Ein Post getaggt mit "P2P-Netzwerk"

Seit Jahren gilt im Blockchain-Bereich die konventionelle Weisheit, dass größer besser ist. Das Ethereum Global Network (EGN), die riesige Peer-to-Peer (P2P)-Schicht, die Tausende von Diensten vom Ethereum-Mainnet bis hin zu unzähligen anderen Projekten unterstützt, wurde genau auf dieser Idee aufgebaut[cite: 4, 25]. Die Theorie war einfach: Ein massives, gemischtes Netzwerk, in dem jeder denselben Raum teilt, würde die Knotenerkennung verbessern und das Ökosystem widerstandsfähiger gegen Angriffe machen[cite: 34, 35].

Eine kritische Forschungsarbeit mit dem Titel „A Place for Everyone vs Everyone in its Place: Measuring and Attacking the Ethereum Global Network“ stellt diese grundlegende Überzeugung jedoch infrage. Die Studie zeigt, dass diese „Platz für alle“-Architektur, anstatt eine Stärke zu sein, schwerwiegende Ineffizienzen und alarmierende Sicherheitslücken mit sich bringt, die Dienste mit einer kollektiven Marktkapitalisierung von über 500 Milliarden US-Dollar beeinträchtigen könnten[cite: 6, 24].

Der Effizienz-Albtraum: Ein Ruf in der Menge​

Das Versprechen des EGN war, dass Knoten leicht Peers finden und sich mit ihnen verbinden könnten, die denselben Dienst anbieten[cite: 34]. Die Realität ist das genaue Gegenteil. Die Studie ergab, dass Knoten verzweifelt darum kämpfen, ihre Gegenstücke in dem riesigen, lauten Meer des EGN zu finden[cite: 8].

Die Ineffizienz ist erschreckend:

• Verschwendete Verbindungen: Über 75 % der Verbindungsversuche eines Knotens richten sich an Peers von völlig unterschiedlichen Diensten[cite: 8].
• Extreme Verbindungskosten: In einem erschreckenden Fall musste ein Knoten durchschnittlich 45.908 Verbindungsversuche unternehmen, nur um einen einzigen gültigen Nachbarn zu finden[cite: 9]. Dies steht in starkem Kontrast zu Bitcoins geschätzter Erfolgsquote von eins zu vier[cite: 54].
• Ein Rückschritt: Das neuere Discovery-Protokoll Discv5, das eine Verbesserung darstellen sollte, schneidet sogar noch schlechter ab. In einem 12-Stunden-Test stellten Knoten, die Discv5 verwendeten, drei oder weniger Verbindungen her, hauptsächlich weil ein entscheidender „Themen-Erkennungsmechanismus“ zur Ankündigung von Diensten in allen wichtigen Clients noch nicht implementiert ist[cite: 57, 59].

Das Kernproblem ist, dass die überwiegende Mehrheit der Knoten im EGN Routing-Tabellen (ihre „Adressbücher“) mit irrelevanten Peers gefüllt hat. Die Forschung ergab, dass die meisten Discv4-Knoten weniger als 5 % gleichartiger Peers in ihren DHTs (Distributed Hash Tables) pflegen[cite: 44].

Die Sicherheitsillusion: Ein verwundbarer Gigant​

Die zweite Säule des Arguments „größer ist besser“ war die Sicherheit – dass die schiere Größe des EGN den Einfluss eines Angreifers verwässern würde[cite: 35]. Die Arbeit widerlegt diese Annahme, indem sie einen DHT-Verschmutzungsangriff simuliert, einen grundlegenden Angriff, bei dem bösartige Knoten die Adressbücher des Netzwerks mit ihren eigenen Einträgen überfluten[cite: 61, 62].

Die Ergebnisse zeigen, dass die gemischte Natur des EGN keine Verteidigung, sondern eine kritische Schwachstelle ist[cite: 10, 65]:

• Verheerend effektiv: Mit nur 300 bösartigen Knoten (weniger als 0,3 % des Netzwerks) kann ein Angreifer das Netzwerk so effektiv verschmutzen, dass die Erfolgsraten der Verbindungen für die meisten Dienste auf unter 1 % sinken[cite: 11, 63].
• Massenisolation: Nach nur 24 Stunden konnte dieser kleine Angriff das Netzwerk erfolgreich partitionieren und Tausende von ehrlichen Knoten von ihren Diensten isolieren[cite: 11, 64].
• Design, kein Fehler: Diese Schwachstelle ist nicht auf einen Fehler zurückzuführen, sondern eine inhärente Konsequenz der gemischten Architektur[cite: 65]. Als derselbe Angriff auf separate, dedizierte Netzwerke für jeden Dienst simuliert wurde, erwies er sich als „weitgehend ineffektiv“, da die Routing-Tabellen sauber waren und nur relevante Peers enthielten[cite: 66].

Der Weg nach vorn: „Jeder an seinem Platz“​

Die Forschung kommt zu dem Schluss, dass die gemischte Architektur des EGN schädlich ist, insbesondere für kleinere Dienste, die in dieser ineffizienten und unsicheren Umgebung zu Kollateralschäden werden[cite: 37]. Die Lösung besteht nicht darin, das globale Netzwerk aufzugeben, sondern es besser zu organisieren, indem man von „einem Platz für alle“ zu „jeder an seinem Platz“ übergeht[cite: 522].

Die Arbeit schlägt zwei Schlüssellösungen vor:

1. Dienstspezifische DHTs: Vorschreiben, dass alle Knoten ihre Dienstinformationen direkt in ihren Ethereum Node Record (ENR) aufnehmen[cite: 490, 491]. Diese einfache Änderung würde es Knoten ermöglichen, gleichartige Peers zu filtern und zu priorisieren, wodurch die Entdeckungseffizienz und Sicherheit dramatisch verbessert wird, ohne die Dezentralisierung zu opfern[cite: 495].
2. Zuverlässigere Bootnodes: Die Simulationen hoben die kritische Rolle von Bootnodes als letzte Verteidigungslinie gegen Netzwerkpartitionierung hervor[cite: 496]. Die Arbeit empfiehlt, dass Dienste die Anzahl ihrer Bootnodes erhöhen und diese so konfigurieren, dass sie die Speicherung gleichartiger Peers priorisieren, wodurch ein widerstandsfähiges Rückgrat für die Netzwerk-Wiederherstellung geschaffen wird[cite: 499].

Für Entwickler und die Gesundheit des gesamten Ökosystems sind diese Erkenntnisse ein entscheidender Weckruf. Eine robuste und effiziente P2P-Schicht ist das Fundament jedes dezentralen Dienstes. Durch die Implementierung dieser vorgeschlagenen Korrekturen kann die Community auf ein besser organisiertes, sichereres und wirklich globales Netzwerk hinarbeiten, das für alle funktioniert.