加密货币：企业如何降低勒索软件攻击的风险？

• 勒索软件团伙手段日益复杂，目前正把矛头对准加密货币中的薄弱环节。

• 勒索软件攻击之所以得名，是因为背后的黑客会加密关键数据，并索要赎金以换取数据解密。

• 目前没有万无一失的方法可防范勒索软件攻击，但企业可以采取一些措施来降低风险。

2023年5月，达拉斯市政府遭遇勒索软件攻击，运作受到严重干扰。勒索软件攻击之所以得名，是因为背后的黑客会加密关键数据，并索要赎金以换取数据解密。

此次达拉斯遭袭事件导致听证会、审判和陪审团职责被迫暂停，并最终关闭达拉斯市政法院大楼。此次事件还对更广泛的警务活动产生了间接影响，警力资源紧张，影响了例如夏季青少年项目等服务的提供。犯罪分子威胁将公布敏感数据，包括个人信息、法庭案件、囚犯身份及政府文件。

人们可能会认为，一次导致广泛且长期扰乱的城市政府及警察部门遭袭事件理应成为头条新闻。但如今勒索软件攻击已十分普遍、司空见惯，大多数事件几乎不引起任何关注。一个显著的例外发生在2023年5月和6月，当时黑客利用了Moveit文件传输应用程序中的一个漏洞，导致全球数百家机构的数据被盗。该事件之所以登上头条，或许是因为受害者知名度较高，据报道包括英国航空公司、英国广播公司（BBC）以及英国药店连锁店Boots。

根据一项近期调查显示，勒索软件赎金在过去一年内几乎翻了一番，达到150万美元（120万英镑），收入最高的机构最有可能向攻击者支付赎金。英国网络安全公司Sophos发现，平均勒索软件赎金较前一年的81.2万美元有所上升。2023年英国机构的平均支付金额甚至高于全球平均水平，达210万美元。

与此同时，2022年英国国家网络安全中心（NCSC）发布了新指引，敦促各机构加强防御，以应对与乌克兰冲突相关的、可能出现更多国家支持的网络攻击的担忧。此前乌克兰发生了一系列网络攻击，据怀疑俄罗斯参与其中，莫斯科方面否认相关指控。

事实上，全球范围内每周都有政府、学校、医院、企业和慈善机构遭受攻击。这些攻击造成了重大的经济和社会成本。它们既可能影响小企业，也可能波及大型企业，对相关受害者可能造成毁灭性打击。

勒索软件如今已被广泛认为是对现代社会的重大威胁与挑战。

十年前，它还只是一种理论上的可能性和小众威胁。其迅速演变、助长犯罪并造成难以估量的损失，理应引起高度关注。勒索软件的“商业模式”日益复杂化，例如在恶意软件攻击途径、谈判策略以及犯罪组织本身的结构方面都有所进步。

可以预见，犯罪分子将持续调整其策略，并在未来多年造成广泛破坏。因此，我们必须研究勒索软件威胁并预先应对这些手段，以减轻长期威胁——这正是我们研究团队正在做的工作。

全球勒索软件损失成本预测——来源：Cyber Security Ventures

Image: Alpesh Bhudia，CC BY-ND

多年来，我们的研究一直致力于预先应对这一不断演变的威胁，探索勒索软件犯罪分子可用来勒索受害者的新策略。目的是提前预警，并保持领先，同时不披露可能被犯罪分子利用的具体细节。在我们最新研究中（该研究已经过同行评审，并将作为可用性、可靠性与安全性国际会议（ARES）的一部分发表），我们发现了一种利用加密货币漏洞的新型威胁。

什么是勒索软件？

在不同语境下，勒索软件的含义可能存在细微差别。1996年，哥伦比亚大学的Adam Young与Mordechai“Moti”Yung描述了勒索软件攻击的基本形式如下：

犯罪分子突破受害者的网络安全防线（方式包括钓鱼邮件，或利用内部人员/不法员工）。一旦突破防线，犯罪分子便部署勒索软件。其主要功能是使用私钥（可理解为一长串字符）加密受害者的文件，使受害者无法访问其文件。攻击的第三阶段此时开始，即犯罪分子就私钥索要赎金。

残酷的现实是，许多受害者会支付赎金，赎金金额可能高达数百万美元。

基于勒索软件的这一基本特征，可以区分不同类型的攻击。一个极端是“低级别”攻击，其中文件未被加密，或犯罪分子并未试图勒索赎金。而另一个极端是，攻击者竭力最大化破坏并勒索赎金。

WannaCry勒索软件攻击发生于2017年5月，即为此类例子。该攻击与朝鲜政府有关，并未真正试图向受害者勒索赎金。尽管如此，它仍在全球范围内造成了广泛破坏，包括英国国家医疗服务体系（NHS），一些网络安全风险建模机构甚至表示，全球经济损失高达数十亿美元。

在此案例中很难判断动机，但总体而言，政治意图或攻击者的简单失误，可能导致其未能有效实现通过勒索获取价值。

我们的研究关注勒索软件攻击的第二个极端，即犯罪分子试图向受害者勒索钱财。这并不排除政治动机。事实上，有证据表明主要勒索软件团伙与俄罗斯国家之间存在联系。我们可以通过观察在谈判上投入的精力、支持或促成赎金支付的意愿，以及洗钱服务的存在与否，来判断勒索软件攻击受经济利益驱动的程度。通过投资于便利赎金支付及其兑换为法定货币的工具和服务，攻击者释放出其经济动机的信号。

攻击的影响

正如对达拉斯市政府的攻击所示，勒索软件攻击的经济和社会影响可能多样且严重。

高影响力的勒索软件攻击，例如2021年5月针对Colonial Oil的攻击导致美国一条主要燃油管道停运，显然对重要服务的连续性构成危险。

2023年1月，英国发生了一起勒索软件针对皇家邮政的攻击，导致其国际投递服务暂停。服务水平耗时一个多月才恢复正常。此次攻击对皇家邮政的收入和声誉造成了重大直接影响。但或许更为重要的是，它影响了所有依赖该服务的小企业和民众。

2021年5月，爱尔兰国家医疗服务体系遭受勒索软件攻击。此次事件影响了患者护理的各个方面，大量预约被取消。Taoiseach（爱尔兰总理）Micheál Martin表示：“这是对医疗服务的骇人攻击，但从根本上说，是针对患者和爱尔兰公众的攻击。”据报道，敏感数据也遭到泄露。此次攻击的经济影响可能高达1亿欧元。然而，这尚未计入受扰乱影响的患者和医护人员所承受的健康与心理影响。

除医疗服务外，教育领域也一直是重点目标。例如，2023年1月，英国吉尔福德一所学校遭受攻击，犯罪分子威胁将公布包括保护性报告在内的敏感数据以及有关弱势儿童的信息。

攻击时间的选择也旨在最大化破坏。例如，2023年6月，针对英国多切斯特的一所学校的攻击导致该校在主要考试期间无法使用电子邮件或访问相关服务。这可能对儿童的福祉和学业成绩产生深远影响。

这些例子绝非详尽无遗。例如，许多攻击直接针对规模太小、不引人注意的企业和慈善机构。就业务中断、声誉受损以及面对攻击后果所承受的心理代价而言，攻击对小企业的影响可能是毁灭性的。例如，一项2021年的调查发现，遭受勒索软件攻击的英国企业中有34%随后停业。而且，许多仍在运营的企业仍不得不裁员。

始于软盘

勒索软件的起源通常可追溯到1980年代的AIDS或PC Cyborg木马病毒。在该案例中，将软盘插入电脑的受害者会发现其文件随后被加密，并被要求支付赎金。软盘被分发给与会者及对特定会议感兴趣的人，他们在试图访问软盘以完成调查时，反而感染了木马。受感染计算机上的文件使用存储在每台目标机器本地的密钥进行加密。原则上，受害者可以使用该密钥恢复对其文件的访问。然而，受害者可能并不知道可以这样做，因为即使是现在，大多数个人电脑用户对密码学的技术知识也并不普及。

最终，执法部门将这些软盘追溯至一位哈佛培养的进化生物学家Joseph Popp，他当时正在从事AIDS研究。他被逮捕并被控多项敲诈勒索罪名，部分人认为他是勒索软件的发明者。没有人确切知道是什么促使Popp做出这些行为。

AIDS木马勒索软件激活后屏幕上显示的信息。Image: 维基百科

许多早期版本的勒索软件是相当基础的加密系统，存在诸多问题，例如犯罪分子试图对受害者隐藏的密钥信息很容易被找到。这也是勒索软件真正走向成熟的原因之一，即2013年的CryptoLocker攻击以及2014年。

CryptoLocker是首个在技术上较为健全、被大规模传播的勒索软件攻击病毒。数千名受害者的文件被无法被逆向工程的勒索软件加密。加密所用的私钥由攻击者掌握，没有私钥，受害者无法恢复对其文件的访问。该软件索要约300至600美元的赎金，据估计犯罪分子侥幸获取约300万美元。CryptoLocker最终于2014年在多国执法机构联合行动后被关闭。

CryptoLocker在证明犯罪分子可以从勒索软件中获取巨额收益方面具有关键意义。此后，新变种和新类型大量涌现，犯罪分子所采用的策略也发生了显著演变。

现成工具与双重勒索

一个重要发展是勒索软件即服务（ransomware-as-a-service）的出现。这是指暗网上的一类市场，犯罪分子可以借此获取并使用“现成的”勒索软件，无需高深的计算机技能，而勒索软件提供方则从利润中抽成。

研究表明，暗网是互联网的“无监管的蛮荒西部”，也是犯罪分子交流、交换非法商品和服务的安全避风港。暗网易于访问，借助匿名化技术和数字货币，那里形成了一个蓬勃发展的全球黑色经济。据欧盟执法机构称，仅2019年前九个月，那里的交易额就达到约10亿美元。

随着勒索软件即服务（RaaS）的出现，有抱负的网络犯罪分子在成本和技能两方面的门槛都降低了。

在RaaS模式下，专业知识由开发恶意软件的供应商提供，而攻击者本身可能技术水平相对较低。这也起到了分散风险的作用——对使用勒索软件的网络犯罪分子的逮捕不再威胁整个供应链，使其他团伙发起的攻击得以继续。

我们还看到，攻击方式已从CryptoLocker那样的大规模钓鱼攻击（该攻击影响了超过25万个系统）转向更具针对性的攻击。这意味着越来越多的攻击聚焦于拥有足够收入以支付高额赎金的机构。跨国机构、律师事务所、学校、大学、医院和医疗服务提供者都已成为主要目标，许多小型和微型企业及慈善机构也不例外。

勒索软件近期的一个新发展是双重勒索威胁，例如Netwalker、REvil/Sodinokibi等。这是指犯罪分子不仅加密文件，还通过复制文件的方式窃取数据。随后，他们有可能泄露或公布可能敏感且重要的信息。

2020年就发生过这样一个例子：一家最大的软件公司之一Software AG遭受了一种双重勒索型勒索软件攻击，名为Clop。据报道，攻击者索要了高达2000万美元（约1570万英镑）的异常高额赎金，但Software AG拒绝支付。这导致攻击者在暗网上公开了该公司的机密数据。这为犯罪分子提供了两种筹码：既可以勒索解密文件所需的私钥，也可以勒索以阻止敏感数据被公布。

双重勒索以有趣的方式改变了勒索软件的商业模式。具体而言，在标准勒索软件中，如果支付赎金可以获得解密私钥，且受害者无法通过其他方式访问文件，那么受害者便有相对直接的动机支付赎金。受害者“只”需要相信网络犯罪分子会交出密钥，并且该密钥能够生效。

盗贼之间的“信义”？

然而，就数据外泄而言，受害者支付赎金后究竟能得到什么回报，就不那么明显了。犯罪分子仍然掌握着敏感数据，并且随时可以将其公开。他们甚至可能要求受害者再次支付赎金，以换取不公开这些文件。

因此，要使数据外泄成为一种可行的商业策略，犯罪分子需要建立起一种可信的声誉，即“信守”赎金支付承诺。这在一定程度上导致了一个常态化的勒索软件生态系统。

例如，赎金谈判人员是私营承包商，在某些情况下，根据网络保险协议的要求，他们需提供处理勒索软件相关危机情境的专业知识。在受托的情况下，他们会促成经协商达成的赎金支付。在这一生态系统中，一些勒索软件犯罪团伙已形成了一种声誉：若支付赎金，便不会公开数据（或至少会推迟公开）。

更一般地说，对犯罪分子而言，加密、解密或外泄文件通常是一项困难且成本高昂的任务。直接删除文件，然后声称文件已被加密或外泄并索要赎金，要简单得多。然而，如果受害者怀疑自己无法取回解密密钥或加密数据，他们便不会支付赎金。而那些支付了赎金却一无所获的人，可能会披露这一事实。这很可能会损害攻击者的“声誉”，并降低未来获得赎金支付的可能性。简而言之，在勒索和赎金攻击的世界里，“讲信用”才有利可图。

因此，在不到十年的时间里，勒索软件威胁已大幅演变，从规模相对较小的CryptoLocker，发展成为一项价值数百万美元的业务，涉及有组织的犯罪团伙和复杂的策略。自2020年起，勒索软件事件及由此造成的损失似乎又增长了一个数量级。勒索软件已经大到无法忽视，如今已成为各国政府和执法部门的一大担忧。

加密货币勒索威胁

尽管勒索软件已造成巨大破坏，但随着犯罪分子开发出新的勒索技术，这一威胁必然会进一步演变。如前所述，我们在过去十年的集体研究中，一个核心主题是尝试预判犯罪分子可能采用的策略，从而抢先一步。

我们的研究目前重点关注下一代勒索软件，我们认为其中将包括以加密货币为目标的变种，以及其中所使用的“共识机制”。

共识机制是指在去中心化计算机网络中，用于达成一致、建立信任并确保安全的任何方法（通常为算法）。

下一个目标可能是加密货币。Image: Shutterstock/sundaemorning

具体而言，加密货币越来越多地采用所谓的“权益证明”共识机制，即投资者质押大量资金以验证加密交易。这些质押资金很容易受到勒索软件犯罪分子的勒索威胁。

加密货币依赖去中心化区块链，该区块链提供使用该货币所进行的所有交易的透明记录。区块链由点对点网络而非中央机构（如传统货币的情形）维护。原则上，区块链中包含的交易记录不可篡改、可验证，并安全地分布于整个网络之中，使用户能够完全拥有交易数据并对其保持完全可见。区块链的这些特性依赖于安全且不可操纵的“共识机制”，即网络中的独立节点“批准”或“同意”哪些交易应被添加到区块链中。

迄今为止，比特币等加密货币一直依赖所谓的“工作量证明”共识机制，即交易的授权需要求解复杂的数学问题（即“工作”）。从长远来看，这种方式是不可持续的，因为它会导致重复劳动和可避免的大规模能源消耗。

现在正逐步成为现实的替代方案是“权益证明”共识机制。在此机制下，交易由已质押资金的验证者批准，验证者因验证交易而获得经济奖励。低效的“工作”被金融质押所取代。虽然这解决了能源问题，但也意味着大量质押资金将参与加密交易的验证。

以太坊

这些质押资金的存在，为部分权益证明加密货币带来了新的威胁。我们已将注意力集中于以太坊，这是一种去中心化加密货币，它建立了一个点对点网络，用以安全地执行和验证被称为智能合约的应用程序代码。

以太坊由以太币（ETH）代币驱动，用户通过这些智能合约彼此进行交易。以太坊项目由维塔利克·布特林于2013年联合创立，旨在克服比特币的缺陷。2022年9月15日，合并使以太坊网络从工作量证明转向权益证明，使其成为最早的知名权益证明加密货币之一。

以太坊的权益证明共识机制依赖“验证者”来批准交易。要设立一个验证者，最低需质押32 ETH，目前约合60,000美元（约43,000英镑）。验证者根据以太坊规则运行验证者节点，即可从其质押中获得经济回报。在撰写本文时，约有85万个验证者。

人们对“质押”式验证方案寄予厚望，但黑客必然会研究如何渗透该系统。

在我们这项由以太坊基金会资助的项目中，我们确定了勒索软件团伙可能利用新的权益证明机制进行勒索的方式。

削减

我们发现，攻击者可能通过一种称为“削减”的过程来利用验证者。验证者因遵守规则而获得奖励，但对于被认定有恶意行为的验证者，则会处以经济处罚。处罚的基本目的，是防止对去中心化区块链的利用。

处罚分为两种形式，其中最严厉的是削减。削减针对的是不应无意中发生、且可能危及区块链的行为，例如提议向区块链添加相互冲突的区块，或试图篡改历史。

削减处罚相当严厉，验证者将损失大量质押资金，至少为1 ETH。在最极端的情况下，验证者甚至可能损失全部质押资金（32 ETH）。验证者还将被强制退出，不得再担任验证者。简而言之，如果验证者遭到削减，将面临重大经济后果。

为执行操作，验证者被分配了唯一的签名密钥，这些密钥本质上向网络证明了其身份。假设犯罪分子获取了签名密钥呢？那么，他们便可以要挟受害者支付赎金。

流程图，展示了针对以太坊等权益证明验证者的勒索攻击会变得多么复杂

Image: Alpesh Bhudia, CC BY-ND

“智能合约”

除非有保证犯罪分子不会拿走他们的钱而不归还或不释放密钥，否则受害者可能不愿支付赎金。毕竟，有什么能阻止犯罪分子再索要一次赎金呢？

我们发现的一种解决方案——这要追溯到一个事实：勒索软件实际上已发展成为犯罪分子经营的一种生意，而他们希望证明自己拥有“诚信”的声誉——便是智能合约。

这一自动化合约可以这样编写：只有双方都“信守”各自的约定，该流程才会生效。因此，受害者可以支付赎金，并确信这将化解直接的勒索威胁。这在以太坊上是可以实现的，因为所有必要步骤都可以在区块链上公开查看——存入、发出退出指令、未发生削减，以及质押资金的返还。

在功能上，这些智能合约是一种托管系统，即在满足事先约定的条件之前，资金可以被暂存。例如，如果犯罪分子在验证者完全退出之前强制执行削减，合约将确保赎金金额退还给受害者。然而，此类合约容易被滥用，攻击者编写的合约也无法保证可信。合约有可能以完全可信的方式实现自动化，但我们尚未观察到此类行为和系统的出现。

质押池威胁

如果犯罪分子能够获取验证者签名密钥，这种“付款即退出”的策略便是勒索受害者的有效手段。

那么，此类勒索软件攻击会给以太坊造成多大损失？如果单个验证者遭到入侵，削减处罚——也就是最高赎金要求——约为1 ETH，合约价值约为1,800美元（约1,400英镑）。因此，犯罪分子若想获取更大金额，就需要以负责管理大量验证者的机构或质押池为目标。

请记住，鉴于个人投资者的进入成本较高，以太坊上的大多数验证工作将通过“质押池”进行，多名投资者可在池中共同质押资金。

具体来看，Lido是以太坊上最大的质押池，拥有约127,000个验证者，占质押总额的18%；Coinbase位居第二，拥有40,000个验证者，占质押总额的6%。总计有21个质押池运营着超过1,000个验证者。这些质押池中的任何一个都负责管理数千万美元的质押资金，因此可能的赎金要求也可能高达数百万美元。

权益证明共识机制尚显年轻，我们无法断定对质押池的勒索是否会真正成为现实。但勒索软件演变的总体规律表明，犯罪分子往往倾向于采用能够促使受害者付款并增加其非法收益的策略。

投资者和质押池运营者缓解我们已识别的勒索威胁，最直接的方式是保护其签名密钥。如果犯罪分子无法获取签名密钥，威胁便不复存在。如果犯罪分子只能获取部分密钥（适用于拥有多个验证者的运营者），那么该威胁可能无法获利。

因此，质押池需要采取措施保护签名密钥。这将涉及一系列行动，包括：对验证者进行分区，使单次泄露仅影响一小部分；加强网络安全以防止入侵；建立健全的内部流程，以限制员工泄露签名密钥的内部威胁。

黑客获取密钥后会发生什么？Image: Shutterstock/Andrii Yalanskyi

以太坊等加密货币的质押池市场竞争激烈。质押池数量众多，所提供的服务大体相似，并通过价格竞争吸引投资者。这些竞争压力以及降低成本的需要，可能导致安全措施相对松懈。因此，部分质押池可能会成为犯罪分子相对容易下手的目标。

归根结底，这一问题只能通过监管、提高认识，以及质押池投资者要求高水平安全保障以保护其质押资金来解决。

遗憾的是，勒索软件的历史表明，只有出现高调的攻击事件，这一威胁才会被足够重视。值得思考的是，一旦质押池遭受重大入侵，将会产生怎样的后果。质押池的声誉想必会受到严重损害，因此其在竞争激烈的市场中的生存能力也将存疑。此类攻击还可能对该货币的声誉产生影响。

在最严重的情况下，这可能导致一种货币崩溃。2022年的FTX事件就曾发生过这种情况，在另一起黑客攻击之后，其连锁反应波及全球经济。

长期存在

在未来数年，甚至数十年内，勒索软件都将是一项挑战。

一种可能的未来图景是，勒索软件将成为正常经济生活的一部分，各机构将面临持续的攻击威胁，而这些诈骗背后的网络犯罪团伙大多匿名，几乎不会承担任何后果。

为防止此类负面后果，我们需要提高对该威胁的认识。这样，投资者便能就选择哪些质押池和货币进行投资做出更明智的决策。此外，形成一个由众多质押池构成的市场也是明智之举，而非由少数大型质押池主导的市场，因为这有助于使货币免受可能的攻击影响。

除加密货币外，事前预防还涉及在各个方面加强网络安全投入，从员工培训，到支持事件报告的组织文化。同时还包括投资于恢复方案，例如有效的备份、内部专业能力、保险以及经过充分检验的应急预案。

遗憾的是，许多机构的网络安全实践并未如人们所期望的那样改善，这为网络犯罪分子敞开了大门。归根结底，如果我们要对抗下一代勒索软件攻击者，每个人都需要更好地隐藏和保护其数字密钥及敏感信息。