CrudiTEE: Eine sicherere Art, Kryptowährungs-Schlüssel zu verwalten

Kryptowährung ist mega beliebt geworden, bringt aber auch Herausforderungen mit sich, besonders wenn’s um die sichere Verwaltung von Signaturschlüsseln geht. Die Nutzer müssen diese Schlüssel mit Vorsicht behandeln, um ihre Transaktionen abzusichern. Einige Dienste, wie z.B. Verwahrungsgeldbörsen, verlangen von den Nutzern, einem Dritten zu vertrauen, während andere die Nutzer mit komplizierten Schlüsselteilen auf die Probe stellen, was die Benutzerfreundlichkeit verschlechtert.

Trusted Execution Environments (TEEs) sind eine mögliche Lösung. Sie bieten eine sichere Umgebung zur Verwaltung von Schlüsseln, sind aber anfällig für Seitenkanalangriffe. Dieses Papier bespricht eine neue Idee, die wirtschaftliche Anreize nutzt, um eine bessere Kryptowährungs-Wallet zu schaffen, die das Risiko von Angriffen verringert.

#Das Problem mit der Schlüsselverwaltung

Kryptowährung basiert auf kryptografischen Signaturen zur Autorisierung von Transaktionen. Die Verwaltung von Signaturschlüsseln war schon immer eine Herausforderung. Viele Nutzer verlieren oder leaken ihre Schlüssel, was dazu führen kann, dass sie Geld verlieren. Daher greifen einige Nutzer auf spezialisierte Dienste zur Schlüsselverwaltung zurück. Leider bedeutet das oft, dass man einer zentralen Stelle vertrauen muss, was riskant sein kann.

TEEs können helfen, weil sie sichere Räume für die Schlüsselverwaltung und das Signieren von Anfragen schaffen. Aber allein die Nutzung von TEEs garantiert keine Sicherheit, denn Angreifer finden vielleicht trotzdem Wege, um über Seitenkanäle auf die Schlüssel zuzugreifen.

#Wirtschaftliche Anreize

Diese Studie schlägt vor, wirtschaftliche Anreize zu nutzen, um TEE-basierte Geldbörsen sicherer und benutzerfreundlicher zu machen. Die Wallet, die CrudiTEE heisst, verwendet sowohl Strafen als auch Belohnungen, um sicheres Verhalten zu fördern.

Um Angriffe abzuschrecken, muss der Dienstanbieter eine Kaution hinterlegen. Wenn es zu unbefugtem Zugriff kommt, geht die Kaution verloren. Das entmutigt Anbieter, das System zum eigenen Vorteil auszunutzen. Ausserdem können Angreifer, wenn sie erfolgreich Schlüssel exfiltrieren, eine Belohnung für ihre Aktionen erhalten, was sie dazu ermutigt, den Dienstanbieter zu alarmieren, anstatt die Schlüssel zu verkaufen.

#Das Design von CrudiTEE

CrudiTEE konzentriert sich darauf, eine Wallet zu schaffen, die einfach zu bedienen ist und gleichzeitig robuste Sicherheitsmassnahmen bietet. Das Design umfasst zwei Hauptbestandteile: "den Stock" und "die Möhre."

#Der Stock

Der Stock bestraft den Dienstanbieter, wenn er es versäumt, die Schlüssel zu schützen. Das bedeutet, dass sie eine beträchtliche Summe im Voraus hinterlegen müssen. Wenn ein Nutzer feststellt, dass seine Schlüssel ohne Erlaubnis verwendet wurden, kann er eine Reklamation einreichen. Kann der Anbieter nicht beweisen, dass der Nutzer die Verwendung der Schlüssel autorisiert hat, verliert er seine Kaution.

Wie funktioniert das? Wenn ein Signaturschlüssel erstellt wird, bleibt er im TEE und wird nie im Klartext geteilt. Jeder Schlüssel ist an einen bestimmten Wallet-Besitzer gebunden, und nur dieser Besitzer kann den Schlüssel über festgelegte Prozesse verwenden. Wenn unbefugte Nutzung passiert, muss der Anbieter einen Nachweis der Autorisierung erbringen, sonst drohen finanzielle Strafen.

#Die Möhre

Die Möhre belohnt externe Angreifer, die Schwachstellen finden. Wenn sie es schaffen, auf Schlüsselteile zuzugreifen, können sie diese Informationen für eine Belohnung einreichen. Die Idee ist, sie zu ermutigen, den Verstoss zu melden, anstatt ihn weiter auszunutzen.

Um das zu erreichen, verwendet die Wallet ein Schwellenwert-Signierungsverfahren, was bedeutet, dass der Signaturschlüssel in Teile aufgeteilt wird, die über mehrere TEEs verteilt sind. So gibt der Zugriff auf einen Teil dem Angreifer keinen vollständigen Zugriff auf den Schlüssel. Wenn ein Angreifer jedoch einen Schlüsselteil erlangt, kann er ihn melden und seine Belohnung einfordern, anstatt seinen Angriff fortzusetzen.

#Workflow von CrudiTEE

Schauen wir uns an, wie CrudiTEE aus der Sicht des Nutzers funktioniert.

1. Registrierung: Ein Nutzer wählt einen vertrauenswürdigen OAuth-Anbieter und erstellt ein Konto bei diesem Anbieter.
2. Schlüsselgenerierung: Der Dienstanbieter generiert Signaturschlüssel innerhalb des TEE und sorgt dafür, dass sie geheim bleiben.
3. Anfordern von Transaktionen: Wenn ein Nutzer eine Transaktion durchführen möchte, beantragt er eine Signatur über das TEE. Das TEE prüft, ob die Anfrage gültig ist, bevor es signiert.
4. Versicherungsansprüche: Wenn ein Nutzer vermutet, dass sein Schlüssel ohne Erlaubnis verwendet wurde, kann er einen Versicherungsanspruch einreichen. Wenn der Anbieter nicht beweisen kann, dass die Nutzung autorisiert war, erhält der Nutzer eine Entschädigung.
5. Belohnungsansprüche: Wenn ein Angreifer eine Schwachstelle findet, kann er seine Erkenntnisse einreichen, um eine Belohnung zu beanspruchen. Der Dienstanbieter ergreift dann entsprechende Massnahmen, um die Schwachstelle zu beheben.

#Risikomanagement

CrudiTEE ist so gestaltet, dass es verschiedene Bedrohungsarten managt. Wir kategorisieren Angriffe in zwei Hauptarten:

1. Innere Angriffe: Diese werden von privilegierten Angreifern, wie Dienstanbietern, durchgeführt, die ihren Zugriff auf die TEEs ausnutzen können. Der Stock-Mechanismus hält sie verantwortlich und bestraft sie, wenn unbefugte Schlüsselverwendungen auftreten.

2. Äussere Angriffe: Diese Angreifer haben begrenzten Zugriff und sind auf weniger privilegierte Mittel angewiesen, um die Schlüssel zu kompromittieren. Die Möhre motiviert sie, erfolgreiche Verstösse zu melden, anstatt sie weiter auszunutzen.

#Die Bedeutung von Smart Contracts

Smart Contracts sind entscheidend für den Betrieb von CrudiTEE. Sie automatisieren die Prozesse rund um die Stock- und Möhre-Mechanismen und stellen sicher, dass Konsequenzen und Belohnungen ohne menschliches Eingreifen durchgesetzt werden.

• Implementierung des Stocks: Der Smart Contract sorgt dafür, dass die Kaution des Dienstanbieters sicher gehalten wird, und Strafen werden automatisch durchgesetzt, wenn unbefugter Schlüsselzugriff erfolgt.
• Implementierung der Möhre: Der Smart Contract verwaltet den Belohnungsprozess und ermöglicht es Angreifern, Belohnungen einzufordern, während sichergestellt wird, dass unbefugte Nutzungen verfolgt werden.

#Leistung und Effizienz

In der Praxis ist es wichtig, dass CrudiTEE effizient arbeitet. Faktoren wie die Geschwindigkeit der Transaktionen und der durch TEEs verursachte Overhead müssen sorgfältig berücksichtigt werden.

Ein Richtwert für die Signaturgenerierung liegt im Bereich von Millisekunden. Angesichts der Architektur von CrudiTEE liegt dieses Leistungsniveau im akzeptablen Rahmen für die meisten Kryptowährungstransaktionen.

#Einschränkungen und zukünftige Arbeiten

Obwohl CrudiTEE erhebliche Fortschritte bietet, ist es nicht perfekt. Die Abhängigkeit von Kautionen bedeutet, dass Dienstanbieter über ausreichende Mittel verfügen müssen, was für kleinere Unternehmen ein Problem sein kann. Wenn die Kautionen eines Anbieters aufgrund von Ansprüchen erschöpft sind, könnte es für die Nutzer schwierig sein, eine Entschädigung zu erhalten.

In Zukunft ist weitere Forschung nötig, um Wege zu finden, die Risiken bei der Schlüsselverwaltung zu verringern, während die Benutzerfreundlichkeit erhalten bleibt. Ausserdem könnte die Ausweitung der Anwendung dieses Modells auf andere Bereiche, wie Banken und Identitätsverifikation, innovative Lösungen liefern.

#Fazit

CrudiTEE stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung sichererer Kryptowährungs-Wallets dar. Durch die Nutzung sowohl des Stock- als auch des Möhre-Mechanismus schafft es ein verantwortungsbewussteres Ökosystem für Nutzer und Anbieter gleichermassen. Mit dem Fokus auf wirtschaftliche Anreize zielt CrudiTEE darauf ab, das Kryptowährungsmanagement sicherer zu machen, während es ein benutzerfreundliches Erlebnis bietet.

Das Design legt Wert auf Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Verantwortung und bietet einen vielversprechenden Rahmen für zukünftige Entwicklungen in der Kryptowährungstechnologie.