イーサリアム（ETH）セキュリティの詳細な分析と展望
1. はじめに
1.1 背景と意義
2015年のローンチ以来、Ethereumは暗号通貨分野で中心的な存在として急速に台頭し、ブロックチェーンエコシステムにおいて重要な位置を占めています。Ethereumは単なる暗号通貨ではなく、さらに重要なことに、スマートコントラクト機能を備えたオープンソースのパブリックブロックチェーンプラットフォームであり、開発者に強力な環境を提供し、分散型アプリケーション（DApps）を構築および展開するためのプラットフォームとなっています。
市場の観点から見ると、Ethereumのネイティブ暗号通貨であるEther（ETH）は長らく市場で最も注目されている仮想通貨の1つであり、Bitcoinに次ぐランキングであり、グローバルな投資家によって広く監視され、取引されている主要な暗号資産の1つです。機関投資家と個人投資家の両方がEthereumエコシステム内で投資機会を探して資金を投入しています。その価格変動は全体の暗号通貨市場のトレンドに大きな影響を与えています。
技術革新の観点から、Ethereumはスマートコントラクトを先駆けとし、開発者にブロックチェーン上で自動契約コードを記述および展開することを可能にしました。この革新により、ブロックチェーン技術の適用範囲が大幅に拡大し、単なるデジタル通貨取引を超えて、金融、サプライチェーン、ヘルスケア、ゲームなどの領域に進出しました。たとえば、分散型ファイナンス（DeFi）セクターでは、Ethereum上に構築されたさまざまなアプリケーション（貸付、取引、保険など）が繁栄し、ユーザーによりオープンで透明性の高い効率的な金融サービスを提供し、伝統的な金融の景観を再構築しています。非代替性トークン（NFT）セクターにおいても、Ethereumはデジタルアート作品、コレクションなどのユニークな資産をデジタル化する主要プラットフォームとなり、デジタル資産市場の繁栄を牽引しています。
しかし、イーサリアムエコシステムの急速な発展と継続的な拡大に伴い、セキュリティの問題がますます顕著になっています。スマートコントラクトの脆弱性、ネットワーク攻撃、適切でない秘密鍵の管理などのセキュリティインシデントが頻繁に発生し、投資家や開発者に大きな損失をもたらしています。例えば、2016年には悪名高いThe DAO事件があり、ハッカーがスマートコントラクトの脆弱性を悪用して5,000万ドル相当のイーサを成功裏に盗み出し、ブロックチェーン業界全体を震撼させました。これはイーサリアムのハードフォークを引き起こすだけでなく、スマートコントラクトのセキュリティに対する深い反省を引き起こしました。2017年のParityウォレットのマルチシグネチャの脆弱性による約1億5000万ドルの損失、さらに最近のDeFiプロジェクトへの継続的な攻撃など、同様の事件が数多く起こり、イーサリアムのセキュリティに直面する厳しい課題を示しています。
したがって、イーサリアムのセキュリティに関する研究は非常に実用的な意義があります。投資家にとって、イーサリアムのセキュリティメカニズムと潜在的なリスクについての深い理解は、より賢明な投資判断を行い、資産のセキュリティを効果的に保護するのに役立ちます。開発者にとっては、イーサリアムのセキュリティ技術とベストプラクティスを習得することで、スマートコントラクトや分散型アプリケーションのセキュリティを向上させ、脆弱性や攻撃のリスクを低減し、イーサリアムエコシステムの健全な発展を促進することができます。全体的なブロックチェーンエコシステムの観点から、イーサリアムの安全で安定した運用を確保することは、人々のブロックチェーン技術への信頼を強化し、さらなる分野でのブロックチェーン技術の応用と普及を促進し、より公正で透明で効率的なデジタル経済システムの構築の基盤を築くのに役立ちます。
2. イーサリアムの概要
2.1 イーサリアムの開発歴史
イーサリアムの開発史は革新と変化に満ちており、ブロックチェーン技術の連続的な進化を生き生きと反映しています。その起源は2013年に遡ることができ、当時わずか19歳であったヴィタリック・ブテリンがイーサリアムのビジョンと設計コンセプトを詳細に記したイーサリアムのホワイトペーパーを公開したことに始まります。ヴィタリックは、暗号通貨取引を促進するだけでなく、さまざまな分散型アプリケーション（DApps）の開発と運用を支援することを目的とした、ブロックチェーン技術に基づく分散型プラットフォームの構築を構想しました。この画期的なアイデアは、イーサリアムの誕生の理論的基盤を築きました。
2014年1月、ヴィタリックはマイアミで開催された北米ビットコインカンファレンスでイーサリアムを積極的に宣伝し、志を同じくする多くの個人を引き付けました。イーサリアムの創設チームは当初、ヴィタリックと他の7人の共同創設者で構成されて設立されました。同年、共同創設者の1人であるギャビン・ウッド氏は、Web3のコンセプトを提案し、イーサリアムのエコロジカルなビジョンをさらに充実させ、デジタルアイデンティティと資産に対するユーザーの自律的な制御を強調しました。2014年6月、ヴィタリックはイーサリアムを非営利団体として設立することを決定し、イーサリアム財団の設立を開始しました。この財団は、すべての関係者からリソースを収集し、イーサリアムのインフラストラクチャ構築を促進し、開発プロジェクトに資金を提供し、イーサリアムの長期的な開発のための組織的支援を提供することを目的としています。
2014年7月24日、イーサリアムは42日間のプレセールイベントを開始し、これにより世界中の投資家から広範な関心を集めました。このプレセールの大成功により、イーサリアムプロジェクトに大量の資金が調達され、これは後続の技術開発とネットワーク構築に堅固な物質的基盤を提供しました。2015年7月30日、イーサリアムフロンティアネットワークのリリースという画期的なイベントが発生し、これによりイーサリアムブロックチェーンの公式運用が開始されました。この段階では、イーサリアムは主にブロックチェーン開発者をターゲットにしており、ノード参加者がマイニングを通じてネットワークに参加し、ネットワークはスマートコントラクトの展開をサポートしていました。初期のユーザーインターフェースは荒っぽかったため、操作はコマンドラインを介して実行する必要がありましたが、これは開発者が探索や実践を行うプラットフォームを提供し、イーサリアムの開発の旅をスタートさせました。
2016年3月14日、イーサリアムは、イーサリアムの最初のハードフォークであり、その開発における重要なマイルストーンである第2段階のネットワークHomesteadをリリースしました。このバージョンでは、スマートコントラクトが最適化され、スマートコントラクト言語Solidityの新しいコードが導入され、デスクトップウォレットMistがリリースされ、ユーザーエクスペリエンスが大幅に向上しました。これにより、一般ユーザーはより便利にETHを保有し、取引し、スマートコントラクトを書き、展開し、イーサリアムを開発者段階からより広いユーザーベースへと推進することができました。
2016年6月18日、Ethereumは、プラットフォーム上のThe DAOプロジェクトがハッキングされたときに大きな挑戦に直面しました。ハッカーはスマートコントラクトの脆弱性を悪用し、約1億ドル相当のEtherを成功裏に盗みました。この事件はブロックチェーン業界全体に衝撃を与え、広範な関心と議論を呼び起こしました。投資家の損失を補償するために、Ethereumコミュニティ内で激しい議論の末、参加者の大多数がハードフォークを実施し、コンセンサスルールを変更し、盗まれたETHをウォレットで回収し、脆弱性を修正することを決定しました。しかし、このハードフォークはコミュニティ内のすべてのメンバーから一致した承認を得ませんでした。一部の参加者は元のチェーンでのマイニングと取引を継続し、Ethereumは2つの別々のブロックチェーン、ETHとEthereum Classic（ETC）に分裂しました。
2017年、イーサリアムは開発の重要な段階に入り、メトロポリスのアップグレード計画が実施され始めました。アップグレードプランは内容が豊富で、ビザンチウムとコンスタンティノープルの2つの段階に分かれています。2017年10月、ビザンチウムのアップグレードは無事に完了しました。このアップグレードにより、リバート操作が可能になり、ZK-Snarks(ゼロ知識証明)アルゴリズムと互換性があり、難易度爆弾が1年延期され、ブロック報酬が5ETHから3ETHに減少しました。これらの改善により、イーサリアムネットワークのセキュリティと効率が向上し、その後の開発の基礎が築かれました。2017年を通して、暗号通貨市場ではイニシャル・コイン・オファリング(ICO)がブームとなり、イーサリアムプラットフォームに基づくICOプロジェクトが多数登場しました。多くのプロジェクトがトークンを発行することでイーサリアムで資金を調達しました。この傾向により、ETHの価格は急騰し、1400ドルにも達しました。イーサリアムとそのエコシステムは成功裏に突破し、世界中の投資家や開発者からより多くの注目を集め、ブロックチェーン分野での地位をさらに強固なものにしました。
2019年2月28日、コンスタンティノープルのハードフォークがトリガーされ、EIP 1234、EIP145、EIP 1014、EIP 1052、EIP 1283の合計5つのプロトコルアップグレードが行われました。これらのプロトコルはガス料金を最適化し、ユーザーの取引コストを削減します。「難易度爆弾」を遅らせ、イーサリアムがプルーフ・オブ・ステーク(PoS)コンセンサスメカニズムに移行する時間を増やす。スマートコントラクトの検証効率を向上させ、ブロック報酬を減らし、PoW+PoSコンセンサスメカニズムを導入し、イーサリアムのパフォーマンスとセキュリティを大幅に向上させます。
2019年末、Ethereumはバージョン2.0に向けての旅を始めました。これはスケーラビリティ、セキュリティ、エネルギー消費など、Ethereumが現在直面している多くの問題に対処するための包括的で深い変革を目指しています。 Ethereum 2.0では少なくとも3つの段階で展開される予定です。2020年にはPhase 0が開始され、新しいPoSブロックチェーンであるBeacon Chain上でバリデータを立ち上げることに焦点を当て、これはEthereum 2.0の中核的なコンポーネントであり、以降のアップグレードの基盤を築きます。Phase 1とPhase 2は今後数年でリリースされ、シャードチェーンの展開や実行レイヤーの開始などのタスクを完了し、シャーディング技術を通じてEthereumネットワークの処理能力を向上させ、より高いスループットと低い取引手数料を実現し、これにより分散型アプリケーションの成長する需要に応えます。
2021年4月、Ethereumは上海アップグレードを実施し、ネットワークの効率を向上させ、取引手数料を削減し、ユーザーエクスペリエンスをさらに向上させることを目指しました。2023年、Ethereumの開発は引き続き進展し、将来のさらなるアップグレードや改善を計画しています。第4四半期に予定されているCaaryアップグレードなど、ネットワークのパフォーマンスをさらに最適化し、進化する市場の需要や技術トレンドに適応するための新機能を導入することを目指しています。
2.2 イーサリアムの技術アーキテクチャ
Ethereumの技術アーキテクチャは、分散型アプリケーションやスマートコントラクト機能を実現するための中核サポートであり、ブロックチェーン、スマートコントラクト、Ethereum仮想マシン（EVM）、およびコンセンサスメカニズムなど、さまざまな先進技術コンセプトと革新的な設計を統合しています。これらのコンポーネントは互いに連携して、Ethereumプラットフォームの安定した稼働と強力な機能を共同で確保しています。
ブロックチェーンはイーサリアムの基盤技術であり、時系列で並べられた一連のデータブロックで構成される分散型台帳です。各データブロックには、複数のトランザクションレコードと前のブロックのハッシュ値が含まれています。この連鎖構造により、ブロックチェーンは不変性とトレーサビリティという特徴を持っています。イーサリアムでは、ブロックチェーンはイーサリアムの取引情報を記録するだけでなく、スマートコントラクトのコードや状態も保存します。ユーザーがトランザクションを開始すると、トランザクション情報はイーサリアムネットワーク内のさまざまなノードにブロードキャストされます。ノードは、コンセンサスメカニズムを通じてトランザクションを検証し、確認します。トランザクションが確認されると、新しいブロックにパッケージ化され、ブロックチェーンに追加されます。このようにして、イーサリアムはトランザクションの分散型記録と保存を実現し、データのセキュリティと信頼性を確保します。
スマートコントラクトは、イーサリアムのコアイノベーションの1つであり、コードとデータで構成されるブロックチェーン上に保存された自己実行型のコントラクトです。スマートコントラクトのコードはコントラクトのルールとロジックを定義し、データにはコントラクトの状態と変数が含まれています。スマートコントラクトはSolidityなどのプログラミング言語で記述されており、開発者は特定のビジネスニーズに応じてさまざまな複雑なコントラクトロジックを書くことができます。例えば、分散型金融(DeFi)アプリケーションでは、スマートコントラクトは貸付、取引、保険などの機能を実装できます。非代替性トークン(NFT)の分野では、スマートコントラクトはデジタル資産の所有権と取引ルールを定義することができます。スマートコントラクトの実行は自動的にトリガーされます。コントラクトで設定された条件が満たされると、サードパーティの介入を必要とせずに、コントラクトコードがイーサリアム仮想マシン上で自動的に実行されるため、トランザクションの自動化と信頼性が実現されます。
イーサリアム仮想マシン(EVM)は、スマートコントラクトの実行環境です。これは、スマートコントラクトに分離された安全な実行スペースを提供するスタックベースの仮想マシンです。このEVMは、イーサリアムノード上で動作するソフトウェアであり、スマートコントラクトのバイトコードを解釈して実行することができます。各イーサリアムノードにはEVMが含まれており、スマートコントラクトがブロックチェーンにデプロイされると、そのバイトコードがブロックチェーンに保存されます。コントラクトが呼び出されると、EVMはブロックチェーンからコントラクトのバイトコードを読み取り、コントラクトコードを命令順に実行します。このEVMの設計により、スマートコントラクトを異なるイーサリアムノード上で同じように実行することができ、コントラクト実行の一貫性と信頼性を確保することができます。さらに、この評価基板 (EVM) は、メモリ管理や権限制御などの一連のセキュリティ・メカニズムを提供し、スマート・コントラクト間の悪意のある攻撃やリソースの乱用を防止します。
コンセンサスメカニズムは、イーサリアムネットワーク内のノード間のデータの一貫性を確保するための重要な技術です。イーサリアムの開発では、さまざまなコンセンサスメカニズムが採用されています。初期のイーサリアムは、マイナーが複雑な数学的問題を解決するために競い合い、新しいブロックを作成する権利を競うプルーフ・オブ・ワーク(PoW)コンセンサスメカニズムを使用していました。数学的な問題をうまく解いたマイナーだけが、ブロックチェーンに新しいブロックを追加し、対応するイーサ報酬を受け取ることができます。PoWメカニズムの利点は、攻撃者がネットワークを攻撃するために大量のコンピューティングリソースを必要とするため、その高いセキュリティと分散化です。ただし、PoWメカニズムには、エネルギー消費量が多く、トランザクション処理速度が遅いなど、明らかな欠点もあります。これらの問題に対処するために、イーサリアムはプルーフ・オブ・ステーク(PoS)コンセンサスメカニズムに徐々に移行しています。PoSメカニズムでは、バリデーターは一定量のイーサリアムをステークして、トランザクションを検証し、新しいブロックを作成する権利を獲得します。システムは、ステーキングされたイーサの量や保有時間などの要因に基づいてバリデーターを選択します。PoWメカニズムと比較して、PoSメカニズムは、高いセキュリティと分散性を維持しながら、エネルギー消費が少なく、トランザクション処理効率が高いです。
上記のコアコンポーネントに加えて、EthereumにはP2Pネットワーク、アカウントおよびキー管理、Gasメカニズムなど、他にも重要な技術モジュールが含まれています。P2Pネットワークは、Ethereumノード間の通信やデータ転送を実現するために使用され、ノード間で取引情報やブロックデータをタイムリーに共有することを保証します。アカウントおよびキー管理は、ユーザーアカウント情報や秘密鍵の管理を担当し、ユーザー資産のセキュリティを確保します。Gasメカニズムは、スマートコントラクトの乱用や無駄を防ぐためにEthereumが設計した手数料メカニズムです。ユーザーはスマートコントラクトの実行や取引時に一定量のGasを支払う必要があり、Gasの価格や消費量は操作の複雑さに依存します。
3. イーサリアムのセキュリティステータス
3.1 暗号学の基本保護
イーサリアムのセキュリティは、楕円曲線暗号（ECC）やハッシュ関数などの主要なキーテクノロジーを含む堅固な暗号基盤に大きく依存しており、これらはイーサリアムのアカウントや取引に対する中核的なセキュリティ保証を提供しています。
楕円曲線暗号は、イーサリアム暗号システムの重要な部分であり、楕円曲線離散対数問題に基づいており、高いセキュリティと効率を備えています。イーサリアムでは、楕円曲線暗号は主にアカウントの公開鍵と秘密鍵のペアを生成するために使用されます。ユーザーの秘密鍵はランダムに生成された256ビットの数値で、固定のジェネレータポイントを使用した楕円曲線乗算演算によって、対応する公開鍵が導出されます。公開鍵は、一対の座標 (x, y) で表される楕円曲線上の点です。楕円曲線に基づくこの暗号化方式により、公開鍵から秘密鍵を導き出すことは事実上不可能であり、ユーザーアカウントのセキュリティが確保されます。例えば、ユーザーがイーサリアムのトランザクションを開始すると、トランザクション情報は秘密鍵で署名され、受信者は送信者の公開鍵を使用して署名の真正性を検証し、トランザクションが対応する秘密鍵を所有するユーザーによって実際に開始されたこと、およびトランザクションの内容が送信中に改ざんされていないことを確認できます。
ハッシュ関数もイーサリアムで重要な役割を果たしており、イーサリアムは主にKeccak-256ハッシュ関数を使用しています。ハッシュ関数には、決定論、一方向性、衝突耐性などの特性があります。イーサリアムでは、ハッシュ関数がさまざまな側面で広く適用されています。まず、ブロックチェーンのブロック構造では、各ブロックには前のブロックのハッシュ値が含まれています。このチェーン構造により、ブロックチェーンの不変性とトレーサビリティが確保されます。ブロックの内容が改ざんされると、そのハッシュ値が変更され、後続のブロックが参照するハッシュ値に不整合が生じるため、ブロックチェーン全体の一貫性が損なわれ、改ざんが簡単に検出可能になります。次に、ハッシュ関数を使用してトランザクションのハッシュ値を計算し、各トランザクションには識別用の一意のハッシュ値があります。スマートコントラクトでは、ハッシュ関数を使用してコントラクトコードの整合性と一貫性を検証し、デプロイおよび実行中にコントラクトが悪意を持って変更されていないことを確認します。
また、Ethereumはハッシュ関数を使用してアカウントアドレスを生成します。 Ethereumのアカウントアドレスは、Keccak-256ハッシュ関数を介して公開鍵から計算されます。 具体的なプロセスは、まず公開鍵をハッシュし、次にハッシュ値の最後の20バイトをアカウントアドレスとして取ります。 この方法により、アカウントアドレスは一意で改ざん防止され、ユーザーはアドレスの改ざんや偽造のセキュリティリスクを心配することなく、アカウントアドレスを通じてEtherを受け取り、取引を行うことができます。
要するに、楕円曲線暗号化やハッシュ関数などの暗号技術は互いを補完し、イーサリアムのセキュリティシステムの礎となっています。これらは、イーサリアムアカウントのセキュリティ、取引の安全性、およびブロックチェーンデータの整合性と変更不能性を確保する上で重要な役割を果たしており、イーサリアムが分散環境で安全かつ信頼性の高い運営を実現し、ユーザーに高い信頼を提供しています。
コンセンサスメカニズムのセキュリティに関する考慮事項3.2
3.2.1 PoWメカニズムのセキュリティ機能
Proof of Work (PoW)メカニズムは、初期のEthereumで採用されたコンセンサスメカニズムであり、Ethereumネットワークのセキュリティを確保するための独自の特性と原則を持っています。
PoWメカニズムの核となる原則は、マイナーが新しいブロックを作成する権利を競うために、複雑な数学的問題を解決するために競い合うことができるようにすることです。イーサリアムネットワークでは、すべてのノードがマイナーとしてマイニングに参加することができます。新しいトランザクションが発生すると、これらのトランザクションは候補ブロックにパッケージ化され、マイナーはこの候補ブロックでハッシュ計算を実行する必要があります。ハッシュ計算の目的は、特定の難易度要件を満たすハッシュ値を見つけることであり、イーサリアムネットワークによって動的に調整され、約15秒ごとに新しいブロックが平均的に生成されるようにします。必要なハッシュ値を見つけるために、マイナーは難易度の要件を満たすハッシュ値が得られるまで、さまざまな乱数を継続的に試し、候補ブロック内の他のデータと一緒にハッシュ計算を実行する必要があります。このプロセスは、ハッシュ計算が近道のない完全にランダムなプロセスであり、答えを見つけるための継続的な試みのみであるため、かなりの量のコンピューティングリソースとエネルギーを必要とします。
ただし、PoWメカニズムにはいくつかの欠点もあります。その中で最も明らかなのは膨大なエネルギー消費です。マイニングには大量の計算リソースとエネルギーが必要であり、これは環境に一定の圧力をかけるだけでなく、マイニングコストを高くし、より多くのノードが参加するのを制限します。さらに、PoWメカニズムの取引処理速度は比較的遅いです。イーサリアムネットワーク上の取引量が継続的に増加する中、ネットワークの混雑問題がより深刻になり、取引確認時間が長くなり、ユーザーエクスペリエンスに影響を与えています。これらの問題は、イーサリアムが徐々にProof of Stake（PoS）メカニズムに移行するきっかけとなりました。
3.2.2 PoSメカニズムのセキュリティ上の利点と課題
Proof of Stake（PoS）メカニズムは、イーサリアムによって徐々に導入されている新しいコンセンサスメカニズムであり、Proof of Work（PoW）メカニズムの多くの問題を解決するためのものです。これにはセキュリティと安定性を向上させるための独自の原則と利点がありますが、潜在的な攻撃リスクにも直面しています。
PoSメカニズムの核となる原則は、PoWメカニズムのように計算能力によってアカウントを保持する権利を競うのではなく、ノードが保有するステーク(つまり、ステーキングされたイーサの量)に基づいてバリデーターを選択することです。PoSメカニズムでは、ユーザーはイーサリアムネットワークにイーサリアムをステークしてバリデーターになることができます。システムは、ステーキングされたイーサの量や保有時間などの要因に基づいて、各バリデータのステークウェイトを計算します。バリデータのステークウェイトが高ければ高いほど、新しいブロックを作成し、トランザクションを検証するために選択される可能性が高くなります。バリデーターが新しいブロックを作成するために選択された場合、トランザクションを検証し、検証されたトランザクションをブロックチェーンに追加された新しいブロックにパッケージ化する必要があります。バリデーターが誠実に働き、トランザクションを正しく検証してパッケージ化すれば、報酬として一定量のイーサリアムを受け取ることができます。バリデーターが意図的に誤った取引を検証したり、ブロックチェーンを改ざんしようとするなど、悪意を持って行動した場合、ステーキングされたイーサリアムはペナルティとして差し引かれます。
PoSメカニズムは、賭けの中心集権化の問題など、他のいくつかの課題に直面しています。何人かのノードが大量のEtherを保有し賭ける場合、彼らはネットワークに大きな影響を与える可能性があり、それによりネットワークの分散化が低下します。この問題に対処するため、イーサリアムコミュニティは常に探求し研究し、いくつかの改善策を提案しています。例えば、シャーディング技術を導入し、ブロックチェーンを複数のシャードに分割し、異なる検証者によって各シャードが検証されることで、単一のノードのネットワーク全体への影響を軽減します。
スマートコントラクトのセキュリティステータス3.3
3.3.1 スマートコントラクトのセキュリティ脆弱性の分析
スマートコントラクトは、イーサリアムのコアアプリケーションの1つとして、イーサリアムエコシステムの安定性とユーザー資産のセキュリティに直接影響を与えます。しかし、スマートコントラクトの複雑さ、コードの記述の難しさ、ブロックチェーン技術の相対的な新しさにより、実際のアプリケーションで多くのセキュリティ脆弱性が露呈しており、その中には深刻なセキュリティインシデントや著しい経済的損失をもたらしたものもあります。DAOインシデントは、イーサリアムの歴史上で最も有名なスマートコントラクトのセキュリティインシデントの1つであり、イーサリアムの発展に深い影響を与えました。
DAOは、イーサリアムをベースにした分散型自律組織(DAO)で、スマートコントラクトを通じて資金を調達し、管理します。ユーザーはイーサリアムをThe DAOコントラクトに投資し、The DAOにおけるユーザーの利益を表す対応するDAOトークンを受け取ることができます。The DAOのスマートコントラクト設計の本来の意図は、ユーザーが投票を通じてファンド投資の方向性を決定し、分散型ベンチャーキャピタルを実現することです。しかし、2016年6月17日、ハッカーがDAOスマートコントラクトに深刻な脆弱性を発見しました。この脆弱性を悪用して、ハッカーは当時5,000万米ドル以上の価値があったDAOコントラクトから約360万イーサを盗むことに成功しました。
ハッカー攻撃の原則は、主にスマートコントラクト内の再入可能性の脆弱性を悪用しています。The DAOのスマートコントラクトでは、ユーザーが資金を引き出すことを要求すると、契約はまず資金をユーザーに送信し、その後ユーザーの残高を更新します。ハッカーは、契約内のコールバックメカニズムを利用して、悪意のある契約を作成します。契約が資金をユーザーに送信し、まだ残高を更新していない状態の間に、ハッカーは再び引き出し機能を呼び出し、複数の資金引き出しを目的とします。具体的には、ハッカーが作成した悪意のある契約には、コールバック関数が含まれています。The DAO契約が悪意のある契約に資金を送信すると、このコールバック関数がトリガーされ、直ちにThe DAO契約の引き出し機能を再度呼び出します。この時点でDAO契約はユーザーの残高を更新していないため、再度資金を悪意のある契約に送信します。このサイクルが続くことで、ハッカーはThe DAO契約から無限に資金を引き出すことができます。
DAO事件の発生は、投資家に莫大な経済的損失をもたらしただけでなく、イーサリアムコミュニティ内でスマートコントラクトのセキュリティに関する深い反省を引き起こしました。このインシデントにより、コードの論理的な抜け穴、外部呼び出しのリスクの考慮不足、厳格なセキュリティ監査の欠如など、スマートコントラクトの設計とコーディングプロセスにおける多くの問題が露呈しました。投資家の損失を取り戻すために、激しい議論の末、イーサリアムコミュニティは最終的に、ハッカーから盗まれたイーサを回収し、スマートコントラクトの脆弱性を修正するためのハードフォークを実行することを決定しました。しかし、このハードフォークはイーサリアムコミュニティの分裂も引き起こし、ハードフォークがブロックチェーンの不変性の原則に違反していると考える人もいました。彼らは元のチェーンにとどまることを選択し、イーサリアムクラシック(ETC)を形成しました。
The DAO事件に加えて、2017年のParityウォレットのマルチシグネチャ脆弱性など、他の多くのスマートコントラクトセキュリティインシデントが発生しています。これにより、約1億5000万ドルの損失が発生しました。 Parityウォレット事件では、マルチシグネチャ契約の機能が誤って公開呼び出し可能に設定されていたため、ハッカーはこの脆弱性を悪用してParityウォレットから資金を自分の口座に移動させました。これらのセキュリティインシデントは、スマートコントラクトのセキュリティ問題を無視できないことを示しており、小さな脆弱性でもハッカーに悪用され、重大な経済的損失と信頼危機につながる可能性があります。
3.3.2 スマートコントラクトのセキュリティ監査と検証
スマートコントラクトのセキュリティ問題がますます深刻化し、イーサリアムエコシステムの安定性とユーザー資産のセキュリティを確保するために、スマートコントラクトのセキュリティ監査と検証が重要となっています。形式検証ツールと第三者監査会社は、このプロセスにおいて不可欠な役割を果たしています。
形式検証ツールは、数学的手法に基づくスマートコントラクト検証技術の一種です。スマートコントラクトのコードを数学的モデルに変換し、厳密な数学的推論と証明を使用して、コントラクトが特定のセキュリティ特性と機能要件を満たしているかどうかを検証します。フォーマル検証の核となる考え方は、フォーマル言語を使用してスマートコントラクトの動作とプロパティを記述することです。これらの記述を正確に分析し、推論することで、さまざまなシナリオでの契約の正確性と安全性を確保します。例えば、定理証明器、モデルチェッカー、その他のツールを使用してスマートコントラクトのコードを分析することで、再入バグ、整数オーバーフロー、不適切な権限制御などの一般的なセキュリティ問題をチェックします。形式検証の利点は、高い精度と信頼性を提供し、従来のテスト方法では見落とされがちな潜在的な脆弱性や論理的エラーを検出できることです。ただし、形式検証には一定の制限もあります。使用するには、高度な技術的専門知識、専門知識、およびスキルが必要です。多くの場合、検証プロセスは複雑で時間がかかります。大規模なスマートコントラクトプロジェクトの場合、かなりの計算リソースと時間が必要になる場合があります。
サードパーティの監査法人も、スマートコントラクトのセキュリティを確保する上で重要な役割を果たします。これらの専門の監査法人は、豊富な経験と専門のセキュリティチームを擁しており、スマートコントラクトの包括的かつ詳細な監査を実施することができます。彼らは通常、さまざまな方法とツールを使用し、手動レビューと自動分析を組み合わせて、スマートコントラクトのコードを詳細にチェックします。監査プロセスでは、監査人はスマートコントラクトのロジック、機能、セキュリティメカニズム、およびその他の側面を慎重に調べて、潜在的な脆弱性とリスクを特定します。たとえば、契約の権限管理が妥当かどうか、不正アクセスがあるかどうかを確認します。コントラクト内の数学演算に整数のオーバーフローまたはアンダーフローのリスクがあるかどうか。コントラクト内の外部呼び出しの処理が安全かどうか、再入攻撃に対する脆弱性があるかどうかなど。また、第三者の監査法人は、監査結果に基づいて詳細なレポートと推奨事項を提供し、開発者がスマートコントラクトのセキュリティ問題をタイムリーに特定して修正するのに役立ちます。OpenZeppelin、ConsenSys Diligenceなどの有名なサードパーティ監査法人は、ブロックチェーン業界で高い評価と影響力を持っており、その監査サービスは多くのプロジェクトで認められ、採用されています。
フォーマル検証ツールや第三者監査会社に加えて、スマートコントラクトの開発者は契約のセキュリティを強化するための一連のセキュリティ対策を講じるべきです。まず第一に、開発者は安全なコーディング基準に従い、高品質で安全なコードを書く必要があります。たとえば、危険な関数や操作を避け、契約の論理と構造を適切に設計し、コードの可読性と保守性を確保する必要があります。第二に、開発者は単体テスト、統合テスト、ファズテストなどの徹底的なテストを実施し、さまざまなテスト手法を通じて潜在的な脆弱性を発見し修正する必要があります。さらに、開発者は成熟したスマートコントラクトのテンプレートやライブラリを参照することができます。これらは通常、厳格なセキュリティレビューやテストを経ており、ある程度のセキュリティ保証を提供しています。
結論として、スマートコントラクトのセキュリティ監査と検証は、正式な検証ツール、第三者の監査機関、および開発者の共同作業を必要とする包括的なタスクです。さまざまな手段を組み合わせることで、スマートコントラクトのセキュリティを効果的に強化し、セキュリティリスクを軽減し、イーサリアムエコシステムの健全な発展を確保することができます。
4. ETHセキュリティへの脅威
4.1 外部からの攻撃の脅威
4.1.1 ハッカー攻撃手法と事例
ブロックチェーン分野における重要なプラットフォームとして、イーサリアムはさまざまな洗練された攻撃手法を用いる多くのハッカーの注目を集め、利益を求めて重要なセキュリティリスクをイーサリアムエコシステムにもたらしています。再入攻撃は、スマートコントラクトの実行メカニズムの脆弱性に基づいた一般的で非常に破壊的なハッキング技術です。イーサリアムのスマートコントラクトでは、契約が外部関数を呼び出すと、実行フローは一時的に外部関数に移り、完了時に元の契約に戻ります。再入攻撃は、攻撃者が慎重に悪意のあるコードを作成し、外部関数の呼び出しと状態更新の完了間のギャップで契約の関連関数を再度呼び出すようにするこの機能を悪用し、特定の操作を複数回繰り返して資金を盗むか契約の正常な動作を妨害します。
4.1.2 マルウェアおよびフィッシングリスク
マルウェアとフィッシングは、イーサリアムユーザーが直面するもう1つの主要なセキュリティ脅威であり、ユーザーのプライベートキーなど重要な情報を巧妙に盗み、ユーザーの資産のセキュリティに深刻なリスクをもたらします。マルウェアは、ユーザー情報を盗むために特別に設計されたソフトウェアの一種であり、システムを妨害したり、他の悪意のある活動に従事したりします。イーサリアムのエコシステムでは、マルウェアはしばしば正当なソフトウェアやアプリケーションを装ったり、ユーザーにダウンロードしてインストールするよう誘導したりします。インストールされると、マルウェアはユーザーのデバイスで動作し、静かにキーストロークを記録したり、スクリーンショットを取ったり、ネットワーク通信を監視したり、ユーザーのイーサリアムのプライベートキーを入手しようとしたりします。
マルウェアとフィッシング攻撃は、イーサリアムユーザーの資産セキュリティに深刻な脅威をもたらします。これらの攻撃を防ぐためには、ユーザーは油断せずにセキュリティ意識を高める必要があります。ユーザーは公式かつ信頼できるソースからのみイーサリアム関連のソフトウェアやアプリケーションをダウンロードすべきであり、未知のソースからのソフトウェアのダウンロードやインストールは避けるべきです。イーサリアムウォレットを使用する際には、デバイスのセキュリティを確保し、信頼性のあるウイルス対策ソフトウェアやファイアウォールをインストールし、システムやソフトウェアのセキュリティパッチを定期的に更新する必要があります。同時に、ユーザーはフィッシング攻撃を見分けることを学び、見知らぬソースからのリンクを簡単にクリックしたり、信頼できないウェブサイトに個人情報を入力したりしないよう注意する必要があります。疑わしい電子メールやメッセージを受信した場合は、関連機関と迅速に確認し、情報の真正性を確認してください。
4.2 内部メカニズムリスク
スマートコントラクトの設計上の欠陥
スマートコントラクトは、イーサリアムのコアコンポーネントとして、イーサリアムエコシステムの安定性とユーザー資産のセキュリティに直接影響します。しかし、スマートコントラクトの複雑さと開発プロセスのさまざまな要因により、スマートコントラクトの設計にはさまざまな欠陥があり、ハッカーが悪用する可能性があり、深刻なセキュリティ問題につながる可能性があります。論理エラーは、スマートコントラクトの設計における一般的な問題の1つです。スマートコントラクトの開発プロセスでは、開発者はコントラクトのさまざまな機能を実装するために、特定のビジネス要件に従って複雑なコードロジックを記述する必要があります。しかし、人為的ミスやビジネスロジックの理解不足により、コントラクトコードに論理的なエラーが生じることがあります。これらの論理エラーは、誤った条件判断、不適切なループ制御、または不合理なステートマシン設計として現れる可能性があります。
4.2.2 コンセンサスメカニズムの潜在的リスク
イーサリアムは、Proof of Work（PoW）の合意形成メカニズムからProof of Stake（PoS）の合意形成メカニズムに徐々に移行しています。効率の改善とエネルギー消費の削減に関しては、重要な進展がありましたが、PoSメカニズムにはいくつかの潜在的なリスクも伴い、これらはイーサリアムネットワークのセキュリティと分散化に一定の脅威をもたらします。PoSメカニズムでは、バリデーターは一定量のEtherをステーキングしてトランザクションを検証し、新しいブロックを作成する権利を得ます。システムは、Etherのステーキング量や保有期間などの要因に基づいてバリデーターを選択します。このメカニズムは、ネットワークのセキュリティと分散化におけるステークの分配に大きな影響を与えます。ステークが少数のバリデーターに集中すると、中心集権化の問題が発生する可能性があります。
エクイティの中央集権化は、少数の検証者が重要な影響力を持ち、ネットワークの意思決定や運用を支配する可能性があるため、ネットワークの分散化が低下する可能性があります。これは、イーサリアムが追求する分散化コンセプトに反しており、ネットワークの公正性やセキュリティについてユーザーの間で懸念が高まる可能性があります。エクイティの中央集権化は、ネットワーク攻撃のリスクも高めます。攻撃者が大量のエクイティを制御できる場合、二重支払いやブロックチェーンデータの改ざんなどの攻撃を行う可能性があります。PoSメカニズムでは、攻撃者は大量のEtherをステークする必要があるため、攻撃のコストが増加しますが、成功すれば得られる報酬は莫大であり、それにより一部の犯罪者が攻撃を試みる可能性があります。
エクイティの中央集権化の問題に加えて、PoSメカニズムは「ステーク問題がない」という課題に直面しています。PoSメカニズムでは、バリデータの利益は主にEtherのステーキングと取引手数料の検証から得られますが、ネットワークのセキュリティと安定性に直接的な関心を持っていません。これにより、異なるブロックチェーンのフォークに直面した際、自己の利益のために複数のフォークで同時に検証を行う可能性があります。メインチェーンとなるフォークに関係なく損失を被ることはないため、さらに報酬を受け取る可能性さえあります。この行動は、ブロックチェーンで複数のフォークを引き起こし、その一貫性と安定性を乱し、ネットワークの正常な運用に深刻な影響を与える可能性があります。
これらの潜在的なリスクに対処するために、Ethereumコミュニティは常に改善策を探求し、研究しています。例えば、シャードテクノロジーの導入、ブロックチェーンを複数のシャードに分割し、それぞれが異なるバリデータによって検証されることで、単一のバリデータのネットワーク全体への影響を減らし、中央集権化のリスクを緩和すること；同時に複数のフォークで検証するバリデータを厳しく罰するより厳しいペナルティメカニズムの採用により、「無担保」問題の発生を減らすこと。さらに、PoSメカニズムの設計のさらなる改良が必要であり、ステークの分散とバリデータの選択アルゴリズムの最適化によりネットワークのセキュリティと分散化を強化する必要があります。
5. イーサリアムセキュリティ対策
5.1 技術保護措置
5.1.1 暗号化アルゴリズムの強化
イーサリアムは、暗号アルゴリズムの強化をセキュリティを向上させるための重要な手段と常に考えており、ますます複雑化するセキュリティの脅威に対処するために、暗号の分野で継続的に探求と革新を行ってきました。ブロックチェーン技術の急速な発展とアプリケーションシナリオの継続的な拡大に伴い、従来の暗号化アルゴリズムは、量子コンピューティング技術の潜在的な脅威など、ますます多くの課題に直面しています。量子コンピューターは強力な計算能力を備えており、理論的には数学的問題に基づいて既存の暗号化アルゴリズムを解読する可能性があり、イーサリアムのセキュリティに潜在的なリスクをもたらします。この課題に対応して、イーサリアムはポスト量子暗号(PQC)の研究と探求を積極的に行っています。耐量子計算機暗号は、量子コンピュータからの攻撃に耐えうる新しい暗号アルゴリズムの開発を目指しています。これらのアルゴリズムは、格子ベースの暗号化、ハッシュベースの暗号化、多変量暗号化など、さまざまな数学的原理に基づいており、量子コンピューティング環境でセキュリティを維持できます。イーサリアムコミュニティの研究者や開発者は、ポスト量子暗号の開発を注意深く監視し、イーサリアムでの適用性と実現可能性を評価し、将来のアルゴリズムのアップグレードの可能性に備えています。
ハッシュ関数に関して、イーサリアムは常に最適化を行っています。ハッシュ関数はブロックチェーン技術の中核コンポーネントであり、データの整合性と改ざん耐性を確保するために使用されています。イーサリアムは現在、主にKeccak-256ハッシュ関数を使用しており、これは優れたセキュリティとパフォーマンスを持っています。ただし、技術の進化とともに、ハッシュ関数のセキュリティ要件も常に高まっています。イーサリアムの研究チームはKeccak-256の深い分析と改良を継続し、さまざまな攻撃手法に対する安定したセキュリティを確保しています。同時に、彼らはハッシュ関数に関する新しい研究成果にも注目し、イーサリアムに適用できるより優れたハッシュ関数があるかどうかを探っています。
また、イーサリアムは暗号化アルゴリズムの実装の詳細とセキュリティの脆弱性の修復にも焦点を当てています。実用上の応用では、セキュリティの性能が良好な暗号化アルゴリズムであっても、実装プロセスに脆弱性がある場合、攻撃者はそれを悪用する可能性があります。イーサリアムの開発者は厳格なセキュリティコーディング基準に従い、暗号化アルゴリズムの実装コードの綿密なレビューとテストを行い、コードの正確性とセキュリティを確保しています。暗号化アルゴリズムの実装におけるセキュリティの脆弱性が発見されると、イーサリアムコミュニティは迅速に対応し、セキュリティパッチを適時にリリースして脆弱性を修正し、イーサリアムネットワークの安全な運用を確保します。
5.1.2スマートコントラクトのセキュリティ設計とレビュー
スマートコントラクトの安全な設計とレビューは、イーサリアムエコシステムのセキュリティを確保するためのコアリンクであり、ユーザー資産のセキュリティとエコシステム全体の安定性に直接関係しています。スマートコントラクトの開発プロセスでは、厳格なセキュリティ基準に従うことが不可欠です。開発者は、簡潔で明確なプログラミングの原則を順守し、複雑なコードは脆弱性を隠す傾向があり、効果的な監査とテストが難しいことが多いため、過度に複雑なコードロジックを記述しないようにする必要があります。たとえば、複雑なビジネス ロジックを扱う場合、開発者はそれを複数の単純な関数とモジュールに分割し、各モジュールが 1 つの関数の実装に集中する必要があります。これにより、コードのメンテナンスとデバッグが容易になるだけでなく、セキュリティリスクの軽減にも役立ちます。
効果的な権限制御メカニズムの導入は、安全なスマートコントラクト設計の重要な側面です。パブリック、プライベート、インターナルなどのアクセス修飾子を適切に設定することで、コントラクト内の機能やデータへのさまざまなユーザーのアクセスを正確に制御できます。許可されたユーザーのみが特定の操作を実行できるため、不正アクセスや悪意のある操作を防止できます。たとえば、資金管理を含むスマートコントラクトでは、契約所有者または権限のある管理者のみが資金を引き出し、重要なパラメーターを変更できますが、通常のユーザーはクエリ操作のみを実行できるため、資金のセキュリティが効果的に保護されます。
厳格なデータ検証と入力検証は、安全なスマートコントラクト設計の重要な側面でもあります。ユーザーによって提供される入力データについては、スマートコントラクトは期待される形式と要件を満たしていることを確認するために包括的な検証を受ける必要があります。これには、データ型、長さ、範囲、およびnull値、ゼロ値、および例外値などの特殊ケースの処理に関するチェックが含まれます。効果的なデータ検証により、攻撃者は、整数オーバーフロー、バッファオーバーフローアタックなどの悪意のある入力を使用してスマートコントラクトの脆弱性を悪用することを防ぐことができます。たとえば、ユーザー入力の金額を処理する際には、スマートコントラクトが入力が正の整数であり、事前に設定された最大値を超えていないかどうかをチェックし、入力エラーや悪意のある入力による金銭的損失を回避するための対策を講じるべきです。
スマートコントラクトの定期的なセキュリティ監査は、潜在的な脆弱性を特定し修正する重要な手段です。セキュリティ監査は、静的コード解析、動的シンボリック実行、形式的検証など、さまざまな方法を用いて実施することができます。静的コード解析は、コードの構文、構造、意味論などをチェックして、未初期化変数、無限ループなどの潜在的なセキュリティ脆弱性を特定することを含みます。動的シンボリック実行は、スマートコントラクトコードを実行し、さまざまな条件下でコードをテストして、再入攻撃や不適切な許可制御などの潜在的な脆弱性を発見することを含みます。形式的検証は、数学的手法に基づく検証技術であり、スマートコントラクトコードを数学モデルに変換し、厳密な数学的推論と証明を使用して、契約が特定のセキュリティプロパティと機能要件を満たしているかどうかを検証します。高い精度と信頼性を提供できますが、高い技術力が必要であり、検証プロセスは通常複雑で時間がかかります。
上記の方法に加えて、スマートコントラクトのセキュリティレビューは、専門の第三者監査企業によっても支援されることがあります。これらの企業は豊富な経験と専門のセキュリティチームを有しており、スマートコントラクトの包括的かつ詳細な監査を実施する能力を持っています。彼らは手動レビューと自動解析ツールを組み合わせて、スマートコントラクトのコードを詳細に検査し、潜在的な脆弱性やリスクを特定し、詳細な監査報告書と改善の推奨事項を提供します。OpenZeppelin、ConsenSys Diligenceなどのよく知られた第三者監査企業は、ブロックチェーン業界で高い評判と影響力を持ち、多くのEthereumプロジェクトがこれらの企業をセキュリティ監査のために選択し、スマートコントラクトを展開する前に契約の安全性を確保しています。
5.2 ユーザーレベルのセキュリティ推奨事項
5.2.1 ウォレットセキュリティの選択と使用
イーサリアムのエコシステムでは、ウォレットはユーザーがイーサ資産を保管および管理するための重要なツールであり、ウォレットの選択と使用のセキュリティはユーザー資産のセキュリティに直接関係しています。イーサリアムウォレットは主にホットウォレットとコールドウォレットに分かれ、それぞれがセキュリティと利便性の観点で特性を持っています。ユーザーは自身のニーズとリスク許容度に基づいて合理的な選択をする必要があります。
ホットウォレットは、使用するためにインターネット接続が必要なオンラインウォレットです。その利点には、利便性と、ユーザーがいつでもどこでも取引を行うことができることが含まれます。一般的なホットウォレットには、MetaMask、MyEtherWalletなどがあり、これらは通常、ブラウザプラグインまたはモバイルアプリケーションの形式です。ユーザーは、ブラウザや携帯電話でイーサリアムアカウントに直接アクセスし、管理することができます。ホットウォレットのセキュリティは、主にデバイスのセキュリティとユーザーの操作習慣に依存します。ホットウォレットのセキュリティを確保するために、ユーザーは公式で信頼できるソースからウォレットアプリケーションをダウンロードし、悪意のあるソフトウェアやフィッシングウォレットを防ぐために、信頼できないWebサイトやソースからのダウンロードを避ける必要があります。ホットウォレットを使用する場合、ユーザーはデバイスを保護し、信頼性の高いウイルス対策ソフトウェアとファイアウォールをインストールし、ハッキング攻撃を防ぐためにシステムとソフトウェアのセキュリティパッチを定期的に更新する必要があります。さらに、大文字、小文字、数字、特殊文字を含め、8文字以上の長さにし、誕生日や電話番号などの推測しやすいパスワードの使用は避けるなど、強力なパスワードを設定することが重要です。さらに、アカウントのセキュリティを強化するために、SMS認証コード、Google認証システムなどの2要素認証を有効にして、パスワードが侵害された場合でも、ハッカーがユーザーのアカウントに簡単にアクセスできないようにすることをお勧めします。
コールドウォレットは、ネットワークに接続されていないオフラインストレージウォレットであり、ハッキングのリスクを大幅に軽減し、高いセキュリティを確保します。コールドウォレットの一般的なタイプには、ハードウェアウォレット(Ledger Nano S、Trezorなど)とペーパーウォレットがあります。ハードウェアウォレットは、暗号通貨を保管し、秘密鍵をハードウェアデバイスに保存し、トランザクション署名のためにデバイスでの確認を要求するために特別に設計されたハードウェアデバイスです。デバイスがネットワークに接続されていても、秘密鍵は公開されません。ペーパーウォレットは、秘密鍵と公開鍵を紙に印刷し、ユーザーは紛失や漏洩を防ぐために安全に保管する必要があります。コールドウォレットを使用する場合、ユーザーは紛失、損傷、盗難を防ぐために、ウォレットデバイスまたは紙を確実に保管する必要があります。ハードウェアウォレットの場合、ニーモニックフレーズはウォレットの回復に重要であるため、強力なパスワードを設定し、ウォレットのニーモニックフレーズを定期的にバックアップすることが重要です。紛失した場合、ウォレット内の資産は取り戻せません。ペーパーウォレットの場合は、不正アクセスを防ぐために安全な場所に保管する必要があります。
ホットウォレットでもコールドウォレットでも、ユーザーは使用中に秘密鍵とニーモニックの保護に注意を払う必要があります。秘密鍵は、イーサリアムアカウントにアクセスするための一意の資格情報です。リークされると、他の人はユーザーのウォレット内の資産を自由に転送できます。ニーモニックは、秘密鍵の表現の別の形式であり、同様に重要です。ユーザーは、パブリックネットワークや信頼できないデバイスなどの安全でない環境で秘密鍵やニーモニックを入力しないようにする必要があります。また、秘密鍵やニーモニックは、たとえイーサリアムの公式カスタマーサービスやその他の信頼できる個人であると主張していても、他人に開示しないでください。イーサリアムの公式は、ユーザーの秘密鍵やニーモニックを一切要求しません。秘密鍵やニーモニックをバックアップする必要がある場合は、ハッキングを防ぐために、ニーモニックを紙に書いて安全な場所に保管し、電子文書やバックアップ用のクラウドストレージを避けるなどのオフラインバックアップ方法を使用することをお勧めします。
5.2.2 フィッシングおよびマルウェアを防止する方法
イーサリアムを利用する過程で、ユーザーはフィッシング攻撃やマルウェアなどの深刻な脅威に直面し、ユーザーの秘密鍵やニーモニックなどの重要な情報が漏洩し、資産の損失につながる可能性があります。したがって、予防への効果的なアプローチを持つことが重要です。フィッシング攻撃を特定するには、高度な警戒とさまざまな情報源の慎重なスクリーニングが必要です。フィッシング攻撃は、多くの場合、偽の電子メール、テキストメッセージ、ソーシャルメディアメッセージを送信したり、偽のWebサイトを作成したりすることによって実行されます。これらの偽のメッセージは、ユーザーの注意を引くために、公式のイーサリアム機関、有名な取引所、ウォレットサービスプロバイダーなどの信頼できるエンティティを装うことがよくあります。例えば、フィッシングメールは、「イーサリアムアカウントにセキュリティ上の問題があります。リンクをクリックして今すぐ確認してください」、「イーサリアム報酬の獲得おめでとうございます。リンクをクリックして請求してください」など、魅力的な内容のリンクをクリックするようにユーザーを誘導することがあります。ユーザーがこれらのフィッシングリンクをクリックすると、本物によく似た偽のWebサイトに誘導されます。この偽のWebサイトは、本物のWebサイトのインターフェイスと機能を模倣し、ユーザーにイーサリアムの秘密鍵、シードフレーズ、パスワードなどの機密情報の入力を求めます。ユーザーが知らないうちにこの情報を入力すると、ハッカーはこの情報を入手し、ユーザーのイーサリアムアカウントを制御し、ユーザーの資産を盗むことができます。
フィッシング攻撃を防ぐためには、ユーザーはまずフィッシングリンクを識別する方法を学ぶ必要があります。フィッシングリンクには通常、綴りの間違いがあるドメイン名、公式ウェブサイトと似ているが異なるドメインを使用している、リンク内の奇妙なパラメータなどの特徴があります。例えば、公式Ethereumウェブサイトのドメインはイーサリアム.orgしかし、フィッシングウェブサイトは使用するかもしれませんethereum.com「 or 」ethereum-org.com‘等类似的域名’などのドメイン名はユーザーを惑わすために使用されます。リンクをクリックする前に、ユーザーは公式ウェブサイトと一致するかどうかを注意深く確認する必要があります。リンクの真正性が不明な場合、ユーザーはイーサリアム公式ウェブサイトやソーシャルメディアアカウントなどの公式チャンネルを通じて関連情報を確認し、関連する通知や発表があるかどうかを確認できます。さらに、ユーザーは特に資金、アカウントのセキュリティ、その他重要な内容に関連する情報に関して、未知の情報源から簡単に信頼しないでください。疑わしい電子メールやメッセージを受け取った場合、リンクをクリックしたり情報に返信したりせずに、迅速にスパムとしてマークするか削除してください。
悪意のあるソフトウェアを防ぐことも、イーサリアムのセキュリティを確保する上で重要な部分です。悪意のあるソフトウェアとは、ユーザー情報を盗んだり、システムを混乱させたり、その他の悪意のある活動に関与したりするために特別に設計されたソフトウェアの一種です。イーサリアムのエコシステムでは、悪意のあるソフトウェアが正規のソフトウェアやアプリケーションを装い、ユーザーにダウンロードやインストールを促すことがよくあります。ユーザーが悪意のあるソフトウェアをインストールすると、ユーザーのデバイス上で実行され、ユーザーのキーストロークを静かに記録し、スクリーンショットを撮り、ネットワーク通信を監視し、ユーザーのイーサリアム秘密鍵を取得しようとします。悪意のあるソフトウェアのダウンロードを防ぐために、ユーザーは公式で信頼できるソースからのみイーサリアム関連のソフトウェアとアプリケーションをダウンロードする必要があります。例えば、イーサリアムウォレットをダウンロードするときは、ウォレットの公式ウェブサイトや評判の良いアプリストアからダウンロードし、信頼できないウェブサイトやフォーラムからのダウンロードを避ける必要があります。ソフトウェアをダウンロードする前に、開発者情報、ユーザー評価などを確認して、ソフトウェアの信頼性を確認してください。さらに、ユーザーは信頼性の高いウイルス対策ソフトウェアとファイアウォールをインストールし、ウイルスデータベースとシステムセキュリティパッチを定期的に更新する必要があります。ウイルス対策ソフトウェアは、デバイスの動作をリアルタイムで監視し、悪意のあるソフトウェアを検出して削除できます。ファイアウォールは、不正なネットワークアクセスをブロックし、デバイスのネットワークセキュリティを保護できます。さらに、イーサリアムウォレットを使用する場合、ユーザーは紛失や盗難を防ぐために、デバイスの物理的なセキュリティに注意を払う必要があります。端末を紛失した場合は、アカウントの停止やパスワードの変更など、資産の盗難防止策を速やかに講じる必要があります。
コミュニティとエコシステムレベルでの保証5.3
5.3.1 コミュニティ監視および脆弱性バウンティプログラム
イーサリアムコミュニティは、イーサリアムのセキュリティを確保する上で重要な役割を果たしており、コミュニティの監督とバグバウンティプログラムは重要な手段です。イーサリアムには、大規模で活発な開発者コミュニティ、セキュリティ研究者コミュニティ、一般ユーザーコミュニティがあり、メンバーは世界中に分散しています。彼らはイーサリアムの開発に情熱を注いでおり、イーサリアムのセキュリティ維持に積極的に参加しています。コミュニティメンバーは、さまざまなチャネルを通じてイーサリアムネットワークの運用を綿密に監視し、潜在的なセキュリティ上の問題や脆弱性を迅速に特定します。異常が発見されると、コミュニティ内で迅速に議論して情報を交換し、調査結果と洞察を共有します。例えば、コミュニティメンバーは、スマートコントラクトの異常な取引行動や潜在的な脆弱性を発見すると、イーサリアムコミュニティフォーラムやソーシャルメディアグループなどのプラットフォームに関連情報を投稿し、他のメンバーの注意を引き付けます。他のメンバーは、これらの情報を分析および検証し、問題の重大度と可能な解決策を共同で話し合います。このコミュニティ監視メカニズムを通じて、多くの潜在的なセキュリティリスクを迅速に特定して対処し、イーサリアムネットワークの安定した運用を確保することができます。
5.3.2 インダストリー協力とセキュリティ標準開発
ブロックチェーン業界の急速な発展を背景に、イーサリアムは他のプロジェクトと積極的に協力してセキュリティ上の課題に対処し、ブロックチェーンエコシステムの全体的なセキュリティレベルを強化するための統一されたセキュリティ基準の確立に取り組んでいます。ブロックチェーン技術のアプリケーションが拡大し続けるにつれて、クロスチェーントランザクション、マルチチェーンアプリケーションなど、異なるブロックチェーンプロジェクト間の相互作用がますます頻繁になっています。これらの相互作用は、個々のプロジェクトだけでは対処が困難な新しいセキュリティリスクをもたらします。そのため、イーサリアムは他のブロックチェーンプロジェクトと協力して、セキュリティの問題を共同で調査し、対処しています。例えば、クロスチェーン通信に関しては、イーサリアムはいくつかの有名なクロスチェーンプロジェクトと協力して、安全で信頼性の高いクロスチェーン技術ソリューションを模索し、異なるブロックチェーン間の資産移転や情報交換のセキュリティを確保しています。コラボレーションを通じて、関係者はセキュリティ技術と経験を共有し、複雑なセキュリティの脅威に共同で対処し、ブロックチェーンエコシステム全体のリスク耐性能力を向上させることができます。
6. ETHセキュリティ開発トレンド
6.1 技術のアップグレードがセキュリティに及ぼす影響
6.1.1 Ethereum 2.0のセキュリティ改善
イーサリアム2.0のアップグレードは、イーサリアムの開発における重要なマイルストーンです。そのセキュリティの改善は、複数の重要な分野をカバーし、イーサリアムエコシステムの堅牢な発展をしっかりと保証します。シャーディング技術は、イーサリアム2.0で導入された中核的なイノベーションであり、ネットワークのスケーラビリティとパフォーマンスを向上させると同時に、セキュリティにプラスの影響を与えることを目的としています。従来のイーサリアム1.0アーキテクチャでは、すべてのノードが各トランザクションを処理して検証する必要があるため、ネットワークの処理能力が制限されるだけでなく、個々のノードが攻撃されるリスクも高まります。シャーディング技術は、イーサリアムネットワークをシャードと呼ばれる複数の並列サブネットワークに分割します。各シャードは、トランザクションとスマートコントラクトの一部を独立して処理できるため、トランザクションの並列処理が可能になります。これは、ネットワークのスループットが大幅に向上し、トランザクション処理速度が大幅に高速化されることを意味します。
セキュリティの観点から、シャーディング技術は個々のノードへの負荷と圧力を減らし、攻撃者が単一のノードを攻撃して全体のネットワークの正常な運用を妨害することを困難にします。取引やデータが複数のシャードに分散されているため、攻撃者は複数のシャードを同時に攻撃する必要があり、ネットワークに実質的な損害を与えるためには大規模な攻撃を行う必要があります。たとえば、複数のシャードから成るEthereumネットワークでは、攻撃者が取引記録を改ざんしたい場合、複数のシャード上のノードを同時に制御する必要がありますが、各シャードには多数の検証に参加するノードがあり、ノードは互いに独立しているため、統一的な制御は困難です。
Proof of Stake（PoS）メカニズムの導入は、イーサリアム2.0におけるセキュリティ向上のもう一つの重要な側面です。従来のProof of Work（PoW）メカニズムとは異なり、PoSメカニズムは、ステーキングされたEtherコインの量や保有期間などの要因に基づいてバリデータを選択します。バリデータは、一定量のEtherコインをステーキングすることでトランザクションの検証と新しいブロックの作成権を得ます。このメカニズムはセキュリティの向上において重要な利点を持っています。まず、PoSメカニズムは、PoWメカニズムのように広範なハッシュ計算を必要としないため、エネルギー消費を削減し、環境への影響を低減し、マイニングコストを下げることができます。これにより、より多くのノードがネットワークに参加できるようになり、ネットワークの分散化が促進されます。分散化のレベルが高いほど、より安全なネットワークとなります。攻撃者が十分な数のノードを制御して攻撃を開始するのが困難であるため、分散化が高いほど、ネットワークはより安全となります。
第二に、PoSメカニズムは、ステーキングおよびペナルティメカニズムを通じて攻撃者の不正行為のコストを増加させます。 PoWメカニズムの場合、攻撃者はネットワークを攻撃しようとするために計算リソースを投資する必要しかありませんが、PoSメカニズムの場合、攻撃者は大量のイーサをステークする必要があります。攻撃が検出されれば、ステーキングされたイーサが差し引かれ、攻撃者は攻撃を行う前にリスクとリワードを慎重に考慮する必要があります。たとえば、攻撃者が二重支出攻撃を試みたり、ブロックチェーンデータを変更しようとした場合、他のバリデータによって発見および確認されれば、ステークされたイーサが没収され、攻撃者には著しい経済的損失が生じ、悪意のある攻撃行為が効果的に防止されます。
さらに、Ethereum 2.0はスマートコントラクトの最適化など、他の側面でもセキュリティの改善を行っています。新機能はスマートコントラクトの実行効率を大幅に向上させ、より複雑なビジネスロジックを処理できるようにしています。セキュリティ面でも大幅な改善があり、潜在的な脆弱性とリスクを軽減しています。例えば、スマートコントラクトのプログラミングモデルと実行環境を改善し、契約コードの検証とレビューを強化することで、さまざまな攻撃手法に対してより堅牢で信頼性の高いスマートコントラクトとなっています。
結論
投資家にとって、イーサリアム関連のプロジェクトに投資する前に、包括的かつ深い調査と分析を行うことが不可欠です。プロジェクトの技術原理、アプリケーションシナリオ、市場の展望、および潜在的なリスクを完全に理解することが重要であり、プロジェクトの宣伝や市場のハイプだけに頼るべきではありません。プロジェクトのセキュリティ監査レポートに注意を払い、プロジェクトのスマートコントラクトがプロフェッショナルな監査企業によって厳格な審査を受け、主要なセキュリティの脆弱性を含まないことを確認してください。同時に、投資を分散させて、1つのイーサリアムプロジェクトにすべての資金を集中させないようにし、投資リスクを軽減してください。イーサリアム市場の動向とプロジェクトの開発を定期的にモニターし、市場の変化や潜在的なセキュリティリスクに対応するために投資戦略を適時に調整してください。
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1. はじめに
1.1 背景と意義
2015年のローンチ以来、Ethereumは暗号通貨分野で中心的な存在として急速に台頭し、ブロックチェーンエコシステムにおいて重要な位置を占めています。Ethereumは単なる暗号通貨ではなく、さらに重要なことに、スマートコントラクト機能を備えたオープンソースのパブリックブロックチェーンプラットフォームであり、開発者に強力な環境を提供し、分散型アプリケーション（DApps）を構築および展開するためのプラットフォームとなっています。
市場の観点から見ると、Ethereumのネイティブ暗号通貨であるEther（ETH）は長らく市場で最も注目されている仮想通貨の1つであり、Bitcoinに次ぐランキングであり、グローバルな投資家によって広く監視され、取引されている主要な暗号資産の1つです。機関投資家と個人投資家の両方がEthereumエコシステム内で投資機会を探して資金を投入しています。その価格変動は全体の暗号通貨市場のトレンドに大きな影響を与えています。
技術革新の観点から、Ethereumはスマートコントラクトを先駆けとし、開発者にブロックチェーン上で自動契約コードを記述および展開することを可能にしました。この革新により、ブロックチェーン技術の適用範囲が大幅に拡大し、単なるデジタル通貨取引を超えて、金融、サプライチェーン、ヘルスケア、ゲームなどの領域に進出しました。たとえば、分散型ファイナンス（DeFi）セクターでは、Ethereum上に構築されたさまざまなアプリケーション（貸付、取引、保険など）が繁栄し、ユーザーによりオープンで透明性の高い効率的な金融サービスを提供し、伝統的な金融の景観を再構築しています。非代替性トークン（NFT）セクターにおいても、Ethereumはデジタルアート作品、コレクションなどのユニークな資産をデジタル化する主要プラットフォームとなり、デジタル資産市場の繁栄を牽引しています。
しかし、イーサリアムエコシステムの急速な発展と継続的な拡大に伴い、セキュリティの問題がますます顕著になっています。スマートコントラクトの脆弱性、ネットワーク攻撃、適切でない秘密鍵の管理などのセキュリティインシデントが頻繁に発生し、投資家や開発者に大きな損失をもたらしています。例えば、2016年には悪名高いThe DAO事件があり、ハッカーがスマートコントラクトの脆弱性を悪用して5,000万ドル相当のイーサを成功裏に盗み出し、ブロックチェーン業界全体を震撼させました。これはイーサリアムのハードフォークを引き起こすだけでなく、スマートコントラクトのセキュリティに対する深い反省を引き起こしました。2017年のParityウォレットのマルチシグネチャの脆弱性による約1億5000万ドルの損失、さらに最近のDeFiプロジェクトへの継続的な攻撃など、同様の事件が数多く起こり、イーサリアムのセキュリティに直面する厳しい課題を示しています。
したがって、イーサリアムのセキュリティに関する研究は非常に実用的な意義があります。投資家にとって、イーサリアムのセキュリティメカニズムと潜在的なリスクについての深い理解は、より賢明な投資判断を行い、資産のセキュリティを効果的に保護するのに役立ちます。開発者にとっては、イーサリアムのセキュリティ技術とベストプラクティスを習得することで、スマートコントラクトや分散型アプリケーションのセキュリティを向上させ、脆弱性や攻撃のリスクを低減し、イーサリアムエコシステムの健全な発展を促進することができます。全体的なブロックチェーンエコシステムの観点から、イーサリアムの安全で安定した運用を確保することは、人々のブロックチェーン技術への信頼を強化し、さらなる分野でのブロックチェーン技術の応用と普及を促進し、より公正で透明で効率的なデジタル経済システムの構築の基盤を築くのに役立ちます。
2. イーサリアムの概要
2.1 イーサリアムの開発歴史
イーサリアムの開発史は革新と変化に満ちており、ブロックチェーン技術の連続的な進化を生き生きと反映しています。その起源は2013年に遡ることができ、当時わずか19歳であったヴィタリック・ブテリンがイーサリアムのビジョンと設計コンセプトを詳細に記したイーサリアムのホワイトペーパーを公開したことに始まります。ヴィタリックは、暗号通貨取引を促進するだけでなく、さまざまな分散型アプリケーション（DApps）の開発と運用を支援することを目的とした、ブロックチェーン技術に基づく分散型プラットフォームの構築を構想しました。この画期的なアイデアは、イーサリアムの誕生の理論的基盤を築きました。
2014年1月、ヴィタリックはマイアミで開催された北米ビットコインカンファレンスでイーサリアムを積極的に宣伝し、志を同じくする多くの個人を引き付けました。イーサリアムの創設チームは当初、ヴィタリックと他の7人の共同創設者で構成されて設立されました。同年、共同創設者の1人であるギャビン・ウッド氏は、Web3のコンセプトを提案し、イーサリアムのエコロジカルなビジョンをさらに充実させ、デジタルアイデンティティと資産に対するユーザーの自律的な制御を強調しました。2014年6月、ヴィタリックはイーサリアムを非営利団体として設立することを決定し、イーサリアム財団の設立を開始しました。この財団は、すべての関係者からリソースを収集し、イーサリアムのインフラストラクチャ構築を促進し、開発プロジェクトに資金を提供し、イーサリアムの長期的な開発のための組織的支援を提供することを目的としています。
2014年7月24日、イーサリアムは42日間のプレセールイベントを開始し、これにより世界中の投資家から広範な関心を集めました。このプレセールの大成功により、イーサリアムプロジェクトに大量の資金が調達され、これは後続の技術開発とネットワーク構築に堅固な物質的基盤を提供しました。2015年7月30日、イーサリアムフロンティアネットワークのリリースという画期的なイベントが発生し、これによりイーサリアムブロックチェーンの公式運用が開始されました。この段階では、イーサリアムは主にブロックチェーン開発者をターゲットにしており、ノード参加者がマイニングを通じてネットワークに参加し、ネットワークはスマートコントラクトの展開をサポートしていました。初期のユーザーインターフェースは荒っぽかったため、操作はコマンドラインを介して実行する必要がありましたが、これは開発者が探索や実践を行うプラットフォームを提供し、イーサリアムの開発の旅をスタートさせました。
2016年3月14日、イーサリアムは、イーサリアムの最初のハードフォークであり、その開発における重要なマイルストーンである第2段階のネットワークHomesteadをリリースしました。このバージョンでは、スマートコントラクトが最適化され、スマートコントラクト言語Solidityの新しいコードが導入され、デスクトップウォレットMistがリリースされ、ユーザーエクスペリエンスが大幅に向上しました。これにより、一般ユーザーはより便利にETHを保有し、取引し、スマートコントラクトを書き、展開し、イーサリアムを開発者段階からより広いユーザーベースへと推進することができました。
2016年6月18日、Ethereumは、プラットフォーム上のThe DAOプロジェクトがハッキングされたときに大きな挑戦に直面しました。ハッカーはスマートコントラクトの脆弱性を悪用し、約1億ドル相当のEtherを成功裏に盗みました。この事件はブロックチェーン業界全体に衝撃を与え、広範な関心と議論を呼び起こしました。投資家の損失を補償するために、Ethereumコミュニティ内で激しい議論の末、参加者の大多数がハードフォークを実施し、コンセンサスルールを変更し、盗まれたETHをウォレットで回収し、脆弱性を修正することを決定しました。しかし、このハードフォークはコミュニティ内のすべてのメンバーから一致した承認を得ませんでした。一部の参加者は元のチェーンでのマイニングと取引を継続し、Ethereumは2つの別々のブロックチェーン、ETHとEthereum Classic（ETC）に分裂しました。
2017年、イーサリアムは開発の重要な段階に入り、メトロポリスのアップグレード計画が実施され始めました。アップグレードプランは内容が豊富で、ビザンチウムとコンスタンティノープルの2つの段階に分かれています。2017年10月、ビザンチウムのアップグレードは無事に完了しました。このアップグレードにより、リバート操作が可能になり、ZK-Snarks(ゼロ知識証明)アルゴリズムと互換性があり、難易度爆弾が1年延期され、ブロック報酬が5ETHから3ETHに減少しました。これらの改善により、イーサリアムネットワークのセキュリティと効率が向上し、その後の開発の基礎が築かれました。2017年を通して、暗号通貨市場ではイニシャル・コイン・オファリング(ICO)がブームとなり、イーサリアムプラットフォームに基づくICOプロジェクトが多数登場しました。多くのプロジェクトがトークンを発行することでイーサリアムで資金を調達しました。この傾向により、ETHの価格は急騰し、1400ドルにも達しました。イーサリアムとそのエコシステムは成功裏に突破し、世界中の投資家や開発者からより多くの注目を集め、ブロックチェーン分野での地位をさらに強固なものにしました。
2019年2月28日、コンスタンティノープルのハードフォークがトリガーされ、EIP 1234、EIP145、EIP 1014、EIP 1052、EIP 1283の合計5つのプロトコルアップグレードが行われました。これらのプロトコルはガス料金を最適化し、ユーザーの取引コストを削減します。「難易度爆弾」を遅らせ、イーサリアムがプルーフ・オブ・ステーク(PoS)コンセンサスメカニズムに移行する時間を増やす。スマートコントラクトの検証効率を向上させ、ブロック報酬を減らし、PoW+PoSコンセンサスメカニズムを導入し、イーサリアムのパフォーマンスとセキュリティを大幅に向上させます。
2019年末、Ethereumはバージョン2.0に向けての旅を始めました。これはスケーラビリティ、セキュリティ、エネルギー消費など、Ethereumが現在直面している多くの問題に対処するための包括的で深い変革を目指しています。 Ethereum 2.0では少なくとも3つの段階で展開される予定です。2020年にはPhase 0が開始され、新しいPoSブロックチェーンであるBeacon Chain上でバリデータを立ち上げることに焦点を当て、これはEthereum 2.0の中核的なコンポーネントであり、以降のアップグレードの基盤を築きます。Phase 1とPhase 2は今後数年でリリースされ、シャードチェーンの展開や実行レイヤーの開始などのタスクを完了し、シャーディング技術を通じてEthereumネットワークの処理能力を向上させ、より高いスループットと低い取引手数料を実現し、これにより分散型アプリケーションの成長する需要に応えます。
2021年4月、Ethereumは上海アップグレードを実施し、ネットワークの効率を向上させ、取引手数料を削減し、ユーザーエクスペリエンスをさらに向上させることを目指しました。2023年、Ethereumの開発は引き続き進展し、将来のさらなるアップグレードや改善を計画しています。第4四半期に予定されているCaaryアップグレードなど、ネットワークのパフォーマンスをさらに最適化し、進化する市場の需要や技術トレンドに適応するための新機能を導入することを目指しています。
2.2 イーサリアムの技術アーキテクチャ
Ethereumの技術アーキテクチャは、分散型アプリケーションやスマートコントラクト機能を実現するための中核サポートであり、ブロックチェーン、スマートコントラクト、Ethereum仮想マシン（EVM）、およびコンセンサスメカニズムなど、さまざまな先進技術コンセプトと革新的な設計を統合しています。これらのコンポーネントは互いに連携して、Ethereumプラットフォームの安定した稼働と強力な機能を共同で確保しています。
ブロックチェーンはイーサリアムの基盤技術であり、時系列で並べられた一連のデータブロックで構成される分散型台帳です。各データブロックには、複数のトランザクションレコードと前のブロックのハッシュ値が含まれています。この連鎖構造により、ブロックチェーンは不変性とトレーサビリティという特徴を持っています。イーサリアムでは、ブロックチェーンはイーサリアムの取引情報を記録するだけでなく、スマートコントラクトのコードや状態も保存します。ユーザーがトランザクションを開始すると、トランザクション情報はイーサリアムネットワーク内のさまざまなノードにブロードキャストされます。ノードは、コンセンサスメカニズムを通じてトランザクションを検証し、確認します。トランザクションが確認されると、新しいブロックにパッケージ化され、ブロックチェーンに追加されます。このようにして、イーサリアムはトランザクションの分散型記録と保存を実現し、データのセキュリティと信頼性を確保します。
スマートコントラクトは、イーサリアムのコアイノベーションの1つであり、コードとデータで構成されるブロックチェーン上に保存された自己実行型のコントラクトです。スマートコントラクトのコードはコントラクトのルールとロジックを定義し、データにはコントラクトの状態と変数が含まれています。スマートコントラクトはSolidityなどのプログラミング言語で記述されており、開発者は特定のビジネスニーズに応じてさまざまな複雑なコントラクトロジックを書くことができます。例えば、分散型金融(DeFi)アプリケーションでは、スマートコントラクトは貸付、取引、保険などの機能を実装できます。非代替性トークン(NFT)の分野では、スマートコントラクトはデジタル資産の所有権と取引ルールを定義することができます。スマートコントラクトの実行は自動的にトリガーされます。コントラクトで設定された条件が満たされると、サードパーティの介入を必要とせずに、コントラクトコードがイーサリアム仮想マシン上で自動的に実行されるため、トランザクションの自動化と信頼性が実現されます。
イーサリアム仮想マシン(EVM)は、スマートコントラクトの実行環境です。これは、スマートコントラクトに分離された安全な実行スペースを提供するスタックベースの仮想マシンです。このEVMは、イーサリアムノード上で動作するソフトウェアであり、スマートコントラクトのバイトコードを解釈して実行することができます。各イーサリアムノードにはEVMが含まれており、スマートコントラクトがブロックチェーンにデプロイされると、そのバイトコードがブロックチェーンに保存されます。コントラクトが呼び出されると、EVMはブロックチェーンからコントラクトのバイトコードを読み取り、コントラクトコードを命令順に実行します。このEVMの設計により、スマートコントラクトを異なるイーサリアムノード上で同じように実行することができ、コントラクト実行の一貫性と信頼性を確保することができます。さらに、この評価基板 (EVM) は、メモリ管理や権限制御などの一連のセキュリティ・メカニズムを提供し、スマート・コントラクト間の悪意のある攻撃やリソースの乱用を防止します。
コンセンサスメカニズムは、イーサリアムネットワーク内のノード間のデータの一貫性を確保するための重要な技術です。イーサリアムの開発では、さまざまなコンセンサスメカニズムが採用されています。初期のイーサリアムは、マイナーが複雑な数学的問題を解決するために競い合い、新しいブロックを作成する権利を競うプルーフ・オブ・ワーク(PoW)コンセンサスメカニズムを使用していました。数学的な問題をうまく解いたマイナーだけが、ブロックチェーンに新しいブロックを追加し、対応するイーサ報酬を受け取ることができます。PoWメカニズムの利点は、攻撃者がネットワークを攻撃するために大量のコンピューティングリソースを必要とするため、その高いセキュリティと分散化です。ただし、PoWメカニズムには、エネルギー消費量が多く、トランザクション処理速度が遅いなど、明らかな欠点もあります。これらの問題に対処するために、イーサリアムはプルーフ・オブ・ステーク(PoS)コンセンサスメカニズムに徐々に移行しています。PoSメカニズムでは、バリデーターは一定量のイーサリアムをステークして、トランザクションを検証し、新しいブロックを作成する権利を獲得します。システムは、ステーキングされたイーサの量や保有時間などの要因に基づいてバリデーターを選択します。PoWメカニズムと比較して、PoSメカニズムは、高いセキュリティと分散性を維持しながら、エネルギー消費が少なく、トランザクション処理効率が高いです。
上記のコアコンポーネントに加えて、EthereumにはP2Pネットワーク、アカウントおよびキー管理、Gasメカニズムなど、他にも重要な技術モジュールが含まれています。P2Pネットワークは、Ethereumノード間の通信やデータ転送を実現するために使用され、ノード間で取引情報やブロックデータをタイムリーに共有することを保証します。アカウントおよびキー管理は、ユーザーアカウント情報や秘密鍵の管理を担当し、ユーザー資産のセキュリティを確保します。Gasメカニズムは、スマートコントラクトの乱用や無駄を防ぐためにEthereumが設計した手数料メカニズムです。ユーザーはスマートコントラクトの実行や取引時に一定量のGasを支払う必要があり、Gasの価格や消費量は操作の複雑さに依存します。
3. イーサリアムのセキュリティステータス
3.1 暗号学の基本保護
イーサリアムのセキュリティは、楕円曲線暗号（ECC）やハッシュ関数などの主要なキーテクノロジーを含む堅固な暗号基盤に大きく依存しており、これらはイーサリアムのアカウントや取引に対する中核的なセキュリティ保証を提供しています。
楕円曲線暗号は、イーサリアム暗号システムの重要な部分であり、楕円曲線離散対数問題に基づいており、高いセキュリティと効率を備えています。イーサリアムでは、楕円曲線暗号は主にアカウントの公開鍵と秘密鍵のペアを生成するために使用されます。ユーザーの秘密鍵はランダムに生成された256ビットの数値で、固定のジェネレータポイントを使用した楕円曲線乗算演算によって、対応する公開鍵が導出されます。公開鍵は、一対の座標 (x, y) で表される楕円曲線上の点です。楕円曲線に基づくこの暗号化方式により、公開鍵から秘密鍵を導き出すことは事実上不可能であり、ユーザーアカウントのセキュリティが確保されます。例えば、ユーザーがイーサリアムのトランザクションを開始すると、トランザクション情報は秘密鍵で署名され、受信者は送信者の公開鍵を使用して署名の真正性を検証し、トランザクションが対応する秘密鍵を所有するユーザーによって実際に開始されたこと、およびトランザクションの内容が送信中に改ざんされていないことを確認できます。
ハッシュ関数もイーサリアムで重要な役割を果たしており、イーサリアムは主にKeccak-256ハッシュ関数を使用しています。ハッシュ関数には、決定論、一方向性、衝突耐性などの特性があります。イーサリアムでは、ハッシュ関数がさまざまな側面で広く適用されています。まず、ブロックチェーンのブロック構造では、各ブロックには前のブロックのハッシュ値が含まれています。このチェーン構造により、ブロックチェーンの不変性とトレーサビリティが確保されます。ブロックの内容が改ざんされると、そのハッシュ値が変更され、後続のブロックが参照するハッシュ値に不整合が生じるため、ブロックチェーン全体の一貫性が損なわれ、改ざんが簡単に検出可能になります。次に、ハッシュ関数を使用してトランザクションのハッシュ値を計算し、各トランザクションには識別用の一意のハッシュ値があります。スマートコントラクトでは、ハッシュ関数を使用してコントラクトコードの整合性と一貫性を検証し、デプロイおよび実行中にコントラクトが悪意を持って変更されていないことを確認します。
また、Ethereumはハッシュ関数を使用してアカウントアドレスを生成します。 Ethereumのアカウントアドレスは、Keccak-256ハッシュ関数を介して公開鍵から計算されます。 具体的なプロセスは、まず公開鍵をハッシュし、次にハッシュ値の最後の20バイトをアカウントアドレスとして取ります。 この方法により、アカウントアドレスは一意で改ざん防止され、ユーザーはアドレスの改ざんや偽造のセキュリティリスクを心配することなく、アカウントアドレスを通じてEtherを受け取り、取引を行うことができます。
要するに、楕円曲線暗号化やハッシュ関数などの暗号技術は互いを補完し、イーサリアムのセキュリティシステムの礎となっています。これらは、イーサリアムアカウントのセキュリティ、取引の安全性、およびブロックチェーンデータの整合性と変更不能性を確保する上で重要な役割を果たしており、イーサリアムが分散環境で安全かつ信頼性の高い運営を実現し、ユーザーに高い信頼を提供しています。
コンセンサスメカニズムのセキュリティに関する考慮事項3.2
3.2.1 PoWメカニズムのセキュリティ機能
Proof of Work (PoW)メカニズムは、初期のEthereumで採用されたコンセンサスメカニズムであり、Ethereumネットワークのセキュリティを確保するための独自の特性と原則を持っています。
PoWメカニズムの核となる原則は、マイナーが新しいブロックを作成する権利を競うために、複雑な数学的問題を解決するために競い合うことができるようにすることです。イーサリアムネットワークでは、すべてのノードがマイナーとしてマイニングに参加することができます。新しいトランザクションが発生すると、これらのトランザクションは候補ブロックにパッケージ化され、マイナーはこの候補ブロックでハッシュ計算を実行する必要があります。ハッシュ計算の目的は、特定の難易度要件を満たすハッシュ値を見つけることであり、イーサリアムネットワークによって動的に調整され、約15秒ごとに新しいブロックが平均的に生成されるようにします。必要なハッシュ値を見つけるために、マイナーは難易度の要件を満たすハッシュ値が得られるまで、さまざまな乱数を継続的に試し、候補ブロック内の他のデータと一緒にハッシュ計算を実行する必要があります。このプロセスは、ハッシュ計算が近道のない完全にランダムなプロセスであり、答えを見つけるための継続的な試みのみであるため、かなりの量のコンピューティングリソースとエネルギーを必要とします。
ただし、PoWメカニズムにはいくつかの欠点もあります。その中で最も明らかなのは膨大なエネルギー消費です。マイニングには大量の計算リソースとエネルギーが必要であり、これは環境に一定の圧力をかけるだけでなく、マイニングコストを高くし、より多くのノードが参加するのを制限します。さらに、PoWメカニズムの取引処理速度は比較的遅いです。イーサリアムネットワーク上の取引量が継続的に増加する中、ネットワークの混雑問題がより深刻になり、取引確認時間が長くなり、ユーザーエクスペリエンスに影響を与えています。これらの問題は、イーサリアムが徐々にProof of Stake（PoS）メカニズムに移行するきっかけとなりました。
3.2.2 PoSメカニズムのセキュリティ上の利点と課題
Proof of Stake（PoS）メカニズムは、イーサリアムによって徐々に導入されている新しいコンセンサスメカニズムであり、Proof of Work（PoW）メカニズムの多くの問題を解決するためのものです。これにはセキュリティと安定性を向上させるための独自の原則と利点がありますが、潜在的な攻撃リスクにも直面しています。
PoSメカニズムの核となる原則は、PoWメカニズムのように計算能力によってアカウントを保持する権利を競うのではなく、ノードが保有するステーク(つまり、ステーキングされたイーサの量)に基づいてバリデーターを選択することです。PoSメカニズムでは、ユーザーはイーサリアムネットワークにイーサリアムをステークしてバリデーターになることができます。システムは、ステーキングされたイーサの量や保有時間などの要因に基づいて、各バリデータのステークウェイトを計算します。バリデータのステークウェイトが高ければ高いほど、新しいブロックを作成し、トランザクションを検証するために選択される可能性が高くなります。バリデーターが新しいブロックを作成するために選択された場合、トランザクションを検証し、検証されたトランザクションをブロックチェーンに追加された新しいブロックにパッケージ化する必要があります。バリデーターが誠実に働き、トランザクションを正しく検証してパッケージ化すれば、報酬として一定量のイーサリアムを受け取ることができます。バリデーターが意図的に誤った取引を検証したり、ブロックチェーンを改ざんしようとするなど、悪意を持って行動した場合、ステーキングされたイーサリアムはペナルティとして差し引かれます。
PoSメカニズムは、賭けの中心集権化の問題など、他のいくつかの課題に直面しています。何人かのノードが大量のEtherを保有し賭ける場合、彼らはネットワークに大きな影響を与える可能性があり、それによりネットワークの分散化が低下します。この問題に対処するため、イーサリアムコミュニティは常に探求し研究し、いくつかの改善策を提案しています。例えば、シャーディング技術を導入し、ブロックチェーンを複数のシャードに分割し、異なる検証者によって各シャードが検証されることで、単一のノードのネットワーク全体への影響を軽減します。
スマートコントラクトのセキュリティステータス3.3
3.3.1 スマートコントラクトのセキュリティ脆弱性の分析
スマートコントラクトは、イーサリアムのコアアプリケーションの1つとして、イーサリアムエコシステムの安定性とユーザー資産のセキュリティに直接影響を与えます。しかし、スマートコントラクトの複雑さ、コードの記述の難しさ、ブロックチェーン技術の相対的な新しさにより、実際のアプリケーションで多くのセキュリティ脆弱性が露呈しており、その中には深刻なセキュリティインシデントや著しい経済的損失をもたらしたものもあります。DAOインシデントは、イーサリアムの歴史上で最も有名なスマートコントラクトのセキュリティインシデントの1つであり、イーサリアムの発展に深い影響を与えました。
DAOは、イーサリアムをベースにした分散型自律組織(DAO)で、スマートコントラクトを通じて資金を調達し、管理します。ユーザーはイーサリアムをThe DAOコントラクトに投資し、The DAOにおけるユーザーの利益を表す対応するDAOトークンを受け取ることができます。The DAOのスマートコントラクト設計の本来の意図は、ユーザーが投票を通じてファンド投資の方向性を決定し、分散型ベンチャーキャピタルを実現することです。しかし、2016年6月17日、ハッカーがDAOスマートコントラクトに深刻な脆弱性を発見しました。この脆弱性を悪用して、ハッカーは当時5,000万米ドル以上の価値があったDAOコントラクトから約360万イーサを盗むことに成功しました。
ハッカー攻撃の原則は、主にスマートコントラクト内の再入可能性の脆弱性を悪用しています。The DAOのスマートコントラクトでは、ユーザーが資金を引き出すことを要求すると、契約はまず資金をユーザーに送信し、その後ユーザーの残高を更新します。ハッカーは、契約内のコールバックメカニズムを利用して、悪意のある契約を作成します。契約が資金をユーザーに送信し、まだ残高を更新していない状態の間に、ハッカーは再び引き出し機能を呼び出し、複数の資金引き出しを目的とします。具体的には、ハッカーが作成した悪意のある契約には、コールバック関数が含まれています。The DAO契約が悪意のある契約に資金を送信すると、このコールバック関数がトリガーされ、直ちにThe DAO契約の引き出し機能を再度呼び出します。この時点でDAO契約はユーザーの残高を更新していないため、再度資金を悪意のある契約に送信します。このサイクルが続くことで、ハッカーはThe DAO契約から無限に資金を引き出すことができます。
DAO事件の発生は、投資家に莫大な経済的損失をもたらしただけでなく、イーサリアムコミュニティ内でスマートコントラクトのセキュリティに関する深い反省を引き起こしました。このインシデントにより、コードの論理的な抜け穴、外部呼び出しのリスクの考慮不足、厳格なセキュリティ監査の欠如など、スマートコントラクトの設計とコーディングプロセスにおける多くの問題が露呈しました。投資家の損失を取り戻すために、激しい議論の末、イーサリアムコミュニティは最終的に、ハッカーから盗まれたイーサを回収し、スマートコントラクトの脆弱性を修正するためのハードフォークを実行することを決定しました。しかし、このハードフォークはイーサリアムコミュニティの分裂も引き起こし、ハードフォークがブロックチェーンの不変性の原則に違反していると考える人もいました。彼らは元のチェーンにとどまることを選択し、イーサリアムクラシック(ETC)を形成しました。
The DAO事件に加えて、2017年のParityウォレットのマルチシグネチャ脆弱性など、他の多くのスマートコントラクトセキュリティインシデントが発生しています。これにより、約1億5000万ドルの損失が発生しました。 Parityウォレット事件では、マルチシグネチャ契約の機能が誤って公開呼び出し可能に設定されていたため、ハッカーはこの脆弱性を悪用してParityウォレットから資金を自分の口座に移動させました。これらのセキュリティインシデントは、スマートコントラクトのセキュリティ問題を無視できないことを示しており、小さな脆弱性でもハッカーに悪用され、重大な経済的損失と信頼危機につながる可能性があります。
3.3.2 スマートコントラクトのセキュリティ監査と検証
スマートコントラクトのセキュリティ問題がますます深刻化し、イーサリアムエコシステムの安定性とユーザー資産のセキュリティを確保するために、スマートコントラクトのセキュリティ監査と検証が重要となっています。形式検証ツールと第三者監査会社は、このプロセスにおいて不可欠な役割を果たしています。
形式検証ツールは、数学的手法に基づくスマートコントラクト検証技術の一種です。スマートコントラクトのコードを数学的モデルに変換し、厳密な数学的推論と証明を使用して、コントラクトが特定のセキュリティ特性と機能要件を満たしているかどうかを検証します。フォーマル検証の核となる考え方は、フォーマル言語を使用してスマートコントラクトの動作とプロパティを記述することです。これらの記述を正確に分析し、推論することで、さまざまなシナリオでの契約の正確性と安全性を確保します。例えば、定理証明器、モデルチェッカー、その他のツールを使用してスマートコントラクトのコードを分析することで、再入バグ、整数オーバーフロー、不適切な権限制御などの一般的なセキュリティ問題をチェックします。形式検証の利点は、高い精度と信頼性を提供し、従来のテスト方法では見落とされがちな潜在的な脆弱性や論理的エラーを検出できることです。ただし、形式検証には一定の制限もあります。使用するには、高度な技術的専門知識、専門知識、およびスキルが必要です。多くの場合、検証プロセスは複雑で時間がかかります。大規模なスマートコントラクトプロジェクトの場合、かなりの計算リソースと時間が必要になる場合があります。
サードパーティの監査法人も、スマートコントラクトのセキュリティを確保する上で重要な役割を果たします。これらの専門の監査法人は、豊富な経験と専門のセキュリティチームを擁しており、スマートコントラクトの包括的かつ詳細な監査を実施することができます。彼らは通常、さまざまな方法とツールを使用し、手動レビューと自動分析を組み合わせて、スマートコントラクトのコードを詳細にチェックします。監査プロセスでは、監査人はスマートコントラクトのロジック、機能、セキュリティメカニズム、およびその他の側面を慎重に調べて、潜在的な脆弱性とリスクを特定します。たとえば、契約の権限管理が妥当かどうか、不正アクセスがあるかどうかを確認します。コントラクト内の数学演算に整数のオーバーフローまたはアンダーフローのリスクがあるかどうか。コントラクト内の外部呼び出しの処理が安全かどうか、再入攻撃に対する脆弱性があるかどうかなど。また、第三者の監査法人は、監査結果に基づいて詳細なレポートと推奨事項を提供し、開発者がスマートコントラクトのセキュリティ問題をタイムリーに特定して修正するのに役立ちます。OpenZeppelin、ConsenSys Diligenceなどの有名なサードパーティ監査法人は、ブロックチェーン業界で高い評価と影響力を持っており、その監査サービスは多くのプロジェクトで認められ、採用されています。
フォーマル検証ツールや第三者監査会社に加えて、スマートコントラクトの開発者は契約のセキュリティを強化するための一連のセキュリティ対策を講じるべきです。まず第一に、開発者は安全なコーディング基準に従い、高品質で安全なコードを書く必要があります。たとえば、危険な関数や操作を避け、契約の論理と構造を適切に設計し、コードの可読性と保守性を確保する必要があります。第二に、開発者は単体テスト、統合テスト、ファズテストなどの徹底的なテストを実施し、さまざまなテスト手法を通じて潜在的な脆弱性を発見し修正する必要があります。さらに、開発者は成熟したスマートコントラクトのテンプレートやライブラリを参照することができます。これらは通常、厳格なセキュリティレビューやテストを経ており、ある程度のセキュリティ保証を提供しています。
結論として、スマートコントラクトのセキュリティ監査と検証は、正式な検証ツール、第三者の監査機関、および開発者の共同作業を必要とする包括的なタスクです。さまざまな手段を組み合わせることで、スマートコントラクトのセキュリティを効果的に強化し、セキュリティリスクを軽減し、イーサリアムエコシステムの健全な発展を確保することができます。
4. ETHセキュリティへの脅威
4.1 外部からの攻撃の脅威
4.1.1 ハッカー攻撃手法と事例
ブロックチェーン分野における重要なプラットフォームとして、イーサリアムはさまざまな洗練された攻撃手法を用いる多くのハッカーの注目を集め、利益を求めて重要なセキュリティリスクをイーサリアムエコシステムにもたらしています。再入攻撃は、スマートコントラクトの実行メカニズムの脆弱性に基づいた一般的で非常に破壊的なハッキング技術です。イーサリアムのスマートコントラクトでは、契約が外部関数を呼び出すと、実行フローは一時的に外部関数に移り、完了時に元の契約に戻ります。再入攻撃は、攻撃者が慎重に悪意のあるコードを作成し、外部関数の呼び出しと状態更新の完了間のギャップで契約の関連関数を再度呼び出すようにするこの機能を悪用し、特定の操作を複数回繰り返して資金を盗むか契約の正常な動作を妨害します。
4.1.2 マルウェアおよびフィッシングリスク
マルウェアとフィッシングは、イーサリアムユーザーが直面するもう1つの主要なセキュリティ脅威であり、ユーザーのプライベートキーなど重要な情報を巧妙に盗み、ユーザーの資産のセキュリティに深刻なリスクをもたらします。マルウェアは、ユーザー情報を盗むために特別に設計されたソフトウェアの一種であり、システムを妨害したり、他の悪意のある活動に従事したりします。イーサリアムのエコシステムでは、マルウェアはしばしば正当なソフトウェアやアプリケーションを装ったり、ユーザーにダウンロードしてインストールするよう誘導したりします。インストールされると、マルウェアはユーザーのデバイスで動作し、静かにキーストロークを記録したり、スクリーンショットを取ったり、ネットワーク通信を監視したり、ユーザーのイーサリアムのプライベートキーを入手しようとしたりします。
マルウェアとフィッシング攻撃は、イーサリアムユーザーの資産セキュリティに深刻な脅威をもたらします。これらの攻撃を防ぐためには、ユーザーは油断せずにセキュリティ意識を高める必要があります。ユーザーは公式かつ信頼できるソースからのみイーサリアム関連のソフトウェアやアプリケーションをダウンロードすべきであり、未知のソースからのソフトウェアのダウンロードやインストールは避けるべきです。イーサリアムウォレットを使用する際には、デバイスのセキュリティを確保し、信頼性のあるウイルス対策ソフトウェアやファイアウォールをインストールし、システムやソフトウェアのセキュリティパッチを定期的に更新する必要があります。同時に、ユーザーはフィッシング攻撃を見分けることを学び、見知らぬソースからのリンクを簡単にクリックしたり、信頼できないウェブサイトに個人情報を入力したりしないよう注意する必要があります。疑わしい電子メールやメッセージを受信した場合は、関連機関と迅速に確認し、情報の真正性を確認してください。
4.2 内部メカニズムリスク
スマートコントラクトの設計上の欠陥
スマートコントラクトは、イーサリアムのコアコンポーネントとして、イーサリアムエコシステムの安定性とユーザー資産のセキュリティに直接影響します。しかし、スマートコントラクトの複雑さと開発プロセスのさまざまな要因により、スマートコントラクトの設計にはさまざまな欠陥があり、ハッカーが悪用する可能性があり、深刻なセキュリティ問題につながる可能性があります。論理エラーは、スマートコントラクトの設計における一般的な問題の1つです。スマートコントラクトの開発プロセスでは、開発者はコントラクトのさまざまな機能を実装するために、特定のビジネス要件に従って複雑なコードロジックを記述する必要があります。しかし、人為的ミスやビジネスロジックの理解不足により、コントラクトコードに論理的なエラーが生じることがあります。これらの論理エラーは、誤った条件判断、不適切なループ制御、または不合理なステートマシン設計として現れる可能性があります。
4.2.2 コンセンサスメカニズムの潜在的リスク
イーサリアムは、Proof of Work（PoW）の合意形成メカニズムからProof of Stake（PoS）の合意形成メカニズムに徐々に移行しています。効率の改善とエネルギー消費の削減に関しては、重要な進展がありましたが、PoSメカニズムにはいくつかの潜在的なリスクも伴い、これらはイーサリアムネットワークのセキュリティと分散化に一定の脅威をもたらします。PoSメカニズムでは、バリデーターは一定量のEtherをステーキングしてトランザクションを検証し、新しいブロックを作成する権利を得ます。システムは、Etherのステーキング量や保有期間などの要因に基づいてバリデーターを選択します。このメカニズムは、ネットワークのセキュリティと分散化におけるステークの分配に大きな影響を与えます。ステークが少数のバリデーターに集中すると、中心集権化の問題が発生する可能性があります。
エクイティの中央集権化は、少数の検証者が重要な影響力を持ち、ネットワークの意思決定や運用を支配する可能性があるため、ネットワークの分散化が低下する可能性があります。これは、イーサリアムが追求する分散化コンセプトに反しており、ネットワークの公正性やセキュリティについてユーザーの間で懸念が高まる可能性があります。エクイティの中央集権化は、ネットワーク攻撃のリスクも高めます。攻撃者が大量のエクイティを制御できる場合、二重支払いやブロックチェーンデータの改ざんなどの攻撃を行う可能性があります。PoSメカニズムでは、攻撃者は大量のEtherをステークする必要があるため、攻撃のコストが増加しますが、成功すれば得られる報酬は莫大であり、それにより一部の犯罪者が攻撃を試みる可能性があります。
エクイティの中央集権化の問題に加えて、PoSメカニズムは「ステーク問題がない」という課題に直面しています。PoSメカニズムでは、バリデータの利益は主にEtherのステーキングと取引手数料の検証から得られますが、ネットワークのセキュリティと安定性に直接的な関心を持っていません。これにより、異なるブロックチェーンのフォークに直面した際、自己の利益のために複数のフォークで同時に検証を行う可能性があります。メインチェーンとなるフォークに関係なく損失を被ることはないため、さらに報酬を受け取る可能性さえあります。この行動は、ブロックチェーンで複数のフォークを引き起こし、その一貫性と安定性を乱し、ネットワークの正常な運用に深刻な影響を与える可能性があります。
これらの潜在的なリスクに対処するために、Ethereumコミュニティは常に改善策を探求し、研究しています。例えば、シャードテクノロジーの導入、ブロックチェーンを複数のシャードに分割し、それぞれが異なるバリデータによって検証されることで、単一のバリデータのネットワーク全体への影響を減らし、中央集権化のリスクを緩和すること；同時に複数のフォークで検証するバリデータを厳しく罰するより厳しいペナルティメカニズムの採用により、「無担保」問題の発生を減らすこと。さらに、PoSメカニズムの設計のさらなる改良が必要であり、ステークの分散とバリデータの選択アルゴリズムの最適化によりネットワークのセキュリティと分散化を強化する必要があります。
5. イーサリアムセキュリティ対策
5.1 技術保護措置
5.1.1 暗号化アルゴリズムの強化
イーサリアムは、暗号アルゴリズムの強化をセキュリティを向上させるための重要な手段と常に考えており、ますます複雑化するセキュリティの脅威に対処するために、暗号の分野で継続的に探求と革新を行ってきました。ブロックチェーン技術の急速な発展とアプリケーションシナリオの継続的な拡大に伴い、従来の暗号化アルゴリズムは、量子コンピューティング技術の潜在的な脅威など、ますます多くの課題に直面しています。量子コンピューターは強力な計算能力を備えており、理論的には数学的問題に基づいて既存の暗号化アルゴリズムを解読する可能性があり、イーサリアムのセキュリティに潜在的なリスクをもたらします。この課題に対応して、イーサリアムはポスト量子暗号(PQC)の研究と探求を積極的に行っています。耐量子計算機暗号は、量子コンピュータからの攻撃に耐えうる新しい暗号アルゴリズムの開発を目指しています。これらのアルゴリズムは、格子ベースの暗号化、ハッシュベースの暗号化、多変量暗号化など、さまざまな数学的原理に基づいており、量子コンピューティング環境でセキュリティを維持できます。イーサリアムコミュニティの研究者や開発者は、ポスト量子暗号の開発を注意深く監視し、イーサリアムでの適用性と実現可能性を評価し、将来のアルゴリズムのアップグレードの可能性に備えています。
ハッシュ関数に関して、イーサリアムは常に最適化を行っています。ハッシュ関数はブロックチェーン技術の中核コンポーネントであり、データの整合性と改ざん耐性を確保するために使用されています。イーサリアムは現在、主にKeccak-256ハッシュ関数を使用しており、これは優れたセキュリティとパフォーマンスを持っています。ただし、技術の進化とともに、ハッシュ関数のセキュリティ要件も常に高まっています。イーサリアムの研究チームはKeccak-256の深い分析と改良を継続し、さまざまな攻撃手法に対する安定したセキュリティを確保しています。同時に、彼らはハッシュ関数に関する新しい研究成果にも注目し、イーサリアムに適用できるより優れたハッシュ関数があるかどうかを探っています。
また、イーサリアムは暗号化アルゴリズムの実装の詳細とセキュリティの脆弱性の修復にも焦点を当てています。実用上の応用では、セキュリティの性能が良好な暗号化アルゴリズムであっても、実装プロセスに脆弱性がある場合、攻撃者はそれを悪用する可能性があります。イーサリアムの開発者は厳格なセキュリティコーディング基準に従い、暗号化アルゴリズムの実装コードの綿密なレビューとテストを行い、コードの正確性とセキュリティを確保しています。暗号化アルゴリズムの実装におけるセキュリティの脆弱性が発見されると、イーサリアムコミュニティは迅速に対応し、セキュリティパッチを適時にリリースして脆弱性を修正し、イーサリアムネットワークの安全な運用を確保します。
5.1.2スマートコントラクトのセキュリティ設計とレビュー
スマートコントラクトの安全な設計とレビューは、イーサリアムエコシステムのセキュリティを確保するためのコアリンクであり、ユーザー資産のセキュリティとエコシステム全体の安定性に直接関係しています。スマートコントラクトの開発プロセスでは、厳格なセキュリティ基準に従うことが不可欠です。開発者は、簡潔で明確なプログラミングの原則を順守し、複雑なコードは脆弱性を隠す傾向があり、効果的な監査とテストが難しいことが多いため、過度に複雑なコードロジックを記述しないようにする必要があります。たとえば、複雑なビジネス ロジックを扱う場合、開発者はそれを複数の単純な関数とモジュールに分割し、各モジュールが 1 つの関数の実装に集中する必要があります。これにより、コードのメンテナンスとデバッグが容易になるだけでなく、セキュリティリスクの軽減にも役立ちます。
効果的な権限制御メカニズムの導入は、安全なスマートコントラクト設計の重要な側面です。パブリック、プライベート、インターナルなどのアクセス修飾子を適切に設定することで、コントラクト内の機能やデータへのさまざまなユーザーのアクセスを正確に制御できます。許可されたユーザーのみが特定の操作を実行できるため、不正アクセスや悪意のある操作を防止できます。たとえば、資金管理を含むスマートコントラクトでは、契約所有者または権限のある管理者のみが資金を引き出し、重要なパラメーターを変更できますが、通常のユーザーはクエリ操作のみを実行できるため、資金のセキュリティが効果的に保護されます。
厳格なデータ検証と入力検証は、安全なスマートコントラクト設計の重要な側面でもあります。ユーザーによって提供される入力データについては、スマートコントラクトは期待される形式と要件を満たしていることを確認するために包括的な検証を受ける必要があります。これには、データ型、長さ、範囲、およびnull値、ゼロ値、および例外値などの特殊ケースの処理に関するチェックが含まれます。効果的なデータ検証により、攻撃者は、整数オーバーフロー、バッファオーバーフローアタックなどの悪意のある入力を使用してスマートコントラクトの脆弱性を悪用することを防ぐことができます。たとえば、ユーザー入力の金額を処理する際には、スマートコントラクトが入力が正の整数であり、事前に設定された最大値を超えていないかどうかをチェックし、入力エラーや悪意のある入力による金銭的損失を回避するための対策を講じるべきです。
スマートコントラクトの定期的なセキュリティ監査は、潜在的な脆弱性を特定し修正する重要な手段です。セキュリティ監査は、静的コード解析、動的シンボリック実行、形式的検証など、さまざまな方法を用いて実施することができます。静的コード解析は、コードの構文、構造、意味論などをチェックして、未初期化変数、無限ループなどの潜在的なセキュリティ脆弱性を特定することを含みます。動的シンボリック実行は、スマートコントラクトコードを実行し、さまざまな条件下でコードをテストして、再入攻撃や不適切な許可制御などの潜在的な脆弱性を発見することを含みます。形式的検証は、数学的手法に基づく検証技術であり、スマートコントラクトコードを数学モデルに変換し、厳密な数学的推論と証明を使用して、契約が特定のセキュリティプロパティと機能要件を満たしているかどうかを検証します。高い精度と信頼性を提供できますが、高い技術力が必要であり、検証プロセスは通常複雑で時間がかかります。
上記の方法に加えて、スマートコントラクトのセキュリティレビューは、専門の第三者監査企業によっても支援されることがあります。これらの企業は豊富な経験と専門のセキュリティチームを有しており、スマートコントラクトの包括的かつ詳細な監査を実施する能力を持っています。彼らは手動レビューと自動解析ツールを組み合わせて、スマートコントラクトのコードを詳細に検査し、潜在的な脆弱性やリスクを特定し、詳細な監査報告書と改善の推奨事項を提供します。OpenZeppelin、ConsenSys Diligenceなどのよく知られた第三者監査企業は、ブロックチェーン業界で高い評判と影響力を持ち、多くのEthereumプロジェクトがこれらの企業をセキュリティ監査のために選択し、スマートコントラクトを展開する前に契約の安全性を確保しています。
5.2 ユーザーレベルのセキュリティ推奨事項
5.2.1 ウォレットセキュリティの選択と使用
イーサリアムのエコシステムでは、ウォレットはユーザーがイーサ資産を保管および管理するための重要なツールであり、ウォレットの選択と使用のセキュリティはユーザー資産のセキュリティに直接関係しています。イーサリアムウォレットは主にホットウォレットとコールドウォレットに分かれ、それぞれがセキュリティと利便性の観点で特性を持っています。ユーザーは自身のニーズとリスク許容度に基づいて合理的な選択をする必要があります。
ホットウォレットは、使用するためにインターネット接続が必要なオンラインウォレットです。その利点には、利便性と、ユーザーがいつでもどこでも取引を行うことができることが含まれます。一般的なホットウォレットには、MetaMask、MyEtherWalletなどがあり、これらは通常、ブラウザプラグインまたはモバイルアプリケーションの形式です。ユーザーは、ブラウザや携帯電話でイーサリアムアカウントに直接アクセスし、管理することができます。ホットウォレットのセキュリティは、主にデバイスのセキュリティとユーザーの操作習慣に依存します。ホットウォレットのセキュリティを確保するために、ユーザーは公式で信頼できるソースからウォレットアプリケーションをダウンロードし、悪意のあるソフトウェアやフィッシングウォレットを防ぐために、信頼できないWebサイトやソースからのダウンロードを避ける必要があります。ホットウォレットを使用する場合、ユーザーはデバイスを保護し、信頼性の高いウイルス対策ソフトウェアとファイアウォールをインストールし、ハッキング攻撃を防ぐためにシステムとソフトウェアのセキュリティパッチを定期的に更新する必要があります。さらに、大文字、小文字、数字、特殊文字を含め、8文字以上の長さにし、誕生日や電話番号などの推測しやすいパスワードの使用は避けるなど、強力なパスワードを設定することが重要です。さらに、アカウントのセキュリティを強化するために、SMS認証コード、Google認証システムなどの2要素認証を有効にして、パスワードが侵害された場合でも、ハッカーがユーザーのアカウントに簡単にアクセスできないようにすることをお勧めします。
コールドウォレットは、ネットワークに接続されていないオフラインストレージウォレットであり、ハッキングのリスクを大幅に軽減し、高いセキュリティを確保します。コールドウォレットの一般的なタイプには、ハードウェアウォレット(Ledger Nano S、Trezorなど)とペーパーウォレットがあります。ハードウェアウォレットは、暗号通貨を保管し、秘密鍵をハードウェアデバイスに保存し、トランザクション署名のためにデバイスでの確認を要求するために特別に設計されたハードウェアデバイスです。デバイスがネットワークに接続されていても、秘密鍵は公開されません。ペーパーウォレットは、秘密鍵と公開鍵を紙に印刷し、ユーザーは紛失や漏洩を防ぐために安全に保管する必要があります。コールドウォレットを使用する場合、ユーザーは紛失、損傷、盗難を防ぐために、ウォレットデバイスまたは紙を確実に保管する必要があります。ハードウェアウォレットの場合、ニーモニックフレーズはウォレットの回復に重要であるため、強力なパスワードを設定し、ウォレットのニーモニックフレーズを定期的にバックアップすることが重要です。紛失した場合、ウォレット内の資産は取り戻せません。ペーパーウォレットの場合は、不正アクセスを防ぐために安全な場所に保管する必要があります。
ホットウォレットでもコールドウォレットでも、ユーザーは使用中に秘密鍵とニーモニックの保護に注意を払う必要があります。秘密鍵は、イーサリアムアカウントにアクセスするための一意の資格情報です。リークされると、他の人はユーザーのウォレット内の資産を自由に転送できます。ニーモニックは、秘密鍵の表現の別の形式であり、同様に重要です。ユーザーは、パブリックネットワークや信頼できないデバイスなどの安全でない環境で秘密鍵やニーモニックを入力しないようにする必要があります。また、秘密鍵やニーモニックは、たとえイーサリアムの公式カスタマーサービスやその他の信頼できる個人であると主張していても、他人に開示しないでください。イーサリアムの公式は、ユーザーの秘密鍵やニーモニックを一切要求しません。秘密鍵やニーモニックをバックアップする必要がある場合は、ハッキングを防ぐために、ニーモニックを紙に書いて安全な場所に保管し、電子文書やバックアップ用のクラウドストレージを避けるなどのオフラインバックアップ方法を使用することをお勧めします。
5.2.2 フィッシングおよびマルウェアを防止する方法
イーサリアムを利用する過程で、ユーザーはフィッシング攻撃やマルウェアなどの深刻な脅威に直面し、ユーザーの秘密鍵やニーモニックなどの重要な情報が漏洩し、資産の損失につながる可能性があります。したがって、予防への効果的なアプローチを持つことが重要です。フィッシング攻撃を特定するには、高度な警戒とさまざまな情報源の慎重なスクリーニングが必要です。フィッシング攻撃は、多くの場合、偽の電子メール、テキストメッセージ、ソーシャルメディアメッセージを送信したり、偽のWebサイトを作成したりすることによって実行されます。これらの偽のメッセージは、ユーザーの注意を引くために、公式のイーサリアム機関、有名な取引所、ウォレットサービスプロバイダーなどの信頼できるエンティティを装うことがよくあります。例えば、フィッシングメールは、「イーサリアムアカウントにセキュリティ上の問題があります。リンクをクリックして今すぐ確認してください」、「イーサリアム報酬の獲得おめでとうございます。リンクをクリックして請求してください」など、魅力的な内容のリンクをクリックするようにユーザーを誘導することがあります。ユーザーがこれらのフィッシングリンクをクリックすると、本物によく似た偽のWebサイトに誘導されます。この偽のWebサイトは、本物のWebサイトのインターフェイスと機能を模倣し、ユーザーにイーサリアムの秘密鍵、シードフレーズ、パスワードなどの機密情報の入力を求めます。ユーザーが知らないうちにこの情報を入力すると、ハッカーはこの情報を入手し、ユーザーのイーサリアムアカウントを制御し、ユーザーの資産を盗むことができます。
フィッシング攻撃を防ぐためには、ユーザーはまずフィッシングリンクを識別する方法を学ぶ必要があります。フィッシングリンクには通常、綴りの間違いがあるドメイン名、公式ウェブサイトと似ているが異なるドメインを使用している、リンク内の奇妙なパラメータなどの特徴があります。例えば、公式Ethereumウェブサイトのドメインはイーサリアム.orgしかし、フィッシングウェブサイトは使用するかもしれませんethereum.com「 or 」ethereum-org.com‘等类似的域名’などのドメイン名はユーザーを惑わすために使用されます。リンクをクリックする前に、ユーザーは公式ウェブサイトと一致するかどうかを注意深く確認する必要があります。リンクの真正性が不明な場合、ユーザーはイーサリアム公式ウェブサイトやソーシャルメディアアカウントなどの公式チャンネルを通じて関連情報を確認し、関連する通知や発表があるかどうかを確認できます。さらに、ユーザーは特に資金、アカウントのセキュリティ、その他重要な内容に関連する情報に関して、未知の情報源から簡単に信頼しないでください。疑わしい電子メールやメッセージを受け取った場合、リンクをクリックしたり情報に返信したりせずに、迅速にスパムとしてマークするか削除してください。
悪意のあるソフトウェアを防ぐことも、イーサリアムのセキュリティを確保する上で重要な部分です。悪意のあるソフトウェアとは、ユーザー情報を盗んだり、システムを混乱させたり、その他の悪意のある活動に関与したりするために特別に設計されたソフトウェアの一種です。イーサリアムのエコシステムでは、悪意のあるソフトウェアが正規のソフトウェアやアプリケーションを装い、ユーザーにダウンロードやインストールを促すことがよくあります。ユーザーが悪意のあるソフトウェアをインストールすると、ユーザーのデバイス上で実行され、ユーザーのキーストロークを静かに記録し、スクリーンショットを撮り、ネットワーク通信を監視し、ユーザーのイーサリアム秘密鍵を取得しようとします。悪意のあるソフトウェアのダウンロードを防ぐために、ユーザーは公式で信頼できるソースからのみイーサリアム関連のソフトウェアとアプリケーションをダウンロードする必要があります。例えば、イーサリアムウォレットをダウンロードするときは、ウォレットの公式ウェブサイトや評判の良いアプリストアからダウンロードし、信頼できないウェブサイトやフォーラムからのダウンロードを避ける必要があります。ソフトウェアをダウンロードする前に、開発者情報、ユーザー評価などを確認して、ソフトウェアの信頼性を確認してください。さらに、ユーザーは信頼性の高いウイルス対策ソフトウェアとファイアウォールをインストールし、ウイルスデータベースとシステムセキュリティパッチを定期的に更新する必要があります。ウイルス対策ソフトウェアは、デバイスの動作をリアルタイムで監視し、悪意のあるソフトウェアを検出して削除できます。ファイアウォールは、不正なネットワークアクセスをブロックし、デバイスのネットワークセキュリティを保護できます。さらに、イーサリアムウォレットを使用する場合、ユーザーは紛失や盗難を防ぐために、デバイスの物理的なセキュリティに注意を払う必要があります。端末を紛失した場合は、アカウントの停止やパスワードの変更など、資産の盗難防止策を速やかに講じる必要があります。
コミュニティとエコシステムレベルでの保証5.3
5.3.1 コミュニティ監視および脆弱性バウンティプログラム
イーサリアムコミュニティは、イーサリアムのセキュリティを確保する上で重要な役割を果たしており、コミュニティの監督とバグバウンティプログラムは重要な手段です。イーサリアムには、大規模で活発な開発者コミュニティ、セキュリティ研究者コミュニティ、一般ユーザーコミュニティがあり、メンバーは世界中に分散しています。彼らはイーサリアムの開発に情熱を注いでおり、イーサリアムのセキュリティ維持に積極的に参加しています。コミュニティメンバーは、さまざまなチャネルを通じてイーサリアムネットワークの運用を綿密に監視し、潜在的なセキュリティ上の問題や脆弱性を迅速に特定します。異常が発見されると、コミュニティ内で迅速に議論して情報を交換し、調査結果と洞察を共有します。例えば、コミュニティメンバーは、スマートコントラクトの異常な取引行動や潜在的な脆弱性を発見すると、イーサリアムコミュニティフォーラムやソーシャルメディアグループなどのプラットフォームに関連情報を投稿し、他のメンバーの注意を引き付けます。他のメンバーは、これらの情報を分析および検証し、問題の重大度と可能な解決策を共同で話し合います。このコミュニティ監視メカニズムを通じて、多くの潜在的なセキュリティリスクを迅速に特定して対処し、イーサリアムネットワークの安定した運用を確保することができます。
5.3.2 インダストリー協力とセキュリティ標準開発
ブロックチェーン業界の急速な発展を背景に、イーサリアムは他のプロジェクトと積極的に協力してセキュリティ上の課題に対処し、ブロックチェーンエコシステムの全体的なセキュリティレベルを強化するための統一されたセキュリティ基準の確立に取り組んでいます。ブロックチェーン技術のアプリケーションが拡大し続けるにつれて、クロスチェーントランザクション、マルチチェーンアプリケーションなど、異なるブロックチェーンプロジェクト間の相互作用がますます頻繁になっています。これらの相互作用は、個々のプロジェクトだけでは対処が困難な新しいセキュリティリスクをもたらします。そのため、イーサリアムは他のブロックチェーンプロジェクトと協力して、セキュリティの問題を共同で調査し、対処しています。例えば、クロスチェーン通信に関しては、イーサリアムはいくつかの有名なクロスチェーンプロジェクトと協力して、安全で信頼性の高いクロスチェーン技術ソリューションを模索し、異なるブロックチェーン間の資産移転や情報交換のセキュリティを確保しています。コラボレーションを通じて、関係者はセキュリティ技術と経験を共有し、複雑なセキュリティの脅威に共同で対処し、ブロックチェーンエコシステム全体のリスク耐性能力を向上させることができます。
6. ETHセキュリティ開発トレンド
6.1 技術のアップグレードがセキュリティに及ぼす影響
6.1.1 Ethereum 2.0のセキュリティ改善
イーサリアム2.0のアップグレードは、イーサリアムの開発における重要なマイルストーンです。そのセキュリティの改善は、複数の重要な分野をカバーし、イーサリアムエコシステムの堅牢な発展をしっかりと保証します。シャーディング技術は、イーサリアム2.0で導入された中核的なイノベーションであり、ネットワークのスケーラビリティとパフォーマンスを向上させると同時に、セキュリティにプラスの影響を与えることを目的としています。従来のイーサリアム1.0アーキテクチャでは、すべてのノードが各トランザクションを処理して検証する必要があるため、ネットワークの処理能力が制限されるだけでなく、個々のノードが攻撃されるリスクも高まります。シャーディング技術は、イーサリアムネットワークをシャードと呼ばれる複数の並列サブネットワークに分割します。各シャードは、トランザクションとスマートコントラクトの一部を独立して処理できるため、トランザクションの並列処理が可能になります。これは、ネットワークのスループットが大幅に向上し、トランザクション処理速度が大幅に高速化されることを意味します。
セキュリティの観点から、シャーディング技術は個々のノードへの負荷と圧力を減らし、攻撃者が単一のノードを攻撃して全体のネットワークの正常な運用を妨害することを困難にします。取引やデータが複数のシャードに分散されているため、攻撃者は複数のシャードを同時に攻撃する必要があり、ネットワークに実質的な損害を与えるためには大規模な攻撃を行う必要があります。たとえば、複数のシャードから成るEthereumネットワークでは、攻撃者が取引記録を改ざんしたい場合、複数のシャード上のノードを同時に制御する必要がありますが、各シャードには多数の検証に参加するノードがあり、ノードは互いに独立しているため、統一的な制御は困難です。
Proof of Stake（PoS）メカニズムの導入は、イーサリアム2.0におけるセキュリティ向上のもう一つの重要な側面です。従来のProof of Work（PoW）メカニズムとは異なり、PoSメカニズムは、ステーキングされたEtherコインの量や保有期間などの要因に基づいてバリデータを選択します。バリデータは、一定量のEtherコインをステーキングすることでトランザクションの検証と新しいブロックの作成権を得ます。このメカニズムはセキュリティの向上において重要な利点を持っています。まず、PoSメカニズムは、PoWメカニズムのように広範なハッシュ計算を必要としないため、エネルギー消費を削減し、環境への影響を低減し、マイニングコストを下げることができます。これにより、より多くのノードがネットワークに参加できるようになり、ネットワークの分散化が促進されます。分散化のレベルが高いほど、より安全なネットワークとなります。攻撃者が十分な数のノードを制御して攻撃を開始するのが困難であるため、分散化が高いほど、ネットワークはより安全となります。
第二に、PoSメカニズムは、ステーキングおよびペナルティメカニズムを通じて攻撃者の不正行為のコストを増加させます。 PoWメカニズムの場合、攻撃者はネットワークを攻撃しようとするために計算リソースを投資する必要しかありませんが、PoSメカニズムの場合、攻撃者は大量のイーサをステークする必要があります。攻撃が検出されれば、ステーキングされたイーサが差し引かれ、攻撃者は攻撃を行う前にリスクとリワードを慎重に考慮する必要があります。たとえば、攻撃者が二重支出攻撃を試みたり、ブロックチェーンデータを変更しようとした場合、他のバリデータによって発見および確認されれば、ステークされたイーサが没収され、攻撃者には著しい経済的損失が生じ、悪意のある攻撃行為が効果的に防止されます。
さらに、Ethereum 2.0はスマートコントラクトの最適化など、他の側面でもセキュリティの改善を行っています。新機能はスマートコントラクトの実行効率を大幅に向上させ、より複雑なビジネスロジックを処理できるようにしています。セキュリティ面でも大幅な改善があり、潜在的な脆弱性とリスクを軽減しています。例えば、スマートコントラクトのプログラミングモデルと実行環境を改善し、契約コードの検証とレビューを強化することで、さまざまな攻撃手法に対してより堅牢で信頼性の高いスマートコントラクトとなっています。
結論
投資家にとって、イーサリアム関連のプロジェクトに投資する前に、包括的かつ深い調査と分析を行うことが不可欠です。プロジェクトの技術原理、アプリケーションシナリオ、市場の展望、および潜在的なリスクを完全に理解することが重要であり、プロジェクトの宣伝や市場のハイプだけに頼るべきではありません。プロジェクトのセキュリティ監査レポートに注意を払い、プロジェクトのスマートコントラクトがプロフェッショナルな監査企業によって厳格な審査を受け、主要なセキュリティの脆弱性を含まないことを確認してください。同時に、投資を分散させて、1つのイーサリアムプロジェクトにすべての資金を集中させないようにし、投資リスクを軽減してください。イーサリアム市場の動向とプロジェクトの開発を定期的にモニターし、市場の変化や潜在的なセキュリティリスクに対応するために投資戦略を適時に調整してください。
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