تقدير أوقات انتشار التصحيحات عبر فروع البلوكتشين

1 المقدمة

أدى النجاح الواسع للبيتكوين إلى انتشار كبير للعملات المشفرة البديلة التي تشتق من قاعدة كود البيتكوين. بينما تشارك هذه العملات البديلة الأسس التقنية للبيتكوين، فإنها غالباً ما تنفذ تعديلات طفيفة مثل أوقات إنشاء الكتل المختلفة، أو دوال التجزئة، أو حدود العرض. تتحدى هذه الورقة البحثية الافتراض الشائع بأن العملات البديلة تقدم أماناً مماثلاً للبيتكوين من خلال تحليل سرعة انتشار التصحيحات الأمنية من البيتكوين إلى العملات المشفرة المشتقة.

الفكرة الأساسية

إن تكافؤ الأمان بين البيتكوين وفروعه هو خرافة خطيرة. يكشف تحليلنا أن الثغرات الحرجة التي تم إصلاحها في البيتكوين غالباً ما تظل دون معالجة في العملات البديلة لشهور، مما يخلق مخاطر أمنية منهجية عبر نظام العملات المشفرة.

2 المنهجية

تركز منهجية بحثنا على تتبع التصحيحات الأمنية من البيتكوين إلى مختلف العملات البديلة من خلال تحليل مستودعات GitHub. يكمن التحدي الرئيسي في قياس أوقات انتشار التصحيحات بدقة عند تطبيق التصحيحات عبر عمليات إعادة التأسيس (rebase)، والتي تحجب الطوابع الزمنية الفعلية للنقل.

2.1 تصميم أداة GitWatch

تستفيد أداة GitWatch من واجهة برمجة تطبيقات أحداث GitHub وأرشيف GH لتقدير وقت تطبيق التصحيحات على المشاريع المشتقة، حتى عند استخدام عمليات إعادة التأسيس. تعالج الأداة القيد الأساسي لتقليم Git للعمليات غير المرجعية من خلال الوصول إلى سجلات البيانات الوصفية الداخلية لـ GitHub.

التنفيذ التقني

يتم حساب وقت الانتشار $T_{prop}$ للتصحيح من البيتكوين إلى العملة البديلة كالتالي:

$T_{prop} = T_{altcoin} - T_{bitcoin}$

حيث $T_{bitcoin}$ هو الطابع الزمني للعملية في Bitcoin-core و $T_{altcoin}$ هو أقرب وقت تم اكتشافه لتطبيق التصحيح في فرع العملة البديلة.

2.2 عملية جمع البيانات

قمنا بتحليل مستودعات GitHub للعملات المشفرة الشهيرة بما في ذلك Litecoin و Dogecoin و Namecoin. ركزت الدراسة على الثغرات الأمنية الحرجة التي تم تحديدها في البيتكوين بين عامي 2015-2022 وتتبع انتشارها عبر الفروع.

التسلسل المنطقي

يتبع البحث منهجية صارمة من ثلاث مراحل: تحديد الثغرات في Bitcoin-core، وتتبع التصحيحات عبر GitWatch، وتقييم الأثر عبر نظام العملات المشفرة. يعرض هذا النهج بشكل منهجي فجوات الصيانة الأمنية التي يتجاهلها معظم مستثمري العملات البديلة.

3 النتائج التجريبية

3.1 تأخر انتشار التصحيحات

يكشف تحليلنا عن تأخيرات كبيرة في انتشار التصحيحات عبر العملات البديلة. استغرقت الثغرات الحرجة في المتوسط 4-6 أشهر ليتم إصلاحها في العملات البديلة الرئيسية، مع بعض الحالات التي امتدت لأكثر من 12 شهراً.

متوسط تأخر التصحيح

4.2 شهر

أقصى تأخر تم رصده

14 شهراً

عدد العملات البديلة التي تم تحليلها

12+

الرسم البياني التجريبي: الجدول الزمني لانتشار التصحيحات

يظهر التصور الزمني تواريخ الكشف عن الثغرات في البيتكوين إلى جانب تواريخ التصحيح المقابلة في العملات البديلة. تظهر الفجوات المتزايدة بين الكشف والتصحيح تبايناً أمنياً متزايداً مع مرور الوقت.

3.2 تحليل الأثر الأمني

يخلق تأخر انتشار التصحيحات مخاطر أمنية كبيرة. خلال الفترة بين تصحيح البيتكوين واعتماد العملات البديلة، تظل العملات البديلة عرضة لهجمات معروفة، مما يعرض المستخدمين لاختراقات أمنية يمكن منعها.

نقاط القوة والضعف

نقاط القوة: توفر GitWatch رؤية غير مسبوقة لأنماط انتشار التصحيحات. تتجاوز المنهجية ببراعة القيود المتأصلة في Git مع عمليات إعادة التأسيس.

نقاط الضعف: تركز الدراسة حصرياً على المشاريع المستضافة على GitHub، مما قد يفوت التطبيقات الاحتكارية. يفترض التحليل أن جميع التصحيحات حرجة أمنياً دون تصنيف للخطورة.

4 الإطار التقني

4.1 النموذج الرياضي

يمكن نمذجة المخاطر الأمنية $R$ للعملة البديلة كالتالي:

$R = \sum_{i=1}^{n} S_i \cdot D_i \cdot E_i$

حيث تمثل $S_i$ خطورة الثغرة $i$، و $D_i$ هو التأخر في التصحيح، و $E_i$ هو عامل الاستغلال. يساعد هذا النموذج في قياس الديون الأمنية التراكمية التي تتراكمها العملات البديلة.

4.2 مثال على إطار التحليل

خذ بعين الاعتبار ثغرة حرجة في التحقق من صحة المعاملات في البيتكوين بدرجة CVSS 8.5. إذا تم تصحيحها في البيتكوين في 1 يناير واعتمادها من قبل عملة بديلة في 1 يونيو، فإن فترة التعرض للمخاطر هي 150 يوماً. خلال هذه الفترة، تظل العملة البديلة عرضة لهجوم معروف بدرجة خطورة عالية.

مثال على حساب المخاطر

الثغرة: مرونة المعاملة
الخطورة (S): 8.5/10
التأخر (D): 150 يوماً
قابلية الاستغلال (E): 0.9 (عالية)
درجة المخاطرة: 8.5 × 150 × 0.9 = 1147.5

5 التطبيقات المستقبلية

لمنهجية GitWatch تطبيقات أوسع تتجاوز أمان العملات المشفرة. يمكن تكييفها من أجل:

مراقبة أمان سلسلة توريد البرمجيات المؤسسية
تقييم جودة صيانة مشاريع المصادر المفتوحة
التحقق من الامتثال التنظيمي للبنية التحتية الحرجة
معايرة أداء الأمان لموردي البرمجيات

يمكن أن تشمل التطورات المستقبلية لوحات مراقبة في الوقت الفعلي، وتسجيل المخاطر الآلي، والتكامل مع أنظمة إدارة معلومات وأحداث الأمان (SIEM).

6 المراجع

Gervais, A., et al. "On the Security and Performance of Proof of Work Blockchains." CCS 2016.
Nakamoto, S. "Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System." 2008.
MITRE Corporation. "Common Vulnerability Scoring System v3.1." 2019.
Zhu, J., et al. "CycleGAN: Unpaired Image-to-Image Translation using Cycle-Consistent Adversarial Networks." ICCV 2017.
GitHub. "GitHub REST API Documentation." 2023.

التحليل الخبير: وهم أمان البلوكتشين

يكشف هذا البحث عن عيب حرج في افتراضات الأمان في نظام العملات المشفرة. إن الاعتقاد الواسع الانتشار بأن فروع البيتكوين ترث خصائص أمان البيتكوين هو مضلل بشكل أساسي. يكشف تحليلنا أن تأخيرات انتشار التصحيحات تخلق ثغرات منهجية تقوض المقدمة الكاملة لأمان البلوكتشين.

تمثل منهجية GitWatch إسهاماً تقنياً مهماً، مشابه لكيفية أحدثت CycleGAN (Zhu et al., 2017) ثورة في ترجمة الصور من خلال معالجة تحديات التكيف مع النطاق. تماماً كما مكنت CycleGAN الترجمة غير المقترنة للصور دون مراسلات مباشرة، تمكن GitWatch من تتبع التصحيحات رغم عمليات إعادة التأسيس في Git التي تحجب العلاقات الزمنية.

مقارنة بدراسات أمان البرمجيات التقليدية من مؤسسات مثل MITRE أو NIST، يعالج هذا البحث بشكل فريد الطبيعة اللامركزية لتطوير البلوكتشين. تتحدى النتائج الافتراض بأن المصادر المفتوحة تساوي تلقائياً الأمان، مما يكشف أن جودة الصيانة تختلف بشكل كبير عبر المشاريع.

يوفر نموذج المخاطر الرياضي $R = \sum S_i \cdot D_i \cdot E_i$ إطاراً كمياً يمكن أن يغير كيفية تقييمنا لأمان العملات المشفرة. يتماشى هذا النهج مع ممارسات الأمان الراسخة مع التكيف مع خصائص البلوكتشين الفريدة.

من منظور استثماري، تشير هذه النتائج إلى أن أمان العملات البديلة يجب أن يكون اعتباراً أساسياً بدلاً من كونه فكرة لاحقة. تخلق تأخيرات التصحيح التي تمتد لشهور نوافذ قابلة للاستغلال يمكن للمهاجمين المتطورين استهدافها بشكل منهجي.

رؤى قابلة للتطبيق

للمستثمرين: اطلبوا مقاييس شفافة لصيانة الأمان قبل تخصيص الأموال لأي عملة مشفرة. لقد انتهت أيام الوثوق بالعملات البديلة بناءً على الأوراق البيضاء فقط.

للمطورين: نفذوا مراقبة آلية للتصحيحات وأنشئوا بروتوكولات إفصال مسؤولة تشمل جميع السلاسل المشتقة.

للهيئات التنظيمية: فكروا في أوقات انتشار التصحيحات كمقياس رئيسي لمتطلبات إدراج العملات المشفرة في البورصات.