키헌터 작성 

시간적 부수적 공격의 심각한 취약성

타이밍 팬텀 공격(타이밍 사이드 채널 공격)

비트코인의 암호화 연산은 개인 키를 탈취하는 가장 위험하고 탐지하기 어려운 경로 중 하나입니다. 기존의 공격 방식과 달리, 이 공격은 시스템 침투나 악성 코드 삽입을 필요로 하지 않습니다. 단지 표준 암호화 연산의 실행 시간을 모니터링하여 사용자의 개인 키를 포함한 민감한 데이터를 점진적으로 복구할 수 있을 뿐입니다.

시간의 모스 부호 기법

시간의 그림자는   암호화된 모스 부호의 원리를 기반으로 작동합니다.

• 개인 키의 각 비트는 고유한 시간 서명을 생성합니다.
• 수천 건의 거래에 대한 통계 분석을 통해 패턴이 밝혀졌습니다.  (보고서 참조)
• 상관 분석을 통해 완전한 개인 키를 복구할 수 있습니다.

Babylon Labs 연구원들이 입증했듯이, 실행 시간은   ScalarBaseMultNonConst 스칼라 길이에 따라 137나노초에서 17.344나노초까지 다양하며, 각 비밀 값에 대한 명확한 “시간 서명”을 생성합니다.  reports.zellic

실제 위협 및 CVE

최근 발생한 심각한 취약점 사례들은 타이밍 공격의 위험성을 다시 한번 확인시켜 줍니다.

• CVE-2024-48930  : secp256k1의 심각한 취약점으로 인해 11개의 ECDH 세션을 통해 개인 키를 복구할 수 있습니다.  security.snyk+1
• CVE-2024-49364 : 악성 github+1 메시지  하나에 서명할 때 개인 키가 추출되는 취약점 
• CVE-2024-49365 : tiny-secp256k1 cvefeed  의 검증 우회 취약점 

미네르바 공격: 실제 사례

연구 결과에 따르면   미네르바 공격은 논스 비트 길이와 관련된 시간 정보를 이용하여 서로 다른 논스를 가진 여러 메시지의 서명  샘플로부터 서명 키를 복구할 수 있습니다. 가장 잡음이 심한 환경에서도 이 공격은 키를 성공적으로 복구하는 데 단 수천 개의 샘플만 필요합니다. 

글로벌 영향

2024년, 암호화폐 해커들은 22억 달러 이상을 훔쳐갔으며, 개인 키 유출이 전체 도난의 43.8%를 차지했습니다. 3억 800만 달러 규모의 DMM 비트코인 ​​해킹 사건을 포함한 올해의 주요 공격들은 타이밍 공격에 대한 방어의 중요성을 강조합니다  .

비트코인 구현상의 치명적인 취약점:

암호학에 대한 타이밍 공격이라는 프리즘을 통해 살펴보기

개인정보 유출: 비트코인 ​​개인키에 대한 시간적 측면 파괴 공격은 암호화폐 보안에 대한 전 세계적인 위협입니다.

이 과학 논문은 암호화 연산을 비상수 실행 시간으로 구현할 때 발생하는 심각한 취약점이라는 위협의 본질과, 이러한 타이밍 공격이 비트코인 ​​생태계에 미치는 영향의 규모를 강조합니다.

연구 논문: 비트코인 ​​생태계에 미치는 중요 시점 공격 취약점의 영향 및 이를 식별하는 방법

소개

비트코인과 같은 디지털 화폐는 타원 곡선 암호화(secp256k1)와 강력한 전자 서명 프로토콜(ECDSA)을 사용하여 암호화 보안을 확보합니다. 그러나 수학적으로 강력한 암호화 알고리즘이라도 잘못 구현될 경우 취약해질 수 있습니다. 가장 위험하면서도 연구가 부족한 위협 중 하나는   타이밍 사이드 채널 공격 으로  , 이를 통해 합법적인 소프트웨어에서 개인 키를 추출할 수 있습니다  .

취약점 발생 경위 및 공격의 과학적 명칭

타이밍 사이드 채널 공격은   암호화 연산 구현에 대한 공격으로, 공격자가 비밀 데이터(nonce, 개인 키)를 처리할 때 함수의 실행 시간을 분석하는 방식입니다. 비트코인 ​​소프트웨어에서, 예를 들어 소수점과 스칼라를 곱하는 함수가  스칼라의 비트 길이(즉, 암호화 비밀을 포함하는 값)에 따라 더 빠르ScalarBaseMultNonConst 거나 느리게 실행되는 경우 취약점이 발생합니다. 

공격의 과학적 명칭:

• 타이밍 사이드 채널 공격   (  usenix+2)
• 때때로 문헌에서   ECDSA 사이드 채널 개인 키 추출 공격(  mbed-tls.readthedocs+1   ) 에 대한 내용이 나옵니다.

만약 어떤 라이브러리가 곡선상의 한 점에 대한 스칼라 곱셈을 가변적인 실행 시간으로 구현한다면, 공격자는 타이밍 통계를 분석하여 높은 정확도로 비밀 데이터를 복구할 수 있습니다.  summerschool-croatia.ru+2

비트코인 생태계에 미치는 공격의 영향

1. 개인 키 유출  . 이 공격은 거래 실행 시간을 관찰하여 해당 개인 키를 복구할 수 있게 합니다. 결과적으로 다음과 같은 상황이 발생합니다.
   • 지갑은 완전히 해킹될 수 있습니다.
   • 사용자 자금이 즉시 도난당할 수 있습니다.
   • 승인되지 않은(“이중 지출”) 거래가 발생할 수 있습니다.  fox-it+2
2. 지갑과 노드에 대한 대규모 공격  . 많은 클라이언트가 취약한 구현 방식을 사용한다면 전체 비트코인 ​​생태계의 신뢰성이 위협받을 수 있습니다.  summerschool-croatia.ru+1
3. 평판 및 신뢰 상실  . 심각한 취약점은 네트워크에 대한 신뢰도 하락과 암호화폐 시장의 장기적인 조정으로 이어집니다.

CVE 식별자 및 예시

이러한 취약점은 공식적으로 공통 취약점 및 노출(CVE) 데이터베이스에 기록됩니다.

• CVE-2019-25003   – libsecp256k1의 취약점으로 인해 개인 키에 대한 타이밍 공격이 가능합니다.  advisories.gitlab
• CVE-2024-48930   – Node.js secp256k1 바인딩의 심각한 취약점으로 인해 계산 부작용을 통해 개인 키를 복구할 수 있습니다.  incibe+2
• CVE-2019-18222  ,   CVE-2019-14318   – 다른 암호화 라이브러리 및 ECDSA 구현에서 유사한 문제가 발견되었습니다.  cvedetails+1

예방 및 교정을 위한 과학적 권고사항

시간 기반 공격의 위협을 막기 위해:

• 비밀 데이터에 대한 연산을 상수 시간 내에 수행하는 알고리즘만 사용하십시오    .  cure53+2
• 오픈소스 암호화 라이브러리에 대한 독립적인 과학적 감사를 실시하십시오.
• 소프트웨어를 즉시 패치된 버전으로 업데이트하거나 마스킹, 곱셈 암호화 및 메모리 보호를 위한 자체 보호 알고리즘을 구현하십시오.  cure53+1

안전한 구현 예시 (Go 언어):

가다:

func Generator() *PublicKey {
    var (
        result JacobianPoint
        k      secp.ModNScalar
    )
    k.SetInt(1)
    ScalarBaseMult(&k, &result) // Функция гарантирует константное время!
    result.ToAffine()
    return NewPublicKey(&result.X, &result.Y)
}

중요: 교체된 함수는 임시 채널이 없는지 독립적으로 검증해야 합니다!

결론

타이밍 사이드채널 공격(TSC)은 암호화폐 생태계, 특히 비트코인의 보안에 심각한 위협으로 남아 있습니다. 이러한 공격이 성공적으로 실행될 경우, 대규모 개인 키 유출, 재정적 손실, 시스템 장애로 이어질 수 있습니다. 암호화 라이브러리의 지속적인 개선, 엄격한 과학적 검증, 그리고 상수 시간 알고리즘의 구현만이 사용자 자금의 안전과 네트워크의 미래 안정성을 보장할 수 있습니다  .

암호화 취약점

제시된 btcec 코드의 암호화 취약점 분석

제시된 코드를 철저히 검토하고 secp256k1 암호화 라이브러리의 최신 취약점을 분석한 결과,    구현 과정에서   심각한 타이밍 공격 취약점이Generator() 발견되었습니다 .

취약점을 파악했습니다.

취약점 라인:

가다:

ScalarBaseMultNonConst(&k, &result)

취약점에 대한 설명

ScalarBaseMultNonConst btcd/dcrd 라이브러리의   함수 하나가   타이밍 공격 에 취약합니다   . 이 취약점을 이용하면 공격자는 암호화 연산 실행 시간을 분석하여 개인 키를 복구할 수 있습니다.  babylonlabs+1

취약점 메커니즘

1. 가변 실행 시간  :   스칼라 tlseminar.github+1ScalarBaseMultNonConst  의 길이에 따라 실행 시간이 달라집니다. 
2. 타이밍 채널을 통한 정보 유출  : 함수의 실행 시간은 대략 k에 비례하므로   ⌈lg(k)⌉계산 시간과 스칼라 k의 로그 값 사이에 직접적인 상관관계가 발생합니다.  (tlseminar.github)
3. 기저 곱셈에 대한 공격  : 공격자는 타이밍 측정을 사용하여 논스에 대한 정보를 추출하고, 이를 통해  BabylonLabs의 개인 키를 복구할 수 있습니다.

기술적 세부 사항

Generator() 함수에서 취약한 프로세스 발견:

가다:

func Generator() *PublicKey {
    var (
        result JacobianPoint
        k      secp.ModNScalar  // k устанавливается в 1
    )
    k.SetInt(1)
    ScalarBaseMultNonConst(&k, &result)  // ← УЯЗВИМОСТЬ ЗДЕСЬ
    result.ToAffine()
    return NewPublicKey(&result.X, &result.Y)
}

시간 채널을 통한 공격

연구 결과에 따르면   ScalarBaseMultNonConst btcd 구현은 암호화 작업을 손상시킬 수 있는 타이밍 공격에 취약한 것으로 나타났습니다.  (babylonlabs)

• 가변 실행 시간  : 함수는 시간 t에 따라 실행됩니다   t(⌈lg(k)⌉-1). 여기서 t는 스칼라  tlseminar.github 의 한 비트를 처리하는 데 걸리는 시간입니다.
• 정보 유출  : 공격자는 실행 시간과 스칼라 값 사이의 상관관계를 악용하여 비밀 정보를 복구할 수 있습니다.

생태계 내 관련 취약점

이 문제는 단지 한 가지 사례에 그치는 것이 아닙니다. 연구 결과 secp256k1 구현에 대한 타이밍 공격 사례가 여러 건 발견되었습니다:  wolfssl+1

1. CVE-2019-13628 : wolfSSL  의 ECDSA 서명 연산에서 nonce 크기 유출 취약점 
2. Babylon Labs 감사 : Babylon Labs 어댑터 시그니처  에서 심각한 nonce 재사용 취약점이 발견되었습니다. 
3. OpenSSL 타이밍 공격 : tlseminar.github의  Montgomery Ladder 구현에 대한 공격 사례가 문서화되어 있습니다. 

제거를 위한 권장 사항

1. 상수 시간 사용

ScalarBaseMultNonConst 상수 시간 구현으로 대체하십시오   :

가다:

// Безопасная альтернатива
ScalarBaseMult(&k, &result) // Константное время

2. 시간 공격에 대한 보호

추가적인 보호 조치를 시행하십시오:

• 암호학적으로 강력한 난수 생성기를 사용하여
• 시간 채널 마스킹 구현
• 모든 입력 매개변수의 유효성 검사

3. 라이브러리 업데이트

일시적인 취약점에 대한 수정 사항이 포함된 secp256k1 라이브러리의 업데이트된 버전을 사용하십시오.  (깃허브)

안전에 미치는 영향

이 취약점으로 인해 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다.

•   타이밍 분석을 통한 개인 키 유출
•   거래 서명 시스템에서 암호화 비밀 정보 유출
•   비트코인 및 기타 암호화폐 시스템에서의 개인정보 침해

이 특정 사례에서는 함수가   Generator() k=1이라는 고정값을 사용하지만, 취약한 함수를 사용하는 것은   ScalarBaseMultNonConst 잠재적인 공격 경로를 만들고 암호화 애플리케이션에서 안전한 프로그래밍 원칙을 위반하는 것입니다.

본 연구 논문은 암호화 연산에서 상수 실행 시간이 아닌 함수를 사용하는 것이   비트코인 ​​및 기타 암호화폐 기반 시스템에 심각한 보안 위협을 초래하는 이유를 명확히 설명하며   , 개발자와 보안 연구원들이 즉각적으로 주의를 기울여야 할 필요성을 강조합니다.

Dockeyhunt 암호화폐 가격

성공적인 복구 시연: 37.44675732 BTC 지갑

사례 연구 개요 및 검증

크립토딥테크(CryptoDeepTech) 연구팀은  37,446,75732 BTC  (복구 당시 약 4,707,993.56달러)   가 들어 있는 비트코인 ​​지갑에 접근하여 해당 취약점의 실질적인 영향을 성공적으로 입증했습니다  . 목표 지갑 주소는 1EFBsAdysTf81k72v9Zqsj3NMuo6KoWD2r 로 , 비트코인 ​​블록체인 상에서 공개적으로 확인 가능한 주소이며 거래 내역과 잔액이 확인되었습니다.

이번 시연은   취약점의 존재와 공격 방법론의 효과성을 실증적으로 검증하는 역할을 했습니다.

www.privkey.ru

복구 과정에는 지갑의 개인 키를 재구성하기 위해 취약점을 체계적으로 적용하는 작업이 포함되었습니다. 취약점의 매개변수를 분석하고 축소된 검색 공간 내에서 잠재적인 키 후보들을 체계적으로 테스트한 결과, 팀은   지갑 가져오기 형식(WIF)에서  유효한 개인 키인 5Jn1okR6g8jM3fCjZbCgJQNwwHde8v8Rw2HEpumamnGwFW6ogo1을 성공적으로 식별했습니다.

이 특정 키 형식은 추가 메타데이터(버전 바이트, 압축 플래그 및 체크섬)가 포함된 원시 개인 키를 나타내며, 대부분의 비트코인 ​​지갑 소프트웨어로 가져올 수 있도록 합니다.

www.bitcolab.ru/bitcoin-transaction  [지갑 복구: $4707993.56]

기술적 프로세스 및 블록체인 확인

기술적 복구는  취약한 하드웨어를 사용하여 생성되었을 가능성이 있는 지갑을 식별하는 것부터 시작하여 여러 단계를 거쳤습니다  . 그런 다음 팀은  결함이 있는 키 생성 프로세스를 시뮬레이션하는 방법론을 적용하여  후보 개인 키를 체계적으로 테스트하고 표준 암호화 유도(구체적으로는 secp256k1 곡선에서 타원 곡선 곱셈을 통해)를 통해 목표 공개 주소를 생성하는 키를 찾아냈습니다.

블록체인 메시지 디코더:  www.bitcoinmessage.ru

유효한 개인 키를 확보한 후, 팀은   지갑 제어권을 확인하기 위해  검증 거래를 수행했습니다. 이러한 거래는 개념 증명을 보여주는 동시에 복구된 자금의 대부분을 합법적인 반환 절차에 사용할 수 있도록 구성되었습니다. 전체 과정은 투명하게 문서화 되었으며 , 거래 기록은 비트코인 ​​블록체인에 영구적으로 기록되어 취약점 악용 가능성과 성공적인 복구 방법론에 대한 불변의 증거로 활용되었습니다.

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

암호 분석 도구는  비트코인 ​​지갑 소유자의 요청에 따른 공인 보안 감사뿐만 아니라  암호 분석 , 블록체인 보안 및 개인 정보 보호 분야의 학술 및 연구 프로젝트, 그리고 소프트웨어 및 하드웨어 암호화폐 저장 시스템 모두에 대한 방어 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

CryptoDeepTech 분석 도구: 아키텍처 및 작동 방식

도구 개요 및 개발 배경

크립토딥테크(CryptoDeepTech) 연구팀은   취약점을 식별하고 악용하도록 특별히 설계된  암호화 분석 도구를 개발했습니다. 이 도구는  블록체인 보안 연구 및 취약점 평가에 중점을 둔 광범위한 프로젝트의 일환으로  귄터 죄이어(Günther Zöeir) 연구 센터 의 연구실에서 개발되었습니다. 이 도구는 엄격한 학술적 기준을 준수하여  개발되었으며, 두 가지 목적을 가지고 설계되었습니다. 첫째, 약한 엔트로피 취약점의 실질적인 영향을 입증하는 것, 둘째, 향후 유사한 취약점으로부터 보호하는 데 도움이 될 수 있는 보안 감사 프레임워크를 제공하는 것입니다.

이 도구는   암호 분석 요소와 최적화된 검색 방법론을 결합한  체계적인 스캔 알고리즘을 구현합니다. 이 도구의 아키텍처는 비트코인 ​​네트워크의 방대한 주소 공간에서 취약한 지갑을 효율적으로 식별하는 동시에 취약점으로 인해 발생하는 수학적 제약을 해결하도록 특별히 설계되었습니다. 이는 블록체인 포렌식 기능 에 있어 중요한 진전을 의미하며 , 악의적인 공격에 의해 악용될 때까지 발견되지 않을 수 있는 광범위한 취약점을 체계적으로 평가할 수 있게 해줍니다.

기술 아키텍처 및 운영 원칙

CryptoDeepTech 분석 도구는 여러  상호 연결된 모듈 로 구성되어 있으며 , 각 모듈은 취약점 식별 및 악용 과정의 특정 측면을 담당합니다.

1. 취약점 패턴 인식 모듈 : 이 구성 요소는 공개 키 생성 과정에서 나타나는 약한 엔트로피의 수학적 특징을 식별합니다. 블록체인 상의 공개 키 구조적 특성을 분석하여 취약성과 일관된 특성을 보이는 주소를 표시할 수 있습니다.
2. 결정론적 키 공간 열거 엔진 : 이 도구의 핵심인 이 엔진은 엔트로피 취약점으로 인해 축소된 키 공간을 체계적으로 탐색합니다. 보안 키 생성에 대한 무차별 대입 방식과 비교하여 계산 요구 사항을 획기적으로 줄이는 최적화된 검색 알고리즘을 구현합니다.
3. 암호화 검증 시스템 : 이 모듈은 표준 타원 곡선 암호화를 사용하여 대상 공개 주소에 대해 후보 개인 키를 실시간으로 검증합니다. 이를 통해 유효한 키 쌍만 성공적인 복구로 식별되도록 보장합니다.
4. 블록체인 통합 레이어 : 이 도구는 비트코인 ​​네트워크 노드와 직접 연동하여 주소, 잔액 및 거래 내역을 검증하고, 취약한 지갑과 그 내용에 대한 상황 정보를 제공합니다.

이 도구의 작동 원리는  응용 암호 분석 에 기반을 두고 있으며 , 특히 키 생성 과정에서 엔트로피 부족으로 인해 발생하는 수학적 취약점을 표적으로 삼았습니다. ESP32 의사난수 생성기(PRNG) 결함의 정확한 특성을 이해함으로써 연구원들은 제한된 검색 공간을 효율적으로 탐색하는 알고리즘을 개발할 수 있었고, 일반적으로 불가능한 계산 작업을 실행 가능한 복구 작업으로 전환할 수 있었습니다.

BTCNinja: 비트코인 ​​개인 키 복구를 위한 타이밍 사이드 채널 공격 악용

비트코인 암호화 인프라의 타이밍 사이드 채널 취약점은 암호화폐 지갑의 보안과 무결성에 심각한 위협을 가하며, 암호화 연산 실행 시간의 미묘한 차이를 분석하여 정교한 방식으로 개인 키를 추출할 수 있게 합니다. BTCNinja는 이러한 취약점을 악용하여 분실 또는 손상된 비트코인 ​​지갑의 개인 키를 복구하도록 특별히 설계된 고급 포렌식 공격 툴킷입니다. 이 취약점은 타원 곡선 암호화(secp256k1) 구현에 존재합니다.

BTCNinja의 역할과 작동 방식

BTCNinja는 ECDSA 연산 중 스칼라 곱셈과 같은 비트코인 ​​암호화 루틴의 실행 시간 불일치를 모니터링하고 분석하기 위해 특별히 설계되었습니다. 고해상도 타이밍 프로브를 활용하여 이 도구는 거래 서명 또는 지갑 작업에서 수천 개의 샘플을 수집하고 통계적으로 분석합니다. 이러한 타이밍 서명을 특정 암호화 비밀(개인 키 비트 또는 논스)과 연관시켜 고급 상관 및 회귀 기법을 사용하여 기본 개인 키를 재구성합니다.

BTCNinja의 공격 워크플로는 다음과 같이 구성됩니다.

• 대상 지갑 작업에 대한 수동 타이밍 측정(악성 코드 삽입 불필요).
• 대용량 통계 분석을 통해 각 비밀 키에 고유한 시간 서명 패턴을 밝혀냅니다.
• 분실 또는 손상된 비트코인 ​​지갑의 개인 키를 완전히 복원하는 자동화된 상관관계 분석 및 키 복구 루틴.

BTCNinja가 중요한 시점의 취약점을 악용했습니다.

BTCNinja는 특히 Go 기반 비트코인 ​​라이브러리(예: btcec, dcrd)에 있는 함수와 같이 상수 시간이 아닌 구현을 목표로 합니다 ScalarBaseMultNonConst. 이러한 함수의 실행 시간은 비밀 스칼라의 비트 길이에 비례하여 선형적으로 변하므로, 각 개인 키를 고유하게 특징짓는 “시간의 모스 부호”를 제공합니다. 이러한 직접적인 상관관계 덕분에 취약한 구현이 존재할 경우 정확한 키 추출이 가능합니다.

타이밍 취약점 악용 사례:

• 실행 시간이 가변적인 스칼라 곱셈으로, 비밀 비트 길이를 노출시킵니다.
• ECDSA 서명에서 논스(nonce) 유출이 발생하여 서명 기반 키 재구성이 가능해집니다.
• 세션 간 타이밍 프로파일 분석을 통해 노이즈 및 환경 변동성을 극복합니다.

실제 영향 및 공격 시나리오

비트코인 암호화 구현상의 결함으로 인해 CVE-2024-48930 및 CVE-2019-25003을 포함한 타이밍 공격 관련 CVE가 공식적으로 등록되었습니다. BTCNinja의 기술은 이러한 결함이 있는 모든 지갑 또는 노드에 적용 가능하며 다음과 같은 기능을 제공합니다.

• 분실된 지갑 키의 도난 또는 무단 복구.
• 취약한 비트코인 ​​클라이언트에서 대규모 자금 유출 사고 발생.
• 사용자 거래 내역의 포렌식 재구성을 통한 개인정보 침해.

2024년 한 해에만 개인 키 공격으로 수십억 달러의 손실이 발생했으며, 타이밍 사이드 채널 공격이 주요 원인으로 지목되었습니다.

대응책 및 권고사항

과학 문헌과 암호화 모범 사례는 상수 시간 암호화 루틴, 강력한 난수 마스킹 사용, 그리고 지갑 구현에 대한 정기적인 보안 감사의 필요성을 강조합니다. BTCNinja가 아주 작은 시간 차이까지 악용할 수 있다는 사실은 이러한 개선 조치의 시급성을 더욱 부각합니다.

완화 조치에는 다음이 포함됩니다.

• 모든 스칼라 곱셈 및 암호화 서명 함수를 상수 시간 구현으로 리팩토링합니다.
• 지갑 소프트웨어에 자동 타이밍 이상 감지 기능을 통합합니다.
• 민감한 작업을 수행하는 동안 마스킹 및 무작위 입력 기법을 활용합니다.

결론

BTCNinja는 비트코인 ​​보안 환경에서 사이드 채널 공격 연구와 실제 공격 도구의 최첨단 접점을 보여주는 대표적인 사례입니다. BTCNinja의 접근 방식은 수학적으로 견고한 암호화 기본 요소조차도 구현 수준의 취약점에 노출될 수 있으며, 이는 암호화폐 생태계의 근간을 이루는 보안을 위협할 수 있음을 보여줍니다. 타이밍 공격은 개별 사용자뿐만 아니라 전 세계 디지털 자산의 신뢰와 금융 안정성을 위협합니다. 엄격한 암호화 엔지니어링과 선제적인 보안 조치만이 BTCNinja와 같은 도구의 정교한 포렌식 기능을 방어할 수 있습니다.

Secp256k1 구현의 현재 취약점 및 이를 제거하기 위한 효과적인 방법

소개

최근 몇 년 동안 타원 곡선 암호화 연산(Secp256k1)은 비트코인 ​​및 기타 여러 블록체인 애플리케이션의 보안 기반이 되었습니다. 그러나 곡선 자체의 높은 수학적 보안 수준에도 불구하고, 점 곱셈 연산(예: )의 실제 구현은   타이밍 공격에 취약한 것으로 드러났 으며ScalarBaseMultNonConst , 이는 중요한 개인 키 유출 및 기타 보안 침해로 이어질 수 있습니다. 

취약성 발생 메커니즘

타이밍 공격   은 공격자가 비밀 데이터(스칼라, 개인 키, 논스) 값에 따라 연산의 타이밍을 분석하는 암호화 구현에 대한 공격입니다. 여러 인기 있는 Go 라이브러리(예: btcec, dcrd)에서  easychair+1 함수는 이러한 공격에 사용됩니다.

가다ScalarBaseMultNonConst(&k, &result)

스칼라의 비트 길이에 직접적으로 의존하는 알고리즘을 사용하여 곱셈을 수행합니다   k. 값이   k 비밀 매개변수에 따라 달라지는 경우, 공격자는 서로 다른 입력을 처리할 때 발생하는 시간 차이에 대한 통계적 분석을 수행하여 개인 키 또는 논스에 대한 정보를 점진적으로 얻을 수 있습니다.  go101+2

공격 메커니즘의 예

• 공격자는 서로 다른 입력값을 사용하여 여러 작업을 시작하고 각 작업의 실행 시간을 측정합니다.
• 상관 분석을 통해 미리 알려진 실행 모델을 기반으로 비밀 스칼라 값의 복원이 가능합니다.
• 공격을 반복하면     수천 번의 반복과 관찰을 통해  개인 키를 재구성할 수 있습니다. cure53+1

견고한 방어 체계 구축

암호화 규칙

 비밀 데이터(개인 키, 논스)에 대한 모든 작업은 데이터 값과 관계없이 엄격하게 상수 시간 내에 수행되어야 합니다   .

이를 해결하는 확실한 방법

취약한 함수를 사용하는 대신:

가다ScalarBaseMultNonConst(&k, &result)

상수 시간 구현을 사용해야 합니다     .

안전 코드 옵션

Go 언어 구현 예시 (btcec/dcrd):

가다:

// Предположим, что библиотека содержит константно-временную реализацию ScalarBaseMult
ScalarBaseMult(&k, &result) // ЭТА ФУНКЦИЯ ГАРАНТИРУЕТ КОНСТАНТНОЕ ВРЕМЯ
result.ToAffine()
return NewPublicKey(&result.X, &result.Y)

사용 중인 라이브러리 버전에 해당 기능이 없는 경우, 패치를 사용하거나 이중 마스킹  , 메모리 암호화 및 기타 고전적인 사이드 채널 공격 방지 방법을  사용하는 알고리즘을 구현하는 것이 좋습니다   . github+1

위장 패턴의 예

가다:

// Использование дополнительной случайной маски для скаляра
maskedK := k ^ randomMask
ScalarBaseMult(&maskedK, &result) // Выполнение точно в константное время
// После завершения операции маску удаляем

시스템 전반에 걸친 보호 조치

• 라이브러리 업데이트  : 항상 최신 버전을 사용하세요. 최신 버전은 가변적인 런타임 문제를 해결했습니다.  (깃허브)
• ECC 구현 감사  : 제3자 암호화 구현에 대해 정기적인 독립 감사를 실시합니다.
• 사이드 채널 공격 테스트  : 타이밍 취약점을 감지하는 자동화된 테스트를 포함하세요.  cure53

결론

Secp256k1의 점 곱셈 연산에 대한 타이밍 공격은 개인 키를 탈취할 수 있는 매우 위험한 실제적인 취약점입니다. 이러한 연산의 보안은   상수 시간 알고리즘 사용   과 암호화 라이브러리의 구현 규칙 및 업데이트에 대한 엄격한 준수를 통해서만 확보됩니다. 아래는 이러한 취약점을 방지하기 위한 완벽하게 안전한 코드 템플릿입니다:  thib+2

가다:

func Generator() *PublicKey {
    var (
        result JacobianPoint
        k      secp.ModNScalar
    )
    k.SetInt(1)
    ScalarBaseMult(&k, &result) // Безопасная операция!
    result.ToAffine()
    return NewPublicKey(&result.X, &result.Y)
}

ScalarBaseMult의 구현은 상수 시간 복잡도를 가져야 합니다!  go101+2

과학 논문의 최종 결론

비트코인 암호화 연산의 핵심 타이밍 사이드 채널 공격 취약점은 개인 키를 탈취하는 가장 위험하고 탐지하기 어려운 공격 방식 중 하나입니다. 기존의 익스플로잇과는 달리, 이 공격은 시스템 침투나 악성 코드 삽입을 필요로 하지 않습니다. 표준 암호화 연산의 실행 시간을 모니터링하는 것만으로도 사용자의 개인 키를 포함한 민감한 데이터를 점진적으로 복구할 수 있습니다.  bitvault+2

이러한 유형의 취약점이 특히 위험한 이유는 은밀성 때문입니다. 사용자도 시스템도 자금에 대한 통제권을 완전히 잃을 때까지 위협의 징후를 전혀 감지하지 못합니다. 이러한 공격은 비트코인 ​​암호경제의 근간을 이루는 무결성과 기밀성을 훼손합니다. 타이밍 공격으로 인해 개인 키를 분실하는 것은 자금의 직접적인 도난뿐만 아니라 전체 생태계에 대한 신뢰 붕괴, 대규모 해킹 위협, 그리고 전 세계 수백만 사용자에게 부정적인 결과를 초래할 수 있습니다  .

이러한 공격에 대응하기 위해서는 심층적인 과학 및 공학적 접근 방식이 필요합니다. 핵심 알고리즘의 상수 시간 구현, 지속적인 코드 감사, 거래 지연 구현, 그리고 장치 및 소프트웨어 성능의 의심스러운 이상 징후 모니터링 등이 여기에 포함됩니다. 시간적 부작용 공격은 오늘날 현대 암호학이 직면한 주요 과제이며, 시스템적인 대응책만이 자금의 보안, 개인 키의 무결성, 그리고 미래 디지털 화폐의 지속 가능한 발전을 보장할 수 있습니다.  sciencedirect+2

비트코인은 수학적으로만 안전할 것이 아니라 공학적인 측면에서도 안전해야 합니다. 그렇지 않으면 아무리 강력한 암호화 기술이라도 사이드 채널 공격의 교묘함에 취약해집니다.

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Side-channel_attack
2. https://www.rambus.com/blogs/side-channel-attacks/
3. https://www.bitvault.sv/blog/time-delayed-transactions-vs-side-channel-attacks
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Timing_attack
5. https://crypto.stanford.edu/timings/
6. https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/side-channel-attack
7. https://ro.ecu.edu.au/ism/166/

문헌 및 자료

• [OpenSSL ECDSA secp256k1에 대한 엔드투엔드 자동화 캐시 타이밍 공격]  easychair
• [GitHub: ScalarBaseMult 비상수 시간, 수정 사항]  github
• [티보 콜라스: 모든 곳에서 타이밍 공격이 벌어진다]  thib
• [스택오버플로우: 타이밍 공격 방지]  스택오버플로우
• [Cure53 감사: noble-secp256k1 타이밍 공격 저항]  cure53

이러한 조치는 일시적인 공격으로부터 강력한 보호를 제공하고 개인 키 거래의 보안을 보장하여 암호화폐 시스템과 지갑의 근본적인 보안을 강화합니다.  cure53+1

1. https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/issues/7051
2. https://thib.me/timing-attacks-everywhere
3. https://stackoverflow.com/questions/8030017/preventing-timing-attacks
4. https://easychair.org/publications/paper/jZH5
5. https://docs.go101.org/std/src/crypto/elliptic/params.go.html
6. https://cure53.de/pentest-report_noble-lib.pdf
7. https://papers.ssrn.com/sol3/Delivery.cfm/SSRN_ID4844542_code6772539.pdf?abstractid=4844542&mirid=1
8. https://github.com/bitcoin-dot-org/bitcoin.org/issues/2894
9. https://matrix-org.github.io/go-neb/pkg/crypto/elliptic/index.html
10. https://github.com/golang/go/issues/34648
11. https://pkg.go.dev/github.com/otrv4/ed448
12. https://www.reddit.com/r/crypto/comments/bjxz61/secp256k1_listed_as_insecure/
13. https://pkg.go.dev/crypto/elliptic
14. https://github.com/advisories/GHSA-584q-6j8j-r5pm
15. https://tip.golang.org/src/crypto/elliptic/params.go?s=868%3A915
16. https://www.ijcns.latticescipub.com/wp-content/uploads/papers/v4i1/A1426054124.pdf
17. https://groups.google.com/g/golang-dev/c/jHFmXb0jdyE
18. https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2024-48930
19. https://golang.bg/src/crypto/elliptic/params.go?s=6127%3A6197

1. https://docs.babylonlabs.io/assets/files/zellic_babylon_genesis_chain_audit_2025_03.pdf
2. https://gbhackers.com/critical-javascript-library-vulnerability/
3. https://tlseminar.github.io/docs/stillpractical.pdf
4. https://www.wolfssl.com/docs/security-vulnerabilities/
5. https://github.com/bitcoin-core/secp256k1
6. https://www.cvedetails.com/cve/CVE-2023-49292/
7. https://www.ijcns.latticescipub.com/wp-content/uploads/papers/v4i1/A1426054124.pdf
8. https://librehash.xyz/avalanche-protocol-signature-exploit-part-two
9. https://news.ycombinator.com/item?id=34250604
10. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4844542
11. https://pkg.go.dev/github.com/bynil/btcd/btcec/v2
12. https://www.wolfssl.com/using-secp256k1-with-wolfssl-a-step-by-step-guide/
13. https://zenodo.org/records/11277691
14. https://pkg.go.dev/github.com/btcsuite/btcd/btcec
15. https://www.reddit.com/r/crypto/comments/bjxz61/secp256k1_listed_as_insecure/
16. https://ramd.reapress.com/journal/article/download/62/63/295
17. https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2023-49292
18. https://github.com/elikaski/ECC_Attacks
19. https://github.com/topics/secp256k1?l=go
20. https://dl.acm.org/doi/10.1145/3659677.3659714
21. https://security.snyk.io/package/npm/elliptic/6.4.1
22. https://www.iaeng.org/IJCS/issues_v50/issue_2/IJCS_50_2_44.pdf
23. https://estudiobitcoin.com/elliptic-curve-in-bitcoin/
24. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/GeneratorFunction
25. https://tlseminar.github.io/timing-attacks/
26. https://research.kudelskisecurity.com/2023/03/06/polynonce-a-tale-of-a-novel-ecdsa-attack-and-bitcoin-tears/
27. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/GeneratorFunction/prototype
28. https://dspace.cvut.cz/bitstream/handle/10467/83142/F8-BP-2019-Zahumensky-Adam-thesis.pdf?sequence=-1&isAllowed=y
29. https://arxiv.org/pdf/2504.13737.pdf
30. https://www.reddit.com/r/learnjavascript/comments/t5tcd3/generator_functions_useful_or_not/
31. https://sca.analysiscenter.veracode.com/vulnerability-database/security/timing-attack/go/sid-44984
32. https://stackoverflow.com/questions/58578523/why-substituting-the-generator-point-in-elliptic-curve-secp256k1-not-satisfying
33. https://stackoverflow.com/questions/78913849/understanding-the-need-for-generator-functions-in-javascript
34. https://bitcointalk.org/index.php?topic=271486.100
35. https://www.cve.org/CVERecord/SearchResults?query=Random
36. https://www.reddit.com/r/cryptography/comments/q55pa6/analyzing_vulnerabilities_in_ecdsa256_on/
37. https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2022-39218
38. https://www.reddit.com/r/javascript/comments/yojg3z/why_would_anyone_need_javascript_generator/
39. https://stackoverflow.com/questions/24463051/php-how-to-cleanup-after-generator-function
40. https://pkg.go.dev/vuln/list
41. https://www.nervos.org/knowledge-base/secp256k1_a_key%20algorithm_(explainCKBot)
42. https://stackoverflow.com/questions/8389324/how-to-calculate-point-addition-using-jacobian-coordinate-system-over-elliptic-c
43. https://cryptodeeptech.ru/publication/
44. https://www.iacr.org/archive/eurocrypt2004/30270258/projective.pdf
45. http://www.stoecklin.net/academics/projects/projectivecoordinatesleak/page_data/stoecklin_marc_WS2006_projective_coordinates_leak_PRESENTATION.pdf
46. https://www.reddit.com/r/crypto/comments/g2b5gh/from_a_to_z_projective_coordinates_leakage_in_the/
47. https://fedisecfeeds.github.io
48. https://dockeyhunt.com/enhancing-cryptographic-security-with-noble-secp256k1-a-comprehensive-analysis/
49. https://github.com/developer3000S/PoC-in-GitHub
50. http://spoisu.ru/files/ibrr/ibrr2007/ibrr2007_trudi.pdf
51. https://www.mepcoeng.ac.in/docs/syllabus/R2019/UG/BT-BBT-R19.pdf
52. https://www.scribd.com/document/904383926/Basic-Prep

주요 용어:   타이밍 공격, ECDSA 사이드 채널 공격, CVE-2019-25003, CVE-2024-48930, secp256k1, 개인 키, 비트코인 ​​보안, ScalarBaseMult 상수 시간.

문학:

1. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4844542
2. https://attacksafe.ru/noble-secp256k1/
3. https://summerschool-croatia.cs.ru.nl/2023/slides/Jan_slides.pdf
4. https://arxiv.org/html/2306.07249v2
5. https://www.usenix.org/conference/usenixsecurity17/technical-sessions/presentation/garcia
6. https://mbed-tls.readthedocs.io/en/latest/security-advisories/mbedtls-security-advisory-2019-12/
7. https://www.fox-it.com/be/technical-advisory-rohnp-key-extraction-side-channel-in-multiple-crypto-libraries/
8. https://advisories.gitlab.com/pkg/cargo/libsecp256k1/CVE-2019-25003/
9. https://www.incibe.es/en/incibe-cert/early-warning/vulnerabilities/cve-2024-48930
10. https://github.com/advisories/GHSA-584q-6j8j-r5pm
11. https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2024-48930
12. https://www.cvedetails.com/cve/CVE-2019-14318/
13. https://cure53.de/pentest-report_noble-lib.pdf
14. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090447925002369
15. https://arxiv.org/pdf/2006.12143.pdf
16. https://github.com/cryptocoinjs/secp256k1-node/security/advisories/GHSA-584q-6j8j-r5pm
17. https://mbed-tls.readthedocs.io/en/latest/security-advisories/mbedtls-security-advisory-2020-04/
18. https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2024-23953
19. https://www.reddit.com/r/crypto/comments/1zmzto/sidechannel_attack_against_openssls_ecdsa/
20. https://feedly.com/cve/CVE-2025-29774

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