem Informatiker Brian Zill geprägt und in einem Artikel von John R. Douceur diskutiert.
Wie läuft ein Sybil-Angriff ab?
Sybil-Angriffe finden statt, wenn eine einzelne Entität (Node) sich für echte Benutzer in einem Netzwerk ausgibt, das sie infiltrieren möchte. Diesen Angriff vollzieht die Node indem sie mehrere Accounts erstellt. Jede neue Identität agiert unabhängig von den anderen und führt ihre eigenen Transaktionen durch. Es sieht also so aus, als ob jede Node von einer anderen Person betrieben wird, während in Wirklichkeit eine Person alle kontrolliert.
Sybil-Angriffe sind nicht nur auf Blockchains beschränkt. Da Blockchain-Netzwerke jedoch durch Mehrheitsentscheidungen gesteuert werden, ist das Risiko eines groß angelegten Sybil-Angriffs hoch, da der Angreifer dadurch mehr zentrale Autorität auf einer dezentralen Plattform erhält.
Das kann bei Netzwerken wie Bitcoin passieren, da viele Prozesse von einer Mehrheitsentscheidung abhängen. Mit so viel Kontrolle über das System kann ein Angreifer das verteilte öffentliche Hauptbuch (distributed public ledger) selbst umschreiben oder manipulieren. Ebenso kann ein Sybil-Angriff in sozialen Medien die Meinung der Mehrheit beeinflussen, da viele Nutzer von einer einzelnen Person manipuliert werden.
Arten von Sybil-Angriffen
Um besser zu verstehen, wie Sybil-Angriffe funktionieren, ist es hilfreich, die verschiedenen Arten von Sybil-Angriffen zu kennen, die es gibt. Sowohl böswillige als auch authentische Nodes laufen im selben Netz, aber die Art und Weise, wie sie miteinander kommunizieren, wird in zwei Kategorien eingeteilt: direkt und indirekt.
Direkt
Bei einem direkten Angriff werden die ehrlichen Nodes im Netz direkt von den Sybil-Nodes beeinflusst. Die bösartigen Nodes kommunizieren mit authentischen Nodes, während sie gleichzeitig eine ehrlichen Node imitieren. Die echten Nodes merken nicht, dass sie überlistet werden. Infolgedessen akzeptieren sie bereitwillig die Beeinflussung durch die gefälschten Nodes und lassen eine direkte Kommunikation zu.
Indirekt
Im Gegensatz zu direkten Angriffen sind bei indirekten Angriffen eine Reihe weiterer Nodes beteiligt, die als Mittelsmänner fungieren. Diese ahnungslosen Nodes stehen tatsächlich unter dem Einfluss der Sybil-Nodes, so dass sie kompromittiert bleiben. Die Kommunikation zwischen den Sybil-Nodes und den ehrlichen Nodes ist daher indirekt; sie interagieren nicht miteinander. Durch diese Art von Angriffen können Sybil-Nodes ein Netzwerk besser versteckt infiltrieren, als bei einem direkten Angriff möglich wäre.
Durch Sybil-Angriffe verursachte Probleme
Ziel eines Sybil-Angriffs ist es, Einfluss auf ein ganzes Netzwerk zu erlangen, um Entscheidungen zu kontrollieren, die getroffen werden. Ein erfolgreicher Angriff kann unter anderem folgende Probleme verursachen:
- Durchführung eines 51 %-Angriffs: Ein 51 %-Angriff auf ein Blockchain-Netzwerk zeichnet sich dadurch aus, dass mehr als die Hälfte der Computerleistung des Netzwerks kontrolliert wird. Es kann potenziell zu einer Unterbrechung des Netzwerks führen, da Transaktionen durch die Macht der Mehrheit (majority power) verändert werden können. Bei einem 51 %-Angriff kann ein Angreifer betrügerische Transaktionsblöcke erstellen und andere für ungültig erklären. Darüber hinaus kann man mit so viel Kontrolle auch Doppelausgaben ermöglichen, indem man Transaktionen rückgängig macht.
- Blockieren von Benutzern aus einem Netzwerk: Wenn genügend falsche Nodes in einem Netzwerk eingerichtet werden, kann der Angreifer im Wesentlichen ehrliche Nodes ausschließen. Das ermöglicht es dem Sybil-Nodes auch, die Übertragung oder den Empfang von Blöcken zu verweigern. Infolgedessen können ehrliche Nodes nicht mehr auf das System zugreifen.
Wie man einen Sybil-Angriff verhindern kann
Seit Jahren bemühen sich Informatiker, Wege zu finden, um Sybil-Angriffe verhindern zu können. Bis jetzt gibt es keinen einzigen Weg, der eine vollständige Verteidigung gegen einen solchen Angriff garantiert. Es gibt aber einige Schritte, die implementiert werden können, um die Sicherheit zu maximieren.
Mining
Blockchains sind durch die Art des Konsensalgorithmus, den sie verwenden, gesichert. Ein Konsensalgorithmus beschreibt den Prozess, bei dem eine Einigung über die Transaktionen in einer Blockchain erzielt wird. Im Falle des Proof-of-Work-Verfahrens erfolgt das Mining, wenn Miner (Nodes) im Netzwerk Rechenleistung aufwenden, um komplexe mathematische Probleme zu lösen und Transaktionen zu verifizieren.
Um einen kollaborativen Konsens auf der Blockchain zu erreichen, müssen sich also genügend Miner auf die Echtheit der Daten einigen. Dieser Prozess macht es fast unmöglich, dass eine Einheit die Kontrolle über mehr als die Hälfte des Netzwerks erlangt, wenn so viele Miner für die Verifizierung benötigt werden. Außerdem wäre es für eine Person sehr kostspielig, den Großteil der Ausrüstung zu besitzen, da jede Node durch einen einzigen Computer repräsentiert wird.
ID-Überprüfung
Je nach Netzwerk kann die ID-Verifizierung auf verschiedene Weise erfolgen, entweder direkt oder indirekt. Bei der direkten Verifizierung überprüft eine zentrale Behörde die neuen Identitäten. Bei der indirekten Validierung können etablierte Mitglieder, die bereits überprüft wurden, die neuen Identitäten verifizieren. Bei diesem Verfahren müssen sich neue Mitglieder häufig über Kreditkarten, IP-Adressen oder eine Zwei-Faktor-Authentifizierung ausweisen.
Eine andere Möglichkeit, die Identitätsüberprüfung zu gewährleisten, besteht darin, eine Gebühr für jede neu geschaffene Identität zu verlangen, was es für ein Unternehmen extrem kostspielig macht, so viele Nodes zu erwerben.
Reputationssystem
Ein Reputationssystem verleiht den Mitgliedern des Netzes in unterschiedlichem Maße Macht. Diese Machtstufen basieren auf dem Reputationsniveau des Mitglieds. Im Allgemeinen erhalten diejenigen, die schon länger im System sind, mehr Befugnisse zur Durchführung von Aufgaben.
Diese Mitglieder haben im Laufe der Zeit Vertrauen aufgebaut und sich als ehrliche Nodes erwiesen, so dass sie mehr Macht über potentielle Sybil-Nodes ausüben und diese außer Kraft setzen können. Diese Art von Macht in einem System schreckt oft von Angriffen ab, da Angreifer lange Zeit warten müssten, um höhere Reputationsstufen zu erreichen.
Sind alle Blockchains anfällig für Sybil-Angriffe?
Theoretisch sind alle Blockchains für Sybil-Angriffe anfällig. Allerdings macht die Größe des Netzwerks oft einen Unterschied. Je mehr Miner benötigt werden, um Transaktionen zu validieren, desto besser, da es für ein Unternehmen extrem schwierig ist, 51 % der Miner zu kontrollieren. Aufgrund des großen Netzwerks von Bitcoin hat es sich beispielsweise als widerstandsfähig gegen Sybil- und 51 %-Angriffe erwiesen. Niemand war jemals in der Lage, einen 51 %igen Angriff auf Bitcoin erfolgreich durchzuführen.
Sybil-Angriffe sind ein Grund zur Sorge, aber in den meisten Fällen müssen die Teams nur ein paar Vorsichtsmaßnahmen treffen, um sie zu verhindern. Wie immer sind Sicherheitsmaßnahmen im Designprozess eine Priorität im Entwicklungsprozess.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein Sybil-Angriff?
Ist ein Sybil-Angriff auf Bitcoin möglich?
Wie kann man Sybil-Angriffe verhindern?
Wie kann die Blockchain Sybil-Angriffe abschwächen?
Was ist ein Sybil-Angriff im IoT?
Was ist ein 51 %-Angriff?
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