暗号資産取引所のアーキテクチャとセキュリティ

by coincheck

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©2023 Coincheck Inc. 10 一定の条件に従ってひとつまたは複数の取引をまとめたものをブロッと呼称し、連続した次のブロッに前のブロッのハッシュ値が記録されることによって複数のブロッがひとつのデータベースとなる技術ブロックチェーン概要ブロックチェーンとは Block1 Header Block2 Header Block3 Header 前のブロッのハッシュ値前のブロッのハッシュ値前のブロッのハッシュ値

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©2023 Coincheck Inc. 11 一言で「ブロッチェーン」と言っても、実際にはいくつものブロッを生成する仕組みと異なるチェーンとがあるブロッを生成・承認する仕組み（コンセンサスアルゴリズム）としては代表的なものとして、Proof of Work と Proof of Stake があり、どちらを採用しているかは、各チェーンによって異なるブロックチェーン概要具体的な実装・採用している暗号技術はチェーンによってさまざま Proof of Work Proof of Stake

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©2023 Coincheck Inc. 12 ブロックチェーン概要コンセンサスアルゴリズムの種類 ● Proof of Work ○ マイニンによって追加されるブロッが特定の条件を満たすことで新しいブロッが承認される ● Proof of Stake ○ 一定量以上の暗号資産をステーする（賭ける）ことによってステーした人の中からランダムにブロッを生成することができる人が選ばれる ● Proof of Consensus ○ あらかじめ選ばれた一部の者のみがブロッの承認ができるその他にも Proof of Importance や Delegated Proof of Stake など様々なコンセンサスアルゴリズムがある

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©2023 Coincheck Inc. 18 暗号資産取引所のアーキテクチャ何故オフチェーンなのか ● ビットコインを例にすると、約10分で1ブロッが生成され、理論上は1秒間に7トランザションが処理できる ○ これはCoincheck単独ではなくビットコインネットワーの全て取引が対象 ● 一方Coincheckサービス内だけでも取引量（約定）は秒間で60件以上ある ● 全ての取引をブロッチェーン上に書き込むのは間に合わないため、アドレス間の暗号資産の移転のみブロッチェーン上に書き込み、サービス内での取引はDBに書き込む

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©2023 Coincheck Inc. ● ノードとは各チェーンで他人が運用しているノードと同期して最新のブロッチェーンのブロッデータを取得したり、自社の発行したトランザションを他のノードにブロードキャストするソフトウェア ● 他の取引所等のアドレスから自社のアドレスへの入金を検知してユーザの残高に反映させたりするブロッチェーンの同期トランザションのブロードキャスト 20 暗号資産取引所のアーキテクチャノードの運用と暗号資産の署名周りは各チェーン特有の知識を求められる

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©2023 Coincheck Inc. 21 暗号資産取引所のアーキテクチャノードの運用と暗号資産の署名周りは各チェーン特有の知識を求められる ● ブロッチェーンと言ってもトランザションやブロッのデータ構造は各チェーンによって異なる ● 暗号資産の署名やブロッチェーン上の入出金を検知してユーザの残高に反映させるには、各チェーンのブロッやトランザションのデータ構造を理解してどのユーザ宛の入金なのかを正しく判定すると共に、自社から他のアドレスへ送金する際も正確なトランザションを構築しなければならない

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©2023 Coincheck Inc. 27 暗号資産取引所のセキュリティチェーン・トークンのセキュリティブロッチェーンもソフトウェアなので、ソフトウェアとしてのバや脆弱性は潜在する実際、ブロッチェーン上に実装されたアプリーションにバがあったため秘密鍵がなくても暗号資産が流出してしまった例はあり、こうしたースは取引所がいくらセキュリティ対策をしても意味がない出典: https://xtech.nikkei.com/it/atcl/column/14/377135/062000008/

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©2023 Coincheck Inc. 29 暗号資産取引所のセキュリティコーポレートセキュリティブロッチェーン特有のセキュリティ対策をやる前に通常のコーポレートITのセキュリティ対策もやる必要がある ● 端末へのAV/EDR製品の導入によるマルウェア感染の検知 ● CASB製品を用いた通信内容のモニタリン ● MDMを用いた端末のセキュリティポリシーの適用 ● IDaaSを用いた認証/認可のポリシーの適用 ● 社内システムの管理者権限の運用ルールの策定

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©2023 Coincheck Inc. 30 暗号資産取引所のセキュリティ暗号資産取引所への攻撃に関する多数のレポートで、攻撃者がシステムへ侵入する糸口としてソーシャルハッキンやスピアフィッシンを用いた手法が多い出典: https://www.npa.go.jp/cyber/pdf/R041014_cyber_alert.pdf 出典: https://www.sentinelone.com/blog/lazarus-operation-interception-targets-m acos-users-dreaming-of-jobs-in-crypto/ コーポレートセキュリティ

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©2023 Coincheck Inc. 33 暗号資産取引所のセキュリティ秘密鍵が守れていれば安全か？ ● 暗号資産取引所のセキュリティの話になるとトランザションの署名に使用する秘密鍵の管理に関する話が多数である ● では、本当に秘密鍵さえ守れていれば安全なのか？ ● 秘密鍵を盗まなくても暗号資産を盗むことが可能な攻撃シナリオを想定し、脆弱性の対策や管理、アーキテチャレベルでセキュリティ対策を考える必要があることを紹介するここからは、Coincheckのシステム構成を前提とせずに、暗号資産取引所で攻撃シナリオを考えた場合の話になる

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©2023 Coincheck Inc. 34 暗号資産取引所のセキュリティオフチェーンの場合はユーザーの残高はDBで管理しているのでDBを改ざんすれば大量の暗号資産を引き出すことも可能なので脆弱性の管理や対策も重要 Exploit DB改ざん UserA 10BTC UserB（攻撃者のアカウント） 99999999BTC 大量引き出し秘密鍵が守れていれば安全か？ビットコインの総発行枚数は2100万枚だけど・・・

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©2023 Coincheck Inc. 35 暗号資産取引所のセキュリティ署名システムがアプリーションサーバが発行したトランザションをそのまま署名してブロードキャストするような仕組みだった場合、アプリーションサーバを乗っ取ることができれば不正なトランザションを発行して署名リエストを送ることが可能署名システムで署名する際やブロードキャストする前に署名リエストの内容が不正なものでないかチェッする機能が必要 Exploit 不正なトランザションの発行ブロードキャスト署名システム秘密鍵が守れていれば安全か？

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©2023 Coincheck Inc. 36 暗号資産取引所のセキュリティ攻撃者がサービスのネットワー内に侵入し、不正なProxyサーバを建てて通信内容を中継可能かつ通信内容が平文だった場合は、署名リエストやトランザションデータの内容を改ざんして送金先アドレスや送金する量を改ざんできるので通信の暗号化や前述と同様に署名する前やブロードキャストする前に不正なものでないかチェッする機能が重要トランザションデータ・署名リエストの改ざんブロードキャスト署名システム不正なProxyサーバ秘密鍵が守れていれば安全か？

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©2023 Coincheck Inc. 署名ネットワー DMZ 37 暗号資産取引所のセキュリティアプリーションサーバと署名システムが同一ネットワー上にある場合、攻撃者はアプリーションサーバを経由して署名システムへ攻撃が可能なのでアプリーションサーバと署名システムはネットワーを分けることも重要そうした場合はどうやってユーザの送金リエストを署名サーバに伝えるか考える必要がある Exploit 署名システム秘密鍵が守れていれば安全か？ブロードキャスト

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©2023 Coincheck Inc. 41 暗号資産取引所のセキュリティマルチシグネチャにしていれば安全か？異なるOS、異なるアプリーションにすればいいかと言われると運用コストが・・・ ● 異なるOS ● 異なるアプリーション ● 異なるソースコード ● 構成管理 ● パッチ適用 ● EOL ● メンテナンス正解はなく、各社のソフトウェアエンジニアの数や質によって自分達にとって最適な解を考えなければならない

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©2023 Coincheck Inc. 42 暗号資産取引所のセキュリティコールドウォレット、ホットウォレット暗号資産交換業者に関する内閣府令　第二十七条3項1号暗号資産交換業者が自己で管理する場合　暗号資産交換業の利用者の暗号資産を移転するために必要な情報を、常時インターネットに接続していない電子機器、電磁的記録媒体その他の記録媒体（文書その他の物を含む。）に記録して管理する方法その他これと同等の技術的安全管理措置を講じて管理する方法コールドウォレットホットウォレット出典: https://elaws.e-gov.go.jp/document?lawid=429M60000002007

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©2023 Coincheck Inc. 43 暗号資産取引所のセキュリティ ColdWalletから暗号資産を移転する場合の運用も考えなければならない CGTF（Cryptoassets Governance Task Force）のモデルをベースとして考えた場合に ● 誰（部署、役職）が移転指示を出したり実際の署名作業を行うのか。その際に移転する暗号資産やその数量、送金先のアドレスの正しさはどのようにして担保されているのか ● 署名する際に生の秘密鍵に触れる、もしくは閲覧できてしまうのか ● 署名されたトランザションが移転指示の内容と一致するものであることをどのタイミンで検証して、その正しさを担保するのか ● etc… 出典:https://cgtf.github.io/publications/20220323/custodiandocument_ver3.pdf

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©2023 Coincheck Inc. 48 まとめ ● ブロッチェーン、と一言で言っても実際の仕様や実装は各チェーンで異なる ● オンチェーン、オフチェーンといった仕組みがありほとんどの取引所がオフチェーンの仕組みを採用している ● 秘密鍵の奪取だけが暗号資産の流出リスではない、それ以外のセキュリティ対策もしっかり考える必要がある ● コールドウォレットも移転のプロセス、オペレーションまでの全体を考えなければならない ● システム的なセキュリティだけでなくフィッシン対策やDDoS攻撃対策などユーザーの保護や安定稼働にも取り組む必要がある