Wormhole (Kryptowährung)

Wormhole ist ein Interoperabilitätsprotokoll zum Versand von Nachrichten zwischen ansonsten getrennten Blockchain-Netzwerken. Anwendungen können diese Nachrichten für Tokenübertragungen, kettenübergreifende Governance, Datenübermittlung und andere Vorgänge verwenden. Wormhole ist selbst keine Blockchain; das Protokoll ist außerdem von W zu unterscheiden, dem 2024 für sein Governance-Ökosystem eingeführten Token.

Illustration of the Wormhole protocol bridging blockchains.

Der zentrale Sicherheitsmechanismus des Protokolls ist eine Gruppe unabhängiger Betreiber, die als Guardians bezeichnet werden. Sie beobachten von Wormhole-Contracts ausgegebene Nachrichten und signieren Bestätigungen, die Verifiable Action Approvals (VAAs) heißen. Eine Standard-VAA wird akzeptiert, nachdem 13 der 19 Guardians sie signiert haben. Dieses Modell beruht auf Schwellenwert-Bestätigungen und nicht auf einer neuen, von den verbundenen Blockchains gemeinsam verwendeten Konsensschicht.

Geschichte

Wormhole begann 2020 als Token-Bridge zwischen Ethereum und Solana. Das Projekt erhielt einen Teil seiner Fördermittel von der Solana Foundation. Später entwickelte es sich von dieser ursprünglichen Bridge zu einem allgemeinen Nachrichtenübertragungsprotokoll und einer Reihe darauf aufbauender Produkte.

Das ursprüngliche Bridge-Modell ist weiterhin ein Anwendungsfall von Wormhole, beschreibt aber nicht mehr das gesamte System. Das Protokoll kann von Anwendungen definierte Daten übertragen; der empfangende Anwendungs-Contract bestimmt, welche Aktion auf einer Ziel-Blockchain ausgeführt wird.

Architektur und Nachrichtenfluss

Eine grundlegende Wormhole-Nachricht durchläuft vier Phasen:

1. Ein Contract auf der Quell-Blockchain ruft deren Wormhole Core Contract auf, der die Nachricht in den Transaktionsprotokollen der Blockchain verzeichnet.
2. Die Guardians beobachten und signieren die Nachricht. Sobald der erforderliche Schwellenwert erreicht ist, werden ihre Signaturen und der Nachrichtentext zu einer VAA zusammengefasst.
3. Ein Relayer, eine Anwendung oder ein Benutzer ruft die VAA ab und übermittelt sie auf einer anderen Blockchain.
4. Ein empfangender Contract lässt die VAA von seinem lokalen Wormhole Core Contract prüfen, interpretiert anschließend die Nutzdaten und wendet die Regeln der Anwendung an.

Eine VAA enthält eine Kennung der ausgebenden Blockchain und des ausgebenden Contracts, eine Sequenznummer, eine Konsistenzstufe und von der Anwendung definierte Nutzdaten. Auf Protokollebene enthält sie kein Ziel, sodass dieselbe bestätigte Nachricht grundsätzlich auf mehr als einer Blockchain eingereicht werden kann. Eine empfangende Anwendung muss prüfen, ob eine VAA vom erwarteten Absender stammt und ihre Nutzdaten für die beabsichtigte Aktion gültig sind.

Relayer transportieren signierte Nachrichten; sie entscheiden nicht über deren Echtheit. Der empfangende Core Contract weist eine VAA ohne genügend gültige Guardian-Signaturen zurück. Ein Relayer kann die Verfügbarkeit dennoch beeinträchtigen, indem er eine Nachricht verzögert oder nicht zustellt.

Guardians und Finalität

Auf Blockchains mit vollständiger Beobachtung betreiben alle Guardians unabhängig voneinander Nodes und überwachen Ereignisse von Wormhole-Contracts. Auf delegiert beobachteten Blockchains überwacht eine festgelegte Teilgruppe die Quell-Blockchain und berichtet den übrigen Guardians. Die endgültige VAA erfordert weiterhin 13 Signaturen des kanonischen Guardian-Satzes mit 19 Mitgliedern; die delegierte Beobachtung führt jedoch zu einer zusätzlichen Vertrauensannahme je Blockchain, weil nicht jeder Unterzeichner diese Blockchain selbst beobachtet hat.

Guardians richten sich vor der Signatur nach einer für jede Nachricht ausgewählten Konsistenzstufe. Eine Nachricht, die vor starker Finalität erzeugt wurde, kann von einer späteren Reorganisation der Blockchain betroffen sein. Wormhole kann einer Nachricht daher keine stärkere Finalität verleihen, als Quell-Blockchain und gewählte Bestätigungsrichtlinie bieten.

Tokenübertragungen

Die Wormhole-Dokumentation unterscheidet zwei Ansätze für Tokenübertragungen. Wrapped Token Transfers (WTT), in Contracts und Software Development Kit als Token Bridge bezeichnet, verwendet in der Regel ein Lock-and-Mint-Modell. Ein Contract auf der Quell-Blockchain sperrt einen nativen Token oder verbrennt eine vorhandene Wrapped-Repräsentation. Die Guardians bestätigen das Ereignis; anschließend prägt der Ziel-Contract eine Wrapped-Repräsentation oder gibt den entsprechenden nativen Vermögenswert frei. Eine Rückübertragung kehrt den jeweils zutreffenden Vorgang um.

Native Token Transfers (NTT) ist ein Framework für Tokenemittenten, die native Repräsentationen auf mehreren Blockchains anbieten möchten. Ein Emittent kann Burn-and-Mint oder eine Hub-and-Spoke-Verwahrung einsetzen und zugleich die Kontrolle über Token-Contracts und Konfiguration behalten. NTT verlangt daher nicht, dass jede Zielrepräsentation ein von Wormhole kontrollierter Wrapped Token ist.

Beide Ansätze verwenden Wormhole-Nachrichten, können sich aber hinsichtlich Verwahrung, Aufrüstbarkeit, Ratenbegrenzung und Vertrauensannahmen gegenüber dem Emittenten unterscheiden. Eine VAA belegt, dass der Guardian-Schwellenwert eine Nachricht bestätigt hat; sie belegt weder den wirtschaftlichen Wert eines Tokens noch die Sicherheit einer eingebundenen Anwendung oder die Echtheit eines angezeigten Vermögenswertnamens.

Sicherheitsmodell

Die Standard-Prüfregel von Wormhole geht davon aus, dass weniger als 13 Guardians keine falsche Nachricht bestätigen werden. Sie hängt außerdem von der Korrektheit der Core Contracts und Anwendungs-Contracts, der Sicherheit der Guardian-Schlüssel, der Finalität der Quell-Blockchain und der Prüfung von Absendern und Nutzdaten durch die empfangende Anwendung ab. Bei delegierter Beobachtung kommen der Schwellenwert und das Verhalten der jeweiligen Beobachter-Teilgruppe als Annahmen hinzu.

Upgrades und Konfigurationsänderungen der Core Contracts wurden in der Vergangenheit durch von Guardians signierte Governance-Nachrichten autorisiert. Dasselbe Schwellenwertmodell kann den Guardian-Satz ändern, Contracts aktualisieren und die delegierte Beobachtung konfigurieren. Eine Beschreibung von Wormhole lediglich als dezentrale Bridge verschleiert daher wesentliche Governance- und Vertrauensgrenzen.

Wormhole ergänzte später Schutzmechanismen für Vermögensübertragungen. Der Global Accountant verfolgt den umlaufenden Bestand übertragener Vermögenswerte und blockiert Übertragungen, die seine Bilanzierungsinvariante verletzen würden. Der Governor überwacht den Wert, der unterstützte Blockchains verlässt, und kann Übertragungen verzögern, die konfigurierte Grenzwerte überschreiten. Diese Mechanismen dienen der gestaffelten Absicherung: Sie können bestimmte Fehler begrenzen oder verdächtige Abflüsse verlangsamen, beseitigen aber weder Contract-Fehler, Schlüsselkompromittierung, Governance-Risiken, Ausfälle der Quell-Blockchain noch Fehler in Anwendungen, die auf dem Protokoll aufbauen.

Exploit von 2022

Am 2. Februar 2022 nutzte ein Angreifer eine Schwachstelle in Wormholes Bridge-Implementierung auf Solana aus. Das Programm prüfte während der Signaturverifikation ein übergebenes Systemkonto nicht korrekt. Dadurch umging der Angreifer die erwartete Prüfung der Guardian-Signaturen und prägte auf Solana 120.000 Wormhole-Wrapped-ETH ohne entsprechende ETH-Einzahlung.

Der Angreifer übertrug 93.750 ETH nach Ethereum und behielt oder tauschte den Rest auf Solana. Die Vermögenswerte hatten zu diesem Zeitpunkt einen Wert von ungefähr 325 Millionen US-Dollar. Der Vorfall beruhte auf einer fehlerhaften Prüfung im Solana-seitigen Programm und nicht auf der Kompromittierung von 13 Guardian-Schlüsseln. Jump Crypto kaufte und stellte später 120.000 ETH bereit, um die Deckung der Bridge wiederherzustellen.

Der Vorfall verdeutlicht eine allgemeinere Einschränkung kettenübergreifender Systeme: Ein Ziel-Contract kann eine signierte oder scheinbar geprüfte Nachricht akzeptieren, wenn seine Prüfimplementierung fehlerhaft ist. Schwellenwert-Betreiber und Bilanzierungskontrollen können korrekten Code in keiner unterstützten Ausführungsumgebung ersetzen.

W-Token und Governance

Wormhole führte den Token W im April 2024 ein. Sein offengelegter Höchstbestand beträgt 10 Milliarden Token, von denen anfangs 1,8 Milliarden im Umlauf waren. W wurde als Solana-SPL-Token und als native ERC-20-Repräsentation auf mehreren EVM-Netzwerken ausgegeben, die über NTT miteinander verbunden sind.

W ist für Staking, Delegation und eine schrittweise Beteiligung an der Wormhole-Governance vorgesehen. Diese Rolle unterscheidet sich von der bestehenden Guardian-Governance der Core Contracts. Wormholes Tokenomics-Unterlagen beschreiben die schrittweise Übertragung weiterer Zuständigkeiten an die Governance der Tokeninhaber, während die aktuelle Protokolldokumentation für zentrale Upgrades und Konfiguration weiterhin eine Zustimmung der Guardians beschreibt. Der Besitz von W ist nicht erforderlich, um lediglich eine VAA weiterzuleiten oder eine Anwendung zu nutzen, die Wormhole integriert.

Unterstützte Netzwerke und betriebliche Grenzen

Die Netzwerkunterstützung ist ein Betriebszustand und keine dauerhafte Protokolleigenschaft. Wormhole hat sowohl Blockchains hinzugefügt als auch außer Betrieb genommen; eine Benutzeroberfläche kann eine Blockchain aus ihrer Liste entfernen, unabhängig davon, ob Contracts oder Relayer Dritter noch vorhanden sind. Benutzer und Integratoren benötigen daher aktuelle Dokumentation zu Contract-Adressen, Netzwerkunterstützung, Finalität und Anwendungen statt einer alten Liste von Blockchain-Namen.

Kettenübergreifende Vorgänge erfordern außerdem Transaktionen in mehr als einem Netzwerk. Gebühren, Abschlusszeit, Finalität, Tokenrepräsentation, Ratenbegrenzungen und Wiederherstellungsverfahren hängen von Quell- und Ziel-Blockchain, Übertragungsprodukt, Relayer und eingebundener Anwendung ab. Eine erfolgreiche Wormhole-Prüfung garantiert nicht, dass eine Route wirtschaftlich, liquide, umkehrbar oder für den Zweck eines Benutzers geeignet ist.