1. Introdução

1.1 Antecedentes e Significado

Desde o seu lançamento em 2015, o Ethereum emergiu rapidamente como uma força central no campo das criptomoedas, ocupando uma posição fundamental no ecossistema blockchain. Ethereum não é apenas uma criptomoeda, mas mais importante, é uma plataforma blockchain pública de código aberto com funcionalidade de contrato inteligente, fornecendo aos desenvolvedores um ambiente poderoso para construir e implantar aplicativos descentralizados (DApps).

Do ponto de vista do mercado, a criptomoeda nativa do Ethereum, Ether (ETH), tem sido uma das principais criptomoedas do mercado, perdendo apenas para o Bitcoin, e é um dos principais ativos criptográficos amplamente observados e negociados por investidores globais. Uma grande quantidade de fundos flui para o mercado Ethereum, onde investidores institucionais e individuais buscam oportunidades de investimento dentro do ecossistema Ethereum. Suas flutuações de preço têm um impacto significativo nas tendências gerais do mercado de criptomoedas.

Em termos de inovação tecnológica, o Ethereum foi pioneiro nos contratos inteligentes, permitindo aos programadores escrever e implementar código de contrato automatizado na blockchain. Esta inovação expande bastante os limites de aplicação da tecnologia blockchain, indo para além das simples transações de moeda digital para áreas como finanças, cadeia de abastecimento, saúde, jogos, e mais. Por exemplo, no setor das finanças descentralizadas (DeFi), várias aplicações construídas no Ethereum, como empréstimos, negociação, seguros, etc., estão a florescer, proporcionando aos utilizadores serviços financeiros mais abertos, transparentes e eficientes, reformulando o panorama das finanças tradicionais. No setor dos tokens não fungíveis (NFT), o Ethereum tornou-se também a principal plataforma para a digitalização de ativos únicos como obras de arte digitais, colecionáveis, etc., impulsionando a prosperidade do mercado de ativos digitais.

No entanto, com o rápido desenvolvimento e expansão contínua do ecossistema Ethereum, os problemas de segurança estão se tornando cada vez mais proeminentes. Incidentes de segurança, como vulnerabilidades de contratos inteligentes, ataques de rede, gerenciamento inadequado de chaves privadas, etc., ocorrem com frequência, causando perdas significativas para investidores e desenvolvedores. Por exemplo, em 2016, o infame incidente The DAO, onde hackers exploraram vulnerabilidades em contratos inteligentes para roubar com sucesso mais de 50 milhões de dólares em Ether, chocou toda a indústria de blockchain. Isso não só levou a um hard fork do Ethereum, mas também desencadeou uma profunda reflexão sobre a segurança dos contratos inteligentes. Incidentes semelhantes abundam, como a vulnerabilidade de multiassinatura da carteira Parity de 2017, resultando em perdas de cerca de 150 milhões de dólares americanos, bem como os ataques contínuos a projetos DeFi nos últimos anos, todos indicando os graves desafios enfrentados pela segurança do Ethereum.

Portanto, pesquisar a segurança do Ethereum é de extrema importância prática. Para os investidores, um profundo entendimento dos mecanismos de segurança do Ethereum e dos riscos potenciais pode ajudá-los a tomar decisões de investimento mais sábias, protegendo eficazmente a segurança de seus ativos. Para os desenvolvedores, dominar as tecnologias de segurança do Ethereum e as melhores práticas pode melhorar a segurança dos contratos inteligentes e das aplicações descentralizadas, reduzir os riscos de vulnerabilidades e ataques, e promover o desenvolvimento saudável do ecossistema Ethereum. Do ponto de vista de todo o ecossistema blockchain, salvaguardar a operação segura e estável do Ethereum ajuda a fortalecer a confiança das pessoas na tecnologia blockchain, impulsionar a aplicação e popularização da tecnologia blockchain em mais áreas, e lançar as bases para a construção de um sistema econômico digital mais justo, transparente e eficiente.

2. Visão Geral do Ethereum

2.1 A história de desenvolvimento do Ethereum

A história de desenvolvimento do Ethereum está cheia de inovação e mudança, o que reflete vividamente a evolução contínua da tecnologia blockchain. Suas origens podem ser rastreadas até 2013, quando Vitalik Buterin, com apenas 19 anos na época, publicou o whitepaper Ethereum, detalhando a visão e os conceitos de design do Ethereum. Vitalik imaginou construir uma plataforma descentralizada baseada na tecnologia blockchain que não só facilita as transações de criptomoedas, mas também suporta o desenvolvimento e operação de várias aplicações descentralizadas (DApps). Esta ideia inovadora estabeleceu a base teórica para o nascimento do Ethereum.

Em janeiro de 2014, Vitalik promoveu ativamente o Ethereum na North American Bitcoin Conference em Miami, atraindo muitos indivíduos com ideias semelhantes. A equipe fundadora do Ethereum foi inicialmente estabelecida, composta por Vitalik e outros 7 co-fundadores. No mesmo ano, um dos co-fundadores, Gavin Wood, propôs o conceito de Web3, enriquecendo ainda mais a visão ecológica do Ethereum e enfatizando o controle autônomo dos usuários sobre identidade digital e ativos. Em junho de 2014, Vitalik decidiu construir o Ethereum como uma organização sem fins lucrativos, iniciando o estabelecimento da Ethereum Foundation. A fundação tem como objetivo reunir recursos de todas as partes, promover a construção de infraestrutura do Ethereum, financiar projetos de desenvolvimento e fornecer suporte organizacional para o desenvolvimento a longo prazo do Ethereum.

Em 24 de julho de 2014, a Ethereum lançou um evento de pré-venda de 42 dias, que atraiu atenção generalizada de investidores globais. O enorme sucesso da pré-venda levantou uma grande quantidade de fundos para o projeto Ethereum, fornecendo uma base material sólida para o desenvolvimento técnico subsequente e construção da rede. Em 30 de julho de 2015, ocorreu um evento importante com o lançamento da rede Ethereum Frontier, marcando a operação oficial da blockchain Ethereum. Nesta fase, a Ethereum visava principalmente desenvolvedores de blockchain, com participantes de nós envolvidos na rede através da mineração, e a rede suportava a implantação de contratos inteligentes. Embora a interface do usuário inicial fosse rudimentar e as operações tivessem que ser executadas através da linha de comando, ela fornecia uma plataforma para que os desenvolvedores explorassem e praticassem, dando início à jornada de desenvolvimento da Ethereum.

Em 14 de março de 2016, o Ethereum lançou a segunda fase da rede Homestead, que foi o primeiro hard fork do Ethereum e um marco importante em seu desenvolvimento. Esta versão otimizou contratos inteligentes, introduziu novo código para a linguagem de contrato inteligente Solidity e lançou a carteira desktop Mist, melhorando muito a experiência do usuário. Isso permitiu que usuários comuns detivessem, negociassem ETH, escrevessem, implantassem contratos inteligentes de forma mais conveniente e impulsionassem o Ethereum da fase de desenvolvedor para uma base de usuários mais ampla.

Em 18 de junho de 2016, a Ethereum enfrentou um grande desafio quando o projeto The DAO na plataforma foi hackeado. O hacker explorou vulnerabilidades no contrato inteligente e conseguiu roubar cerca de 100 milhões de dólares em Ether. Este evento chocou toda a indústria blockchain, levando a uma ampla atenção e discussões. Para compensar as perdas dos investidores, após intensas discussões dentro da comunidade Ethereum, a maioria dos participantes decidiu realizar um hard fork, modificar as regras de consenso, recuperar a ETH roubada em carteiras e corrigir as vulnerabilidades. No entanto, este hard fork não recebeu aprovação unânime de todos os membros da comunidade. Alguns participantes continuaram minerando e negociando na cadeia original, levando a Ethereum a se dividir em duas blockchains separadas: ETH e Ethereum Classic (ETC).

Em 2017, o Ethereum entrou numa importante fase de desenvolvimento, e o plano de atualização Metropolis começou a ser implementado. O plano de atualização é rico em conteúdo e está dividido em duas fases: Bizâncio e Constantinopla. Em outubro de 2017, a atualização de Bizâncio foi concluída com sucesso. Esta atualização permitiu a operação Revert, foi compatível com o algoritmo ZK-Snarks (Prova de Conhecimento Zero), adiou a bomba de dificuldade por um ano e reduziu a recompensa por bloco de 5ETH para 3ETH. Estas melhorias aumentaram a segurança e eficiência da rede Ethereum, lançando as bases para desenvolvimentos subsequentes. Ao longo de 2017, o mercado de criptomoedas viu um boom em Ofertas Iniciais de Moeda (ICOs), e projetos ICO baseados na plataforma Ethereum surgiram em grande número. Muitos projetos angariaram fundos no Ethereum através da emissão de tokens. Esta tendência fez com que o preço do ETH disparasse, atingindo valores tão elevados como $1400. O Ethereum e seu ecossistema conseguiram superar com sucesso, atraindo mais atenção de investidores e desenvolvedores em todo o mundo, consolidando ainda mais a sua posição no campo da blockchain.

Em 28 de fevereiro de 2019, ocorreu o hard fork Constantinople, que inclui um total de 5 atualizações de protocolo: EIP 1234, EIP145, EIP 1014, EIP 1052 e EIP 1283. Esses protocolos otimizam as taxas de gás, reduzindo os custos de transação dos usuários; adiam a 'bomba de dificuldade', dando ao Ethereum mais tempo para fazer a transição para um mecanismo de consenso de Prova de Participação (PoS); melhoram a eficiência na verificação de contratos inteligentes, reduzem as recompensas por bloco, introduzem um mecanismo de consenso PoW+PoS, aumentando significativamente o desempenho e segurança do Ethereum.

No final de 2019, o Ethereum iniciou a sua jornada em direção à versão 2.0, que é uma transformação abrangente e profunda destinada a abordar muitos problemas como a escalabilidade, segurança e consumo de energia que o Ethereum enfrenta atualmente. O Ethereum 2.0 está planeado para ser lançado em pelo menos três fases: A Fase 0 foi lançada em 2020, focando-se em colocar os validadores a funcionar na Beacon Chain, que é uma nova blockchain PoS e um componente central do Ethereum 2.0, lançando as bases para atualizações subsequentes; A Fase 1 e a Fase 2 serão lançadas nos próximos anos, completando as tarefas de lançamento de cadeias shard e lançamento da camada de execução, melhorando as capacidades de processamento da rede Ethereum através da tecnologia de shard, alcançando maior débito e taxas de transação mais baixas, satisfazendo assim as crescentes exigências das aplicações descentralizadas.

Em abril de 2021, o Ethereum passou pela atualização de Xangai, com o objetivo de melhorar a eficiência da rede, reduzir as taxas de transação e melhorar ainda mais a experiência do usuário. Em 2023, o desenvolvimento do Ethereum continua a avançar, com planos para mais atualizações e melhorias no futuro, como a atualização antecipada do Caary no quarto trimestre, que visa otimizar ainda mais o desempenho da rede e introduzir novos recursos para se adaptar às demandas do mercado em evolução e às tendências tecnológicas.

2.2 Arquitetura técnica do Ethereum

A arquitetura técnica do Ethereum é o suporte central para a realização de aplicações descentralizadas e funções de contrato inteligente, integrando uma variedade de conceitos tecnológicos avançados e designs inovadores, principalmente incluindo blockchain, contratos inteligentes, Ethereum Virtual Machine (EVM), e mecanismos de consenso, etc., os componentes cooperam entre si para garantir conjuntamente o funcionamento estável e funções poderosas da plataforma Ethereum.

Blockchain é a tecnologia subjacente do Ethereum, que é um livro-razão distribuído composto por uma série de blocos de dados organizados em ordem cronológica. Cada bloco de dados contém vários registros de transação e o valor de hash do bloco anterior. Esta estrutura de cadeia dá ao blockchain as características de imutabilidade e rastreabilidade. No Ethereum, o blockchain não apenas registra as informações de transação do Ether, mas também armazena o código e o estado dos contratos inteligentes. Quando um usuário inicia uma transação, as informações da transação são transmitidas para vários nós na rede Ethereum. Os nós verificam e confirmam a transação através de um mecanismo de consenso. Uma vez que a transação é confirmada, ela é empacotada em um novo bloco e adicionada ao blockchain. Desta forma, o Ethereum consegue o registo e armazenamento descentralizados das transações, garantindo a segurança e fiabilidade dos dados.

Os contratos inteligentes são uma das inovações centrais da Ethereum, que são contratos autoexecutáveis armazenados na blockchain, compostos por código e dados. O código dos contratos inteligentes define as regras e a lógica do contrato, enquanto os dados contêm o estado e variáveis do contrato. Os contratos inteligentes são escritos em linguagens de programação como Solidity, e os desenvolvedores podem escrever várias lógicas contratuais complexas de acordo com as necessidades comerciais específicas. Por exemplo, em aplicações de finanças descentralizadas (DeFi), os contratos inteligentes podem implementar funções como empréstimos, negociações e seguros; no campo dos tokens não fungíveis (NFT), os contratos inteligentes podem definir a propriedade e as regras de transação de ativos digitais. A execução dos contratos inteligentes é automaticamente acionada. Quando as condições estabelecidas no contrato são cumpridas, o código do contrato será executado automaticamente na máquina virtual Ethereum, sem a necessidade de intervenção de terceiros, alcançando assim a automatização e a confiança das transações.

A Máquina Virtual Ethereum (EVM) é o ambiente de execução para contratos inteligentes. É uma máquina virtual baseada em pilha que fornece um espaço de execução isolado e seguro para contratos inteligentes. A EVM pode ser entendida como software em execução em um nó Ethereum, capaz de interpretar e executar bytecode de contratos inteligentes. Cada nó Ethereum contém uma EVM e, quando um contrato inteligente é implantado na blockchain, seu bytecode é armazenado na blockchain. Quando o contrato é chamado, a EVM lê o bytecode do contrato na blockchain e executa o código do contrato na ordem das instruções. O design da EVM permite que os contratos inteligentes funcionem da mesma maneira em diferentes nós Ethereum, garantindo consistência e confiabilidade na execução do contrato. Além disso, a EVM fornece uma série de mecanismos de segurança, como gerenciamento de memória e controle de permissões, para evitar ataques maliciosos e abuso de recursos entre contratos inteligentes.

O mecanismo de consenso é uma tecnologia-chave para garantir a consistência de dados entre os nós na rede Ethereum. No desenvolvimento do Ethereum, diferentes mecanismos de consenso foram adotados. Nos primeiros dias, o Ethereum usou o mecanismo de consenso Proof of Work (PoW), sob o qual os mineradores competem para resolver problemas matemáticos complexos para competir pelo direito de criar novos blocos. Apenas os mineradores que resolverem com sucesso o problema matemático podem adicionar um novo bloco ao blockchain e receber recompensas Ether correspondentes. A vantagem do mecanismo PoW é a sua alta segurança e descentralização, já que os atacantes precisam de uma quantidade significativa de recursos de computação para atacar a rede. No entanto, o mecanismo PoW também tem algumas desvantagens óbvias, como alto consumo de energia e velocidade de processamento de transação lenta. Para resolver esses problemas, o Ethereum está gradualmente fazendo a transição para o mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS). No mecanismo PoS, os validadores apostam uma certa quantidade de Ether para ganhar o direito de validar transações e criar novos blocos. O sistema seleciona validadores com base em fatores como a quantidade de éter apostado e o tempo de espera. Em comparação com o mecanismo PoW, o mecanismo PoS tem menor consumo de energia, maior eficiência de processamento de transações, mantendo alta segurança e descentralização.

Além dos componentes principais acima, o Ethereum também inclui alguns outros módulos técnicos importantes, como a rede P2P, gerenciamento de contas e chaves, mecanismo de gás, etc. A rede P2P é usada para realizar a comunicação e transmissão de dados entre nós Ethereum, garantindo o compartilhamento oportuno de informações de transação e dados de bloco entre nós. A gestão de contas e chaves é responsável por gerir as informações da conta de utilizador e as chaves privadas, garantindo a segurança dos ativos do utilizador. O mecanismo de gás é um mecanismo de taxa projetado pelo Ethereum para evitar o abuso e o desperdício de contratos inteligentes. Os usuários precisam pagar uma certa quantidade de Gás ao executar contratos inteligentes ou realizar transações, e o preço e o consumo de Gás dependem da complexidade da operação.

3. Estado de Segurança do Ethereum

3.1 Criptografia Básica Proteção

A segurança do Ethereum depende em grande parte da sua sólida base criptográfica, incluindo principalmente tecnologias-chave como a Criptografia de Curvas Elípticas (ECC) e funções de hash, que fornecem garantias de segurança essenciais para contas e transações do Ethereum.

A criptografia de curva elíptica é uma parte importante do sistema criptográfico do Ethereum, que se baseia no problema do logaritmo discreto da curva elíptica, com alta segurança e eficiência. No Ethereum, a criptografia de curva elíptica é principalmente usada para gerar pares de chaves públicas-privadas de conta. A chave privada do usuário é um número gerado aleatoriamente de 256 bits, que, através da operação de multiplicação da curva elíptica com um ponto gerador fixo, deriva a chave pública correspondente. A chave pública é um ponto na curva elíptica representado por um par de coordenadas (x, y). Este método de criptografia baseado em curvas elípticas torna praticamente impossível derivar a chave privada a partir da chave pública, garantindo a segurança das contas de usuário. Por exemplo, quando um usuário inicia uma transação Ethereum, a informação da transação é assinada com a chave privada, e o destinatário pode verificar a autenticidade da assinatura usando a chave pública do remetente, garantindo que a transação foi de fato iniciada pelo usuário que possui a chave privada correspondente e que o conteúdo da transação não foi adulterado durante a transmissão.

As funções de hash também desempenham um papel crucial no Ethereum, com o Ethereum usando principalmente a função hash Keccak-256. As funções hash possuem características como determinismo, unidirecional e resistência a colisão. No Ethereum, as funções de hash são amplamente aplicadas em vários aspetos. Em primeiro lugar, na estrutura de bloco do blockchain, cada bloco contém o valor de hash do bloco anterior. Através desta estrutura de cadeia, a imutabilidade e rastreabilidade do blockchain são asseguradas. Uma vez que o conteúdo de um bloco é adulterado, seu valor de hash muda, causando inconsistências nos valores de hash referenciados pelos blocos subsequentes, comprometendo assim a consistência de todo o blockchain e tornando a adulteração facilmente detetável. Em segundo lugar, as funções de hash são usadas para calcular o valor de hash das transações, com cada transação tendo um valor de hash exclusivo para identificação. Em contratos inteligentes, as funções de hash também são usadas para verificar a integridade e a consistência do código do contrato, garantindo que o contrato não tenha sido alterado maliciosamente durante a implantação e a execução.

Além disso, o Ethereum também usa funções de hash para gerar endereços de conta. O endereço da conta Ethereum é calculado a partir da chave pública através da função de hash Keccak-256. O processo específico é primeiro fazer o hash da chave pública e depois pegar os últimos 20 bytes do valor de hash como o endereço da conta. Este método torna o endereço da conta único e à prova de adulteração, permitindo que os utilizadores recebam Ether e realizem transações através do endereço da conta sem se preocuparem com os riscos de segurança de adulteração ou falsificação de endereços.

Em conclusão, a criptografia de curva elíptica e tecnologias criptográficas como as funções de hash complementam-se, formando a pedra angular do sistema de segurança do Ethereum. Elas desempenham um papel crucial na garantia da segurança das contas do Ethereum, na segurança das transações, bem como na integridade e imutabilidade dos dados da blockchain, permitindo que o Ethereum opere de forma segura e confiável em um ambiente descentralizado, proporcionando aos usuários um alto nível de garantia de confiança.

3.2 Considerações de Segurança para Mecanismo de Consenso

3.2.1 Funcionalidades de segurança do mecanismo de PoW

O mecanismo de Prova de Trabalho (PoW) é o mecanismo de consenso adotado pela Ethereum nos primeiros dias, que possui características e princípios únicos na garantia da segurança da rede Ethereum.

O princípio fundamental do mecanismo de PoW é permitir que os mineiros compitam para resolver problemas matemáticos complexos, a fim de competir pelo direito de criar novos blocos. Na rede Ethereum, cada nó pode participar na mineração como um mineiro. Quando ocorrem novas transações, essas transações são agrupadas num bloco candidato, e os mineiros precisam realizar cálculos de hash neste bloco candidato. O objetivo do cálculo de hash é encontrar um valor de hash que satisfaça requisitos de dificuldade específicos, que são ajustados dinamicamente pela rede Ethereum para garantir a produção média de um novo bloco a cada 15 segundos aproximadamente. Para encontrar o valor de hash necessário, os mineiros precisam tentar continuamente diferentes números aleatórios e realizar cálculos de hash juntamente com outros dados no bloco candidato até obterem um valor de hash que satisfaça os requisitos de dificuldade. Este processo requer uma quantidade significativa de recursos computacionais e energia, uma vez que o cálculo de hash é um processo completamente aleatório sem atalhos, apenas tentativas contínuas para encontrar a resposta.

No entanto, o mecanismo de PoW também tem algumas desvantagens, sendo a mais óbvia o enorme consumo de energia. Como a mineração requer uma grande quantidade de recursos de computação e energia, isso não só coloca uma certa pressão sobre o ambiente, mas também torna os custos de mineração elevados, limitando mais nós a participar. Além disso, a velocidade de processamento de transações do mecanismo de PoW é relativamente lenta. Com o aumento contínuo do volume de transações na rede Ethereum, os problemas de congestionamento de rede estão a tornar-se mais graves, os tempos de confirmação das transações estão a ficar mais longos, afetando a experiência do utilizador. Estes problemas levaram o Ethereum a fazer a transição gradual para o mecanismo de Prova de Participação (PoS).

3.2.2 Vantagens e Desafios de Segurança do Mecanismo PoS

O mecanismo Proof of Stake (PoS) é um novo mecanismo de consenso introduzido gradualmente pelo Ethereum para resolver muitos problemas do mecanismo Proof of Work (PoW). Tem princípios e vantagens únicas na melhoria da segurança e estabilidade, mas também enfrenta alguns riscos potenciais de ataque.

O princípio básico do mecanismo PoS é selecionar validadores com base na participação mantida pelos nós (ou seja, a quantidade de Ether apostada), em vez de competir pelo direito de manter contas através do poder computacional como no mecanismo PoW. No mecanismo PoS, os usuários podem apostar seu Ether na rede Ethereum para se tornarem validadores. O sistema calculará o peso da participação de cada validador com base em fatores como a quantidade de Ether apostada e o tempo de manutenção. Quanto maior o peso da participação de um validador, maior a probabilidade de ser selecionado para criar novos blocos e validar transações. Quando um validador é selecionado para criar um novo bloco, ele precisa verificar as transações e agrupar as transações verificadas em um novo bloco adicionado à blockchain. Se o validador trabalhar honestamente, verificar e agrupar as transações corretamente, ele receberá uma certa quantidade de Ether como recompensa; se o validador se comportar de maneira maliciosa, como verificar intencionalmente transações incorretas ou tentar adulterar a blockchain, seu Ether apostado será deduzido como penalidade.

Além disso, o mecanismo de PoS enfrenta alguns outros desafios, como a questão da centralização da participação. Se alguns nós detêm uma grande quantidade de Ether e a apostam, podem ter uma influência significativa na rede, reduzindo assim a descentralização da rede. Para lidar com este problema, a comunidade Ethereum está constantemente a explorar e a investigar, propondo algumas soluções de melhoria, como a introdução da tecnologia de fragmentação, dividindo a blockchain em vários fragmentos, cada um validado por diferentes validadores, reduzindo assim a influência de um único nó em toda a rede.

3.3 Estado de Segurança dos Contratos Inteligentes

3.3.1 Análise de Vulnerabilidades de Segurança em Contratos Inteligentes

Os contratos inteligentes, como uma das aplicações principais da Ethereum, afetam diretamente a estabilidade do ecossistema da Ethereum e a segurança dos ativos dos utilizadores. No entanto, devido à complexidade dos contratos inteligentes, à dificuldade na escrita de código e à relativa novidade da tecnologia blockchain, os contratos inteligentes expuseram muitas vulnerabilidades de segurança em aplicações práticas, algumas das quais conduziram a incidentes graves de segurança e a perdas económicas significativas. O incidente DAO é um dos incidentes de segurança de contratos inteligentes mais famosos na história da Ethereum e teve um impacto profundo no desenvolvimento da Ethereum.

A DAO é uma organização autônoma descentralizada (DAO) baseada em Ethereum, que levanta e gerencia fundos por meio de contratos inteligentes. Os usuários podem investir Ether no contrato DAO e receber tokens DAO correspondentes, que representam os interesses do usuário no The DAO. A intenção original do projeto de contrato inteligente da DAO é permitir que os usuários decidam sobre a direção do investimento do fundo por meio de votação, alcançando capital de risco descentralizado. No entanto, em 17 de junho de 2016, um hacker descobriu uma grave vulnerabilidade no contrato inteligente DAO. Explorando esta vulnerabilidade, o hacker roubou com sucesso cerca de 3,6 milhões de Ether do contrato DAO, que valia mais de 50 milhões de dólares na época.

O princípio de um ataque de hacker explora principalmente a vulnerabilidade de reentrância em contratos inteligentes. No contrato inteligente do The DAO, quando um usuário solicita a retirada de fundos, o contrato primeiro envia os fundos para o usuário e depois atualiza o saldo do usuário. O hacker cria um contrato malicioso, utilizando o mecanismo de retorno de chamada no contrato. Durante o intervalo entre o contrato enviar fundos para o usuário e ainda não atualizar o saldo, o hacker chama a função de retirada novamente, alcançando o propósito de múltiplas retiradas de fundos. Especificamente, o contrato malicioso criado pelo hacker contém uma função de retorno de chamada. Quando o contrato do The DAO envia fundos para o contrato malicioso, isso aciona essa função de retorno de chamada, que imediatamente chama novamente a função de retirada do contrato do The DAO. Como o contrato do DAO ainda não atualizou o saldo do usuário neste ponto, ele enviará fundos novamente para o contrato malicioso. Este ciclo continua, permitindo que o hacker retire fundos infinitamente do contrato do The DAO.

A ocorrência do incidente DAO não só trouxe enormes perdas econômicas para os investidores, mas também desencadeou uma profunda reflexão dentro da comunidade Ethereum sobre a segurança dos contratos inteligentes. Este incidente expôs muitos problemas no processo de design e codificação de contratos inteligentes, como lacunas lógicas no código, consideração insuficiente dos riscos para chamadas externas e falta de auditorias de segurança rigorosas. A fim de recuperar as perdas dos investidores, após intensas discussões, a comunidade Ethereum finalmente decidiu realizar um hard fork para recuperar o Ether roubado dos hackers e corrigir as vulnerabilidades nos contratos inteligentes. No entanto, este hard fork também causou uma divisão na comunidade Ethereum, com algumas pessoas acreditando que o hard fork violou o princípio de imutabilidade do blockchain. Eles optaram por permanecer na cadeia original, formando assim o Ethereum Classic (ETC).

Para além do incidente do The DAO, houve muitos outros incidentes de segurança de contratos inteligentes, como a vulnerabilidade de multi-assinatura da carteira Parity em 2017, que levou a uma perda de cerca de $150 milhões. No incidente da carteira Parity, devido a uma função no contrato de multi-assinatura estar incorretamente definida como acessível publicamente, os hackers exploraram essa vulnerabilidade para transferir fundos da carteira Parity para a sua própria conta. Estes incidentes de segurança demonstram que as questões de segurança dos contratos inteligentes não podem ser ignoradas, pois mesmo uma pequena vulnerabilidade pode ser explorada por hackers, levando a perdas económicas significativas e a uma crise de confiança.

3.3.2 Auditoria de Segurança e Verificação para Contratos Inteligentes

Para enfrentar os problemas de segurança cada vez mais severos dos contratos inteligentes e garantir a estabilidade do ecossistema Ethereum e a segurança dos ativos dos utilizadores, a auditoria de segurança e a verificação de contratos inteligentes tornaram-se cruciais. As ferramentas de verificação formal e as empresas de auditoria de terceiros desempenham um papel indispensável neste processo.

As ferramentas de verificação formal são um tipo de tecnologia de verificação de contratos inteligentes baseada em métodos matemáticos. Ele converte o código de contratos inteligentes em modelos matemáticos e, em seguida, usa raciocínio matemático rigoroso e provas para verificar se os contratos satisfazem propriedades de segurança específicas e requisitos funcionais. A ideia central da verificação formal é usar linguagens formais para descrever o comportamento e as propriedades dos contratos inteligentes. Ao analisar e raciocinar com precisão sobre essas descrições, garante a correção e segurança dos contratos em diversos cenários. Por exemplo, usando provadores de teorema, verificadores de modelo e outras ferramentas para analisar o código de contratos inteligentes, ele verifica problemas de segurança comuns, como bugs de reentrância, estouros de inteiros e controle de permissão impróprio. A vantagem da verificação formal é sua capacidade de fornecer alta precisão e confiabilidade, detetando vulnerabilidades potenciais e erros lógicos que os métodos de teste tradicionais podem ignorar. No entanto, a verificação formal também tem algumas limitações. Requer alta experiência técnica, conhecimento especializado e habilidades para usar. O processo de verificação é muitas vezes complexo e demorado. Para projetos de contratos inteligentes de grande escala, isso pode exigir recursos computacionais e tempo significativos.

As empresas de auditoria terceiras também desempenham um papel importante na garantia da segurança dos contratos inteligentes. Essas empresas de auditoria profissionais têm experiência rica e equipes profissionais de segurança, capazes de conduzir auditorias abrangentes e aprofundadas de contratos inteligentes. Eles normalmente usam uma variedade de métodos e ferramentas, combinando revisão manual e análise automatizada para realizar verificações detalhadas no código de contratos inteligentes. Durante o processo de auditoria, os auditores examinam cuidadosamente a lógica, a funcionalidade, os mecanismos de segurança e outros aspetos dos contratos inteligentes para identificar potenciais vulnerabilidades e riscos. Por exemplo, eles verificam se os controles de permissão do contrato são razoáveis, se há acesso não autorizado; se existem riscos de estouro ou subfluxo de números inteiros em operações matemáticas dentro do contrato; se o tratamento de chamadas externas no contrato é seguro e se existem vulnerabilidades a ataques de reentrância, etc. Empresas de auditoria terceirizadas também fornecem relatórios detalhados e recomendações com base nos resultados da auditoria, ajudando os desenvolvedores a identificar e corrigir problemas de segurança em contratos inteligentes. Algumas empresas de auditoria terceirizadas bem conhecidas, como OpenZeppelin, ConsenSys Diligence, etc., têm alta reputação e influência na indústria de blockchain, e seus serviços de auditoria foram reconhecidos e adotados por inúmeros projetos.

Para além das ferramentas de verificação formal e das empresas de auditoria de terceiros, os desenvolvedores de contratos inteligentes também devem tomar uma série de medidas de segurança para melhorar a segurança dos contratos. Em primeiro lugar, os desenvolvedores devem seguir padrões de codificação segura e escrever código de alta qualidade e seguro. Por exemplo, evitar o uso de funções e operações inseguras, projetar a lógica e a estrutura do contrato de forma razoável e garantir a legibilidade e a manutenibilidade do código. Em segundo lugar, os desenvolvedores devem realizar testes abrangentes, incluindo testes unitários, testes de integração, testes de fuzz, etc., para descobrir e corrigir vulnerabilidades potenciais através de vários métodos de teste. Além disso, os desenvolvedores podem consultar alguns modelos de contratos inteligentes maduros e bibliotecas, que geralmente passam por rigorosas revisões de segurança e testes, proporcionando um certo nível de garantia de segurança.

Em conclusão, a auditoria de segurança e verificação de contratos inteligentes é uma tarefa abrangente que requer ferramentas de verificação formal, instituições de auditoria de terceiros e os esforços conjuntos dos programadores. Ao combinar vários meios, é possível melhorar eficazmente a segurança dos contratos inteligentes, reduzir os riscos de segurança e garantir o desenvolvimento saudável do ecossistema Ethereum.

4. Ameaças à Segurança da ETH

4.1 Ameaça de Ataque Externo

4.1.1 Métodos e Casos de Ataque de Hackers

Como uma plataforma importante no campo da blockchain, o Ethereum atraiu a atenção de muitos hackers que usam vários métodos de ataque sofisticados para buscar lucros, trazendo riscos significativos de segurança para o ecossistema do Ethereum. O ataque de reentrância é uma técnica de hacking comum e altamente destrutiva com base em vulnerabilidades no mecanismo de execução de contratos inteligentes. Nos contratos inteligentes do Ethereum, quando um contrato chama uma função externa, o fluxo de execução muda temporariamente para a função externa e depois retorna ao contrato original após a conclusão. Os ataques de reentrância exploram essa característica, onde os atacantes elaboram cuidadosamente um código malicioso para chamar novamente funções relevantes do contrato durante o intervalo entre a chamada de uma função externa e a conclusão das atualizações de estado, permitindo múltiplas repetições de certas operações para roubar fundos ou interromper a operação normal do contrato.

4.1.2 Riscos de Malware e Phishing

Malware e phishing são outra grande ameaça à segurança enfrentada pelos utilizadores de Ethereum, que roubam de forma astuta as chaves privadas dos utilizadores e outras informações importantes, representando sérios riscos para a segurança dos ativos dos utilizadores. O malware é um tipo de software projetado especificamente para roubar informações do utilizador, perturbar sistemas ou envolver-se em outras atividades maliciosas. No ecossistema Ethereum, o malware muitas vezes se disfarça de software ou aplicações legítimas, tentando os utilizadores a fazer o download e instalar. Uma vez instalado, o malware é executado no dispositivo do utilizador, gravando silenciosamente as teclas pressionadas, tirando screenshots, monitorizando as comunicações de rede e tentando obter a chave privada de Ethereum do utilizador.

Os ataques de malware e phishing representam uma séria ameaça à segurança dos ativos dos utilizadores do Ethereum. Para prevenir esses ataques, os utilizadores precisam de permanecer vigilantes e aumentar a sua consciencialização sobre segurança. Os utilizadores devem apenas descarregar software e aplicações relacionadas com o Ethereum de fontes oficiais e de confiança, evitando descarregar e instalar software de fontes desconhecidas. Ao utilizar uma carteira Ethereum, assegure a segurança do dispositivo, instale software antivírus e firewalls fiáveis e atualize regularmente os patches de segurança do sistema e do software. Ao mesmo tempo, os utilizadores devem aprender a identificar ataques de phishing, não clicar facilmente em links de fontes desconhecidas e evitar inserir informações pessoais sensíveis em sites não confiáveis. Se receber emails ou mensagens suspeitas, verifique prontamente com as instituições relevantes para garantir a autenticidade das informações.

4.2 Riscos do Mecanismo Interno

4.2.1 Design Flaws in Smart Contracts

Os contratos inteligentes, como componente fundamental do Ethereum, afetam diretamente a estabilidade do ecossistema Ethereum e a segurança dos ativos dos utilizadores. No entanto, devido à complexidade dos contratos inteligentes e a vários fatores no processo de desenvolvimento, podem existir vários defeitos no design dos mesmos, que os hackers podem explorar, levando a questões sérias de segurança. Erros lógicos são um dos problemas comuns no design de contratos inteligentes. Durante o processo de desenvolvimento de contratos inteligentes, os programadores precisam de escrever lógica de código complexa de acordo com requisitos específicos de negócio para implementar várias funções do contrato. No entanto, devido a erros humanos ou compreensão insuficiente da lógica de negócio, podem ocorrer erros lógicos no código do contrato. Estes erros lógicos podem manifestar-se como julgamentos condicionais incorretos, controlos de loop inadequados ou designs de máquina de estado irrazoáveis.

4.2.2 Os riscos potenciais dos mecanismos de consenso

A Ethereum está gradualmente a transitar do mecanismo de consenso Proof of Work (PoW) para o mecanismo de consenso Proof of Stake (PoS). Embora tenha sido feito um progresso significativo na melhoria da eficiência e na redução do consumo de energia, o mecanismo PoS também traz alguns riscos potenciais, que representam certas ameaças para a segurança e descentralização da rede Ethereum. Sob o mecanismo PoS, os validadores apostam uma certa quantidade de Ether para obter o direito de validar transações e criar novos blocos. O sistema seleciona os validadores com base em fatores como a quantidade de Ether apostada e o tempo de retenção. Este mecanismo afeta significativamente a distribuição das apostas na segurança e descentralização da rede. Se uma grande quantidade de apostas estiver concentrada nas mãos de alguns validadores, podem surgir problemas de centralização.

A centralização da equidade pode levar a uma diminuição da descentralização da rede, uma vez que alguns validadores têm influência significativa e podem dominar as decisões e operações da rede. Isso contradiz o conceito de descentralização perseguido pelo Ethereum e pode levantar preocupações sobre a justiça e a segurança da rede entre os usuários. A centralização da equidade também aumenta o risco de ataques à rede. Se um invasor pode controlar uma grande quantidade de patrimônio, ele pode lançar ataques como gastos duplos ou adulteração de dados de blockchain. Embora no mecanismo PoS, os atacantes precisem apostar uma grande quantidade de Ether, aumentando o custo do ataque, uma vez bem-sucedido, as recompensas que eles podem ganhar podem ser substanciais, o que ainda pode atrair alguns criminosos para tentar ataques.

Para além da questão da centralização de capital, o mecanismo PoS também enfrenta o 'Problema do Nada em Jogo'. Sob o mecanismo PoS, os lucros dos validadores provêm principalmente do staking de Ether e da verificação das taxas de transação, sem um interesse direto na segurança e estabilidade da rede. Isto pode levar os validadores a validar simultaneamente em múltiplos forks quando confrontados com diferentes forks de blockchain, por interesse próprio, uma vez que não incorrerão em perdas independentemente de qual fork se torne a cadeia principal, podendo até receber mais recompensas. Este comportamento pode levar a múltiplos forks na blockchain, perturbando a sua consistência e estabilidade, impactando severamente a operação normal da rede.

Para enfrentar esses riscos potenciais, a comunidade Ethereum está constantemente explorando e pesquisando medidas de melhoria. Por exemplo, introduzir a tecnologia shard, dividir o blockchain em vários shards, cada um validado por diferentes validadores, para reduzir a influência de um único validador em toda a rede e mitigar o risco de centralização; adotar mecanismos de penalização mais rigorosos para penalizar severamente os validadores que validam em múltiplos forks simultaneamente para reduzir a ocorrência do problema de 'nada em jogo'. Além disso, é necessária uma maior refinamento do design do mecanismo PoS, otimizando a distribuição de participação e os algoritmos de seleção de validadores para aprimorar a segurança e a descentralização da rede.

5. Medidas de segurança Ethereum

5.1 Medidas de Proteção Técnica

5.1.1 Reforço dos Algoritmos de Encriptação

O Ethereum sempre considerou o aprimoramento dos algoritmos criptográficos como uma medida fundamental para melhorar a segurança, explorando e inovando continuamente no campo da criptografia para lidar com ameaças de segurança cada vez mais complexas. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia blockchain e a expansão contínua dos cenários de aplicação, os algoritmos criptográficos tradicionais estão enfrentando cada vez mais desafios, como a ameaça potencial da tecnologia de computação quântica. Os computadores quânticos têm poderosas capacidades de computação e, teoricamente, podem quebrar algoritmos de encriptação existentes com base em problemas matemáticos, representando um risco potencial para a segurança do Ethereum. Em resposta a este desafio, o Ethereum está ativamente pesquisando e explorando a Criptografia Pós-Quântica (PQC). A Criptografia Pós-Quântica visa desenvolver novos algoritmos de encriptação que possam resistir a ataques de computadores quânticos. Esses algoritmos são baseados em diferentes princípios matemáticos, como criptografia baseada em rede, criptografia baseada em hash, criptografia multivariada, etc., e podem manter a segurança em um ambiente de computação quântica. Pesquisadores e desenvolvedores da comunidade Ethereum estão monitorando de perto o desenvolvimento da criptografia pós-quântica, avaliando sua aplicabilidade e viabilidade no Ethereum e se preparando para possíveis atualizações de algoritmo no futuro.

Em termos de funções de hash, a Ethereum também está continuamente a otimizar. As funções de hash são um componente essencial da tecnologia blockchain, utilizadas para garantir a integridade dos dados e resistência à adulteração. Atualmente, a Ethereum utiliza principalmente a função de hash Keccak-256, que oferece boa segurança e desempenho. No entanto, à medida que a tecnologia avança, os requisitos de segurança para funções de hash também estão constantemente a aumentar. A equipa de investigação da Ethereum continua a realizar uma análise aprofundada e a melhorar a função de hash Keccak-256 para garantir a sua segurança estável face a vários métodos de ataque. Ao mesmo tempo, estão também atentos a novos resultados de investigação sobre funções de hash, explorando se existem funções de hash melhores que possam ser aplicadas à Ethereum para aumentar ainda mais a segurança e eficiência da blockchain.

Além disso, a Ethereum também se concentra nos detalhes de implementação de algoritmos de criptografia e na correção de vulnerabilidades de segurança. Nas aplicações práticas, mesmo que os algoritmos de criptografia tenham bom desempenho de segurança, se houver vulnerabilidades no processo de implementação, os atacantes podem explorá-las. Os desenvolvedores da Ethereum seguem rigorosos padrões de codificação de segurança, realizam revisões meticulosas e testes do código de implementação de algoritmos de criptografia para garantir a correção e segurança do código. Uma vez que as vulnerabilidades de segurança na implementação de algoritmos de criptografia são descobertas, a comunidade Ethereum responderá prontamente, lançará patches de segurança de forma oportuna, corrigirá as vulnerabilidades e garantirá a operação segura da rede Ethereum.

5.1.2 Design de Segurança e Revisão de Contratos Inteligentes

O design e revisão seguros dos contratos inteligentes são elos fundamentais para garantir a segurança do ecossistema Ethereum, diretamente relacionados com a segurança dos ativos dos utilizadores e a estabilidade de todo o ecossistema. No processo de desenvolvimento de contratos inteligentes, é essencial seguir padrões de segurança rigorosos. Os desenvolvedores devem aderir aos princípios de programação concisa e clara, evitando escrever lógica de código excessivamente complexa, uma vez que o código complexo muitas vezes está mais propenso a esconder vulnerabilidades e é difícil de auditar e testar eficazmente. Por exemplo, ao lidar com lógica de negócios complexa, os desenvolvedores devem dividi-la em várias funções e módulos simples, com cada módulo focado na implementação de uma única função. Isso não só facilita a manutenção e depuração do código, mas também ajuda a reduzir os riscos de segurança.

Apresentar um mecanismo eficaz de controlo de permissões é um aspecto fundamental do design seguro de contratos inteligentes. Ao definir modificadores de acesso, como público, privado e interno, de forma apropriada, o acesso dos diferentes utilizadores às funções e dados no contrato pode ser controlado de forma precisa. Apenas os utilizadores autorizados podem realizar operações específicas, evitando assim acessos não autorizados e operações maliciosas. Por exemplo, num contrato inteligente que envolve gestão de fundos, apenas o proprietário do contrato ou administradores autorizados podem efetuar levantamentos de fundos e modificar parâmetros importantes, enquanto os utilizadores regulares apenas podem realizar operações de consulta, protegendo eficazmente a segurança dos fundos.

A validação estrita de dados e a validação de entrada são também aspectos importantes do design seguro de contratos inteligentes. Para os dados de entrada fornecidos pelos utilizadores, os contratos inteligentes devem ser submetidos a uma validação abrangente para garantir que cumpre o formato e os requisitos esperados. Isto inclui verificações nos tipos de dados, comprimentos, intervalos e tratamento de casos especiais, como valores nulos, valores zero e valores excecionais. Através de uma validação eficaz dos dados, os atacantes podem ser impedidos de explorar vulnerabilidades nos contratos inteligentes através de inputs maliciosos, como overflow de inteiros, ataques de overflow de buffer. Por exemplo, ao processar a quantidade de input do utilizador, os contratos inteligentes devem verificar se o input é um número inteiro positivo e não excede o valor máximo predefinido para evitar perdas financeiras devido a erros de input ou inputs maliciosos.

As auditorias regulares de segurança de contratos inteligentes são um meio importante de identificar e corrigir potenciais vulnerabilidades. As auditorias de segurança podem ser realizadas usando vários métodos, incluindo análise de código estático, execução simbólica dinâmica e verificação formal. A análise de código estático envolve verificar a sintaxe, estrutura e semântica do código para identificar potenciais vulnerabilidades de segurança, como variáveis não inicializadas, loops infinitos e outros problemas. A execução simbólica dinâmica envolve a execução do código do contrato inteligente e testar o código em várias condições para descobrir potenciais vulnerabilidades, como ataques de reentrância e controle de permissão incorreto. A verificação formal é uma técnica de verificação baseada em métodos matemáticos, que envolve a conversão do código do contrato inteligente em modelos matemáticos e depois usar raciocínio matemático rigoroso e provas para verificar se o contrato satisfaz propriedades de segurança específicas e requisitos funcionais. Pode fornecer um alto nível de precisão e confiabilidade, mas exige alta proficiência técnica, e o processo de verificação geralmente é complexo e demorado.

Para além dos métodos acima mencionados, a revisão de segurança de contratos inteligentes também pode ser auxiliada por empresas de auditoria de terceiros profissionais. Estas empresas têm uma vasta experiência e equipas de segurança profissionais, capazes de realizar auditorias abrangentes e aprofundadas de contratos inteligentes. Irão combinar revisão manual e ferramentas de análise automatizadas para realizar inspeções detalhadas ao código dos contratos inteligentes, identificar vulnerabilidades e riscos potenciais, e fornecer relatórios de auditoria detalhados e recomendações de melhoria. Algumas empresas de auditoria de terceiros bem conhecidas, como OpenZeppelin, ConsenSys Diligence, têm uma reputação e influência elevadas na indústria blockchain, e muitos projetos Ethereum escolhem estas empresas para auditorias de segurança antes de implementar contratos inteligentes para garantir a segurança dos contratos.

5.2 Recomendações de Segurança ao Nível do Utilizador

5.2.1 Seleção e Uso de Segurança da Carteira

No ecossistema Ethereum, as carteiras são ferramentas importantes para os utilizadores armazenarem e gerirem ativos de Ether, e a segurança na seleção e utilização das carteiras está diretamente relacionada com a segurança dos ativos do utilizador. As carteiras Ethereum dividem-se principalmente em carteiras quentes e carteiras frias, cada uma com as suas próprias características em termos de segurança e conveniência. Os utilizadores devem fazer escolhas razoáveis com base nas suas próprias necessidades e tolerância ao risco.

Uma hot wallet é uma carteira online que requer conexão com a internet para ser usada. Suas vantagens incluem conveniência e a capacidade de os usuários realizarem transações a qualquer hora, em qualquer lugar. Hot wallets comuns incluem MetaMask, MyEtherWallet, etc., que geralmente estão na forma de plugins de navegador ou aplicativos móveis. Os usuários podem acessar e gerenciar diretamente suas contas Ethereum em navegadores ou telefones celulares. A segurança de uma carteira quente depende principalmente da segurança do dispositivo e dos hábitos operacionais do usuário. Para garantir a segurança de uma carteira quente, os usuários devem baixar aplicativos de carteira de fontes oficiais e confiáveis, evitar baixar de sites ou fontes não confiáveis para evitar software mal-intencionado ou carteiras de phishing. Ao usar uma carteira quente, os usuários devem proteger seus dispositivos, instalar software antivírus confiável e firewalls, atualizar regularmente o sistema e patches de segurança de software para evitar ataques de hackers. Além disso, definir uma senha forte é crucial, que deve incluir letras maiúsculas e minúsculas, números e caracteres especiais, ter pelo menos 8 caracteres e evitar o uso de senhas facilmente adivinháveis, como aniversários ou números de telefone. Além disso, para aumentar a segurança da conta, recomenda-se ativar a autenticação de dois fatores, como códigos de verificação SMS, Google Authenticator, etc., portanto, mesmo que a senha seja comprometida, os hackers não podem acessar facilmente a conta do usuário.

Uma carteira fria é uma carteira de armazenamento offline que não está conectada à rede, reduzindo significativamente o risco de ser hackeada e garantindo alta segurança. Os tipos comuns de carteiras frias incluem carteiras de hardware (como Ledger Nano S, Trezor, etc.) e carteiras de papel. Uma carteira de hardware é um dispositivo de hardware projetado especificamente para armazenar criptomoedas, armazenando a chave privada no dispositivo de hardware e exigindo confirmação no dispositivo para assinatura de transações. Mesmo quando o dispositivo está conectado à rede, a chave privada não é exposta. Uma carteira de papel imprime a chave privada e a chave pública em papel, que os usuários precisam armazenar com segurança para evitar perdas ou vazamentos. Ao usar uma carteira fria, os usuários precisam garantir a guarda segura do dispositivo da carteira ou do papel para evitar perdas, danos ou roubo. Para carteiras de hardware, é importante definir uma senha forte e fazer backup regular da frase mnemônica da carteira, pois a frase mnemônica é crucial para a recuperação da carteira. Se perdido, os ativos na carteira não podem ser recuperados. Para carteiras de papel, elas devem ser mantidas em um local seguro para evitar acesso não autorizado.

Quer escolha uma carteira quente ou uma carteira fria, os utilizadores devem prestar atenção à proteção das suas chaves privadas e mnemónicas durante a utilização. A chave privada é a credencial única para aceder às contas Ethereum. Uma vez divulgada, outros podem transferir livremente os ativos na carteira do utilizador. As mnemónicas são outra forma de expressão das chaves privadas e são igualmente importantes. Os utilizadores devem evitar introduzir chaves privadas e mnemónicas em ambientes inseguros, como redes públicas, dispositivos não confiáveis, etc. Além disso, não divulgue chaves privadas e mnemónicas a outros, mesmo que afirmem ser do serviço de apoio ao cliente oficial da Ethereum ou de outros indivíduos confiáveis. A Ethereum oficial nunca pedirá as chaves privadas e mnemónicas dos utilizadores de forma alguma. Se precisar de fazer cópias de segurança das chaves privadas ou mnemónicas, é recomendado utilizar métodos de cópia de segurança offline, como escrever as mnemónicas em papel, guardá-las num local seguro, evitando documentos eletrónicos ou armazenamento na nuvem para evitar pirataria informática.

5.2.2 Métodos para Prevenir Phishing e Malware

No processo de utilização do Ethereum, os utilizadores enfrentam sérias ameaças de ataques de phishing e malware, que podem resultar na fuga de informações importantes, como chaves privadas e mnemónicas dos utilizadores, resultando em perdas de ativos. Por isso, é crucial ter uma abordagem eficaz para a prevenção. Identificar ataques de phishing requer um alto nível de vigilância e uma triagem cuidadosa de várias fontes de informação. Os ataques de phishing são frequentemente realizados através do envio de emails falsos, mensagens de texto, mensagens em redes sociais ou criação de websites falsos, entre outras coisas. Estas mensagens falsas são frequentemente disfarçadas como entidades de confiança, como instituições oficiais do Ethereum, exchanges conhecidas e fornecedores de serviços de carteira para atrair a atenção dos utilizadores. Por exemplo, os emails de phishing podem atrair os utilizadores a clicar num link com conteúdo tentador, como "Existe um problema de segurança com a sua conta Ethereum, por favor clique no link para o verificar agora", "Parabéns por ganhar uma recompensa Ethereum, por favor clique no link para a reclamar". Uma vez que os utilizadores cliquem nestes links de phishing, são direcionados para um website falso que se assemelha muito ao real. Este website falso imita a interface e funcionalidade do website real e pede aos utilizadores que introduzam informações sensíveis, como chaves privadas do Ethereum, frases semente, palavras-passe e mais. Uma vez que o utilizador introduza estas informações sem o seu conhecimento, o hacker pode obter esta informação e depois assumir o controlo da conta Ethereum do utilizador e roubar os ativos do utilizador.

Para evitar ataques de phishing, os utilizadores precisam de aprender a identificar primeiro os links de phishing. Os links de phishing costumam ter algumas características, como nomes de domínio mal escritos, utilizando domínios semelhantes mas diferentes dos sites oficiais e parâmetros estranhos no link. Por exemplo, o domínio do site oficial do Ethereum é ethereum.orgNo entanto, os sites de phishing podem usar ethereum.com“ ou “ethereum-org.comNomes de domínio como '等类似的域名' são usados para confundir os utilizadores. Antes de clicar em qualquer ligação, os utilizadores devem verificar cuidadosamente o nome de domínio para garantir que corresponde ao site oficial. Se estiverem inseguros quanto à autenticidade de uma ligação, os utilizadores podem verificar informações relevantes através de canais oficiais, como o site oficial do Ethereum, contas de redes sociais, etc., para confirmar se existem quaisquer notificações ou anúncios relacionados. Além disso, os utilizadores não devem confiar facilmente em informações de fontes desconhecidas, especialmente informações relacionadas com fundos, segurança de contas e outros conteúdos importantes. Se receberem emails ou mensagens suspeitos, não cliquem em quaisquer ligações ou respondam à informação, em vez disso, marquem-na prontamente como spam ou eliminem-na.

Prevenir software malicioso também é uma parte importante para garantir a segurança do Ethereum. Software mal-intencionado é um tipo de software projetado especificamente para roubar informações do usuário, interromper sistemas ou se envolver em outras atividades maliciosas. No ecossistema Ethereum, o software malicioso muitas vezes se disfarça de software ou aplicativos legítimos, seduzindo os usuários a baixá-lo e instalá-lo. Uma vez que o usuário instala o software mal-intencionado, ele é executado no dispositivo do usuário, gravando silenciosamente as teclas digitadas do usuário, fazendo capturas de tela, monitorando as comunicações da rede e tentando obter as chaves privadas Ethereum do usuário. Para impedir o descarregamento de software mal-intencionado, os utilizadores só devem descarregar software e aplicações relacionados com Ethereum de fontes oficiais e fidedignas. Por exemplo, ao baixar uma carteira Ethereum, ela deve ser baixada do site oficial da carteira ou lojas de aplicativos respeitáveis, evitando downloads de sites ou fóruns não confiáveis. Antes de fazer o download do software, verifique as informações do desenvolvedor, avaliações do usuário, etc., para garantir a confiabilidade do software. Além disso, os usuários devem instalar software antivírus confiável e firewalls, e atualizar regularmente bancos de dados de vírus e patches de segurança do sistema. Software antivírus pode monitorar o funcionamento do dispositivo em tempo real, detetar e remover software malicioso; Os firewalls podem bloquear o acesso não autorizado à rede, protegendo a segurança da rede do dispositivo. Além disso, ao usar uma carteira Ethereum, os usuários devem prestar atenção à segurança física de seu dispositivo, para evitar perda ou roubo. Se o dispositivo for perdido, medidas devem ser tomadas imediatamente, como suspender a conta ou alterar senhas, para evitar que os ativos sejam roubados.

5.3 Garantia ao nível da comunidade e do ecossistema

5.3.1 Programa de Supervisão Comunitária e Recompensa por Vulnerabilidades

A comunidade Ethereum desempenha um papel crucial na garantia da segurança do Ethereum, com a supervisão da comunidade e programas de bug bounty sendo medidas importantes. O Ethereum tem uma comunidade de desenvolvedores grande e ativa, uma comunidade de pesquisadores de segurança e uma comunidade de usuários comuns, com membros distribuídos globalmente. Eles são apaixonados pelo desenvolvimento do Ethereum e participam ativamente na manutenção da segurança do Ethereum. Os membros da comunidade monitoram de perto a operação da rede Ethereum através de vários canais, identificando prontamente possíveis problemas de segurança e vulnerabilidades. Uma vez que as anomalias são descobertas, eles rapidamente discutem e trocam informações dentro da comunidade, compartilhando suas descobertas e insights. Por exemplo, quando os membros da comunidade descobrem um comportamento de transação anormal ou vulnerabilidades potenciais em um contrato inteligente, eles postarão informações relevantes em plataformas como o fórum da comunidade Ethereum e grupos de mídia social para atrair a atenção de outros membros. Outros membros analisarão e verificarão essas informações, discutindo coletivamente a gravidade do problema e possíveis soluções. Através deste mecanismo de supervisão da comunidade, muitos riscos potenciais de segurança podem ser prontamente identificados e abordados, garantindo o funcionamento estável da rede Ethereum.

5.3.2 Cooperação da Indústria e Desenvolvimento de Normas de Segurança

Num contexto de rápido desenvolvimento da indústria blockchain, a Ethereum colabora ativamente com outros projetos para enfrentar desafios de segurança e está empenhada em estabelecer padrões de segurança unificados para melhorar o nível geral de segurança do ecossistema blockchain. À medida que as aplicações da tecnologia blockchain continuam a expandir, as interações entre diferentes projetos blockchain estão a tornar-se cada vez mais frequentes, como transações entre blockchains, aplicações multi-cadeias, etc. Estas interações trazem novos riscos de segurança com os quais os projetos individuais têm dificuldade em lidar sozinhos. Por isso, a Ethereum colabora com outros projetos blockchain para investigar e resolver em conjunto questões de segurança. Por exemplo, em termos de comunicação entre blockchains, a Ethereum colabora com alguns projetos de comunicação inter-blockchains bem conhecidos para explorar soluções técnicas seguras e fiáveis de comunicação entre blockchains, garantindo a segurança das transferências de ativos e troca de informações entre diferentes blockchains. Através da colaboração, as partes podem partilhar tecnologias de segurança e experiências para abordar coletivamente ameaças de segurança complexas e melhorar as capacidades de resistência ao risco de todo o ecossistema blockchain.

6. Tendências de Desenvolvimento de Segurança ETH

6.1 O impacto das atualizações técnicas na segurança

6.1.1 Melhorias de segurança para Ethereum 2.0

A atualização do Ethereum 2.0 é um marco importante no desenvolvimento do Ethereum. As melhorias de segurança abrangem várias áreas-chave, proporcionando uma garantia sólida para o desenvolvimento robusto do ecossistema Ethereum. A tecnologia de fragmentação é uma inovação central introduzida no Ethereum 2.0, com o objetivo de melhorar a escalabilidade e o desempenho da rede, tendo também um impacto positivo e de longo alcance na segurança. Na arquitetura tradicional do Ethereum 1.0, todos os nós precisam processar e verificar cada transação, o que não só limita o poder de processamento da rede, mas também aumenta o risco de ataques a nós individuais. A tecnologia de fragmentação divide a rede Ethereum em múltiplas sub-redes paralelas, chamadas fragmentos. Cada fragmento pode processar independentemente uma parte das transações e contratos inteligentes, permitindo o processamento de transações em paralelo. Isso significa que a capacidade de processamento da rede é amplamente aumentada e a velocidade de processamento de transações é significativamente acelerada.

Do ponto de vista da segurança, a tecnologia de fragmentação reduz a carga e a pressão sobre os nós individuais, tornando difícil para os atacantes perturbar o funcionamento normal de toda a rede ao atacar um único nó. Como as transações e dados são distribuídos por vários fragmentos, os atacantes precisam atacar simultaneamente vários fragmentos para causar danos substanciais à rede, aumentando consideravelmente a dificuldade e o custo do ataque. Por exemplo, numa rede Ethereum composta por vários fragmentos, se um atacante quiser adulterar um registo de transação, teria de controlar nós em vários fragmentos simultaneamente, o que é quase impossível de alcançar na prática, uma vez que cada fragmento tem numerosos nós a participar na verificação, e os nós são independentes entre si, tornando difícil o controlo unificado.

A introdução do mecanismo de Prova de Participação (PoS) é outro aspecto importante da melhoria da segurança no Ethereum 2.0. Ao contrário do mecanismo tradicional de Prova de Trabalho (PoW), o mecanismo PoS seleciona validadores com base em fatores como a quantidade de moedas Ether apostadas e o tempo de retenção. Os validadores ganham o direito de validar transações e criar novos blocos apostando uma certa quantidade de moedas Ether. Este mecanismo tem vantagens significativas na melhoria da segurança. Em primeiro lugar, o mecanismo PoS reduz o consumo de energia porque não requer extensos cálculos de hash como o mecanismo PoW, reduzindo assim o impacto ambiental e diminuindo os custos de mineração. Isso permite que mais nós participem na rede, aumentando a descentralização da rede. Um nível mais alto de descentralização significa uma rede mais segura porque os atacantes acham difícil controlar um número suficiente de nós para lançar ataques.

Em segundo lugar, o mecanismo PoS aumenta o custo do comportamento dos atacantes através de mecanismos de aposta e penalização. Sob o mecanismo PoW, os atacantes apenas precisam investir recursos computacionais para tentar atacar a rede, enquanto sob o mecanismo PoS, os atacantes precisam apostar uma grande quantidade de Ether. Se o ataque for detetado, o Ether apostado será deduzido, forçando os atacantes a considerar cuidadosamente os riscos e recompensas antes de conduzir ataques. Por exemplo, se um atacante tentar um ataque de duplo gasto ou alterar dados na blockchain, uma vez descoberto e confirmado por outros validadores, o seu Ether apostado será confiscado, resultando em perdas econômicas significativas para o atacante e efetivamente prevenindo comportamentos de ataque maliciosos.

Além disso, o Ethereum 2.0 também fez melhorias de segurança em outros aspectos, como a otimização de contratos inteligentes. As novas funcionalidades melhoram significativamente a eficiência de execução de contratos inteligentes, permitindo-lhes lidar com lógicas de negócio mais complexas. Há também uma melhoria significativa na segurança, reduzindo vulnerabilidades e riscos potenciais. Por exemplo, ao melhorar o modelo de programação e o ambiente de execução de contratos inteligentes, fortalecendo a verificação e revisão do código do contrato, tornando os contratos inteligentes mais robustos e fiáveis perante vários métodos de ataque.

Conclusão

Para investidores, antes de investir em projetos relacionados ao Ethereum, é essencial conduzir uma pesquisa e análise abrangente e aprofundada. É importante compreender totalmente os princípios técnicos do projeto, cenários de aplicação, perspectivas de mercado e riscos potenciais, e não depender apenas da publicidade do projeto e da agitação do mercado. Preste atenção aos relatórios de auditoria de segurança do projeto para garantir que os contratos inteligentes do projeto tenham sido submetidos a uma escrutínio rigoroso por empresas de auditoria profissionais e não contenham vulnerabilidades de segurança importantes. Ao mesmo tempo, diversifique os investimentos para evitar concentrar todos os fundos em um único projeto Ethereum e reduzir os riscos de investimento. Monitore regularmente a dinâmica do mercado Ethereum e o desenvolvimento de projetos, ajuste as estratégias de investimento de forma oportuna para responder às mudanças de mercado e aos riscos de segurança potenciais.