Was ist Transaktionsformbarkeit?

Verständnis der Transaktionsformbarkeit in Kryptowährungen

1. Transaktionsformbarkeit bezieht sich auf eine Schwachstelle in bestimmten Blockchain-Netzwerken, insbesondere Bitcoin, bei der die Transaktionskennung (TXID) geändert werden kann, bevor sie in der Blockchain bestätigt wird. Diese Änderung ändert nicht den Absender, den Empfänger oder den übertragenen Betrag, sondern verändert das Format der digitalen Signatur, was zu einem anderen Hash führt.

2. Da Blockchains auf kryptografischen Hashes basieren, um Transaktionen eindeutig zu identifizieren, führt eine Änderung der TXID unter Beibehaltung der wirtschaftlichen Auswirkungen zu Verwirrung bei der Verfolgung und Referenzierung von Transaktionen. Wenn ein Benutzer beispielsweise Geld sendet und sich die TXID aufgrund von Formbarkeit ändert, kann es sein, dass jedes System, das auf der Original-ID basiert, die aktualisierte Version nicht erkennt.

3. Dieser Fehler wurde in den frühen Tagen von Bitcoin weithin bekannt, insbesondere als Börsen und Wallets unbestätigte Transaktions-IDs zur Verwaltung von Guthaben verwendeten. Angreifer nutzten dies aus, indem sie Transaktionssignaturen änderten und erneut sendeten, wodurch die Systeme glaubten, die ursprüngliche Transaktion sei fehlgeschlagen, was möglicherweise zu einer doppelten Verarbeitung oder einer falschen Kontostandmeldung führte.

4. Das Kernproblem liegt in der Art und Weise, wie digitale Signaturen kodiert werden. Im ECDSA-Schema von Bitcoin gibt es mehrere gültige Möglichkeiten, dieselbe Signatur zu kodieren. Ein böswilliger Akteur könnte die Kodierung geringfügig ändern – beispielsweise den S-Wert in der Signatur in sein negatives Äquivalent unter modularer Arithmetik ändern – und dennoch eine gültige Transaktion von den Knoten akzeptieren lassen.

5. Während die Transaktion selbst gültig bleibt und letztendlich nur eine Version in einen Block aufgenommen wird, stört die Inkonsistenz der Identifikatoren Anwendungen auf höherer Ebene wie Zahlungskanäle, intelligente Verträge und dezentrale Börsen, die deterministische Transaktionsreferenzen erfordern.

Auswirkungen auf Blockchain-Ökosysteme

1. Eine der bemerkenswertesten realen Konsequenzen der Transaktionsformbarkeit trat bei Mt. Gox auf, einst die größte Bitcoin-Börse. Die Plattform war anfällig für Auszahlungswiederholungsangriffe, bei denen Angreifer ausgehende Transaktions-IDs änderten und Rückerstattungen für vermeintlich fehlgeschlagene Überweisungen forderten, was zu erheblichen finanziellen Verlusten führte.

2. Dezentrale Finanzprotokolle, die auf formbaren Ketten aufgebaut sind, standen vor Herausforderungen bei der Entwicklung vertrauenswürdiger Treuhandmechanismen. Wenn ein Vertrag über seine ID auf eine Transaktion verweist und diese ID geändert werden kann, kann die Vertragslogik kaputt gehen oder sich unvorhersehbar verhalten, was die Sicherheitsgarantien untergräbt.

3. Zahlungskanalnetzwerke wie das Lightning Network erfordern absolute Sicherheit über Transaktionsidentitäten. Ohne Schutz vor Formbarkeit können sich die Teilnehmer nicht sicher auf Off-Chain-Transaktionen einlassen und riskieren den Verlust von Mitteln aufgrund nicht übereinstimmender Verpflichtungen.

4. Auch bei der Wallet-Software gab es Probleme mit der Benutzerfreundlichkeit. Benutzer, die versuchten, Zahlungen zu verfolgen, stellten fest, dass ihr Transaktionsverlauf fragmentiert war und einige Clients doppelte Einträge oder fehlende Bestätigungen anzeigten, weil Backend-Systeme gefälschte IDs nicht abgleichen konnten.

5. Entwickler mussten Problemumgehungen implementieren, z. B. auf die Bestätigung warten, bevor sie eine Transaktion als endgültig behandeln, oder Out-of-Band-Abgleichsmethoden verwenden, was die Komplexität erhöht und die Effizienz aller mit der Blockchain interagierenden Dienste verringert.

Schadensbegrenzungsstrategien und Protokoll-Upgrades

1. Segregated Witness (SegWit), eingeführt im Jahr 2017, befasste sich mit der Formbarkeit von Transaktionen, indem Signaturdaten von den Transaktionseingaben getrennt wurden. Durch die Verlagerung der Signaturen in eine separate Struktur wird die TXID nun nur auf der Grundlage der Nicht-Zeugen-Daten berechnet, die nicht geändert werden können, ohne die Transaktion ungültig zu machen.

2. Durch die SegWit-Durchsetzung wird das Risiko, dass Dritte Transaktions-IDs ändern, für konforme Transaktionen eliminiert. Knoten validieren die neue Zeugenstruktur unabhängig voneinander und stellen so sicher, dass die ursprüngliche TXID unverändert bleibt, selbst wenn jemand versucht, die Signaturkodierung zu ändern.

3. Die Einführung von SegWit hat die Formbarkeits-bezogenen Exploits in großen Kryptowährungsnetzwerken erheblich reduziert , was eine robustere Entwicklung von Layer-2-Lösungen ermöglicht und die allgemeine Netzwerkzuverlässigkeit für Unternehmen und Benutzer gleichermaßen verbessert.

4. Alternative Blockchains wie Litecoin und Bitcoin Cash implementierten ähnliche Korrekturen und erkannten die Bedeutung der deterministischen Transaktionsidentifizierung für skalierbare Ökosysteme. Neuere Konsensentwürfe bauen häufig von Anfang an den Formbarkeitswiderstand ein und vermeiden so Altkomplikationen.

5. Trotz dieser Verbesserungen bleiben Nicht-SegWit-Transaktionen anfällig. Solange ältere Transaktionsformate unterstützt werden, bleibt das Potenzial für Formbarkeit bestehen, sodass bei Systemen, die mit unbestätigten Transaktionen interagieren, weiterhin Vorsicht geboten ist.

Häufig gestellte Fragen

Was verursacht die Formbarkeit von Transaktionen in Bitcoin? Die Formbarkeit von Transaktionen entsteht durch die Flexibilität der ECDSA-Signaturkodierung. Es gibt mehrere gültige Darstellungen derselben Signatur, sodass Angreifer das Format der Signatur ändern können, ohne sie ungültig zu machen und so den Transaktions-Hash zu ändern.

Kann die Formbarkeit von Transaktionen zu doppelten Ausgaben führen? Nein, die Formbarkeit von Transaktionen ermöglicht keine doppelten Ausgaben. Der zugrunde liegende Geldtransfer bleibt einzigartig und unterliegt Konsensregeln. Dies kann jedoch dazu führen, dass Systeme den Transaktionsstatus falsch interpretieren, was zu Betriebsfehlern oder betrügerischen Ansprüchen führt.

Ist die Formbarkeit von Transaktionen heute noch eine Bedrohung? Für Netzwerke, die SegWit oder ähnliche Upgrades implementieren, ist die Bedrohung weitgehend gemindert. Allerdings können Legacy-Transaktionen auf älteren Protokollen oder schlecht gestaltete Smart Contracts immer noch damit verbundene Risiken bergen, insbesondere wenn sie auf unbestätigte TXIDs angewiesen sind.

Wie gehen moderne Geldbörsen mit der Formbarkeit um? Moderne Wallets erzwingen in der Regel standardmäßig die SegWit-Nutzung und vermeiden die direkte Referenzierung unbestätigter Transaktionen. Sie verwenden UTXO-basiertes Tracking anstelle des TXID-Abgleichs und gewährleisten so eine genaue Saldoberechnung unabhängig von Signaturänderungen.