Cross-Chain Bridge

Eine Cross-Chain Bridge ist ein Protokoll, das Token oder Nachrichten zwischen zwei technisch unabhängigen Blockchains überträgt. Die Bridge sperrt oder verbrennt den Wert auf der Quellchain und gibt einen äquivalenten Wert auf der Zielchain aus. Wem eine Nutzerin dabei vertrauen muss, entscheidet das Sicherheitsmodell des jeweiligen Protokolls.

Jede Blockchain führt ihr eigenes Register und kann den Zustand einer anderen nicht direkt lesen. Ethereum erkennt keine Zahlung auf Solana, und Bitcoin erkennt weder die eine noch die andere. Bridges schliessen diese Lücke: Sie verbinden Layer-1-Netzwerke untereinander sowie Rollups und Sidechains mit ihrer jeweiligen Hauptchain. Dafür geben sie allerdings eine Zusage ab, die keine der beiden Seiten selbst prüfen kann, nämlich dass die Deckung auf der Gegenseite tatsächlich existiert.

Wie eine Cross-Chain Bridge Token überträgt

Die Grundform heisst Lock-and-Mint. Zunächst sendet die Nutzerin ihren Token an einen Verwahrvertrag auf der Quellchain, der ihn sperrt. Erst danach prägt die Bridge auf der Zielchain einen 1:1 gedeckten Wrapped Token. Beim Rücktausch läuft der Vorgang rückwärts: Die Bridge verbrennt den Wrapped Token und gibt das Original auf der Quellchain wieder frei. WBTC arbeitet nach diesem Muster, wobei BitGo das hinterlegte Bitcoin verwahrt. Insgesamt liegt der übertragene Wert damit in einem einzigen Vertrag auf der Quellchain.

Burn-and-Mint kommt hingegen ohne Verwahrvertrag aus. Das Protokoll verbrennt den Token auf der Quellchain und prägt die native Version desselben Assets auf der Zielchain neu. Es entsteht folglich kein separater Wrapped Token, sondern dasselbe Asset auf zwei Chains mit gemeinsamer Gesamtmenge. Circle setzt dieses Verfahren im Cross-Chain Transfer Protocol für USDC ein.

Die dritte Bauart verzichtet schliesslich ganz auf Sperren und Prägen. Liquidity-Pool-Bridges halten auf beiden Seiten vorfinanzierte Bestände. Die Nutzerin zahlt in den Pool der Quellchain ein und erhält die Gegenleistung sofort aus dem Pool der Zielchain. Das Protokoll gleicht die Bestände im Hintergrund aus. Der Unterschied ist jedoch nicht kosmetisch. Wer einen Wrapped Token hält, hat einen Anspruch gegen die Bridge, während der Tausch über einen Pool den dort vorfinanzierten Bestand liefert.

Wer bestätigt, dass die Übertragung stattgefunden hat?

Ob eine Cross-Chain Bridge sperrt, verbrennt oder aus einem Pool auszahlt, sagt wenig über ihre Sicherheit. Entscheidend ist die Verifikation, also die Frage, wer der Zielchain bestätigt, dass auf der Quellchain tatsächlich gesperrt oder verbrannt wurde. Im einfachsten Fall übernimmt das ein kleines Komitee benannter Signierer, dessen Multisig-Freigabe die Ausgabe auf der Zielchain auslöst. Solche föderierten Bridges verlagern das Risiko deshalb vollständig auf die Schlüsselverwaltung der Betreiber. Die Zielchain prüft nichts selbst.

Die Light-Client-Verifikation ersetzt das Komitee durch Kryptografie. Bei Cosmos IBC führt jede der beiden verbundenen Chains einen Light Client der jeweils anderen. Ein Relayer transportiert lediglich die kryptografischen Beweise zwischen ihnen. Die Zielchain prüft somit selbst, ob der Konsens der Quellchain den Vorgang bestätigt hat. Sie muss keinem externen Validator-Satz vertrauen. Der Aufwand ist vergleichsweise hoch, weil beide Seiten den Light Client der jeweils anderen betreiben müssen.

Optimistische Verifikation unterstellt zunächst die Korrektheit einer Übertragung, bis jemand sie anficht. Die nativen Bridges der Rollups Arbitrum und Optimism arbeiten so. Eine Rückauszahlung von der Layer 2 nach Ethereum durchläuft eine siebentägige Anfechtungsfrist, in der jede Partei den Zustandsübergang bestreiten kann. Zudem kombinieren einige Protokolle die Ansätze. LayerZero trennt die Verifikation in eine Oracle-Rolle für den Block-Header und eine Relayer-Rolle für den Transaktionsbeweis. Chainlinks CCIP setzt ausserdem ein unabhängiges Risk Management Network ein. Es läuft mit eigener Software und eigenen Node-Betreibern und kann Überweisungen bei Auffälligkeiten automatisch pausieren.

Warum werden Cross-Chain Bridges so oft gehackt?

Eine Bridge bündelt Vermögen an einer einzigen Stelle und schützt es mit einer Logik, die auf zwei Chains gleichzeitig aufgehen muss. Für das Jahr 2022 rechnete Chainalysis Bridge-Angriffen rund 69% aller gestohlenen Kryptowerte zu. Die folgenden Fälle sind technisch aufgearbeitet.

Insgesamt dominieren zwei Ursachen. Bei Ronin übernahm der Angreifer fünf von neun Validator-Signaturen, die meisten davon über eine Phishing-Mail an einen Mitarbeiter von Sky Mavis. Bei Wormhole und Nomad versagte hingegen die Prüflogik selbst. Ein gefälschtes Systemkonto beziehungsweise ein auf 0x00 initialisierter Merkle-Root brachte die Verträge dazu, beliebige Nachrichten als bewiesen zu akzeptieren. Beim Nomad-Fehler kopierten später Hunderte Trittbrettfahrer den Angriff des Ersten. Letztlich prägen kompromittierte Schlüssel und fehlerhafte Verifikation die dokumentierten Bridge Exploits, nicht gebrochene Verschlüsselung.

Für Ronin und Harmony liegt eine behördliche Zuordnung vor. Das US-Finanzministerium (OFAC) sanktionierte die Empfängeradresse des Ronin-Diebstahls und ordnete den Angriff der nordkoreanischen Lazarus Group zu. Ebenso schrieb das FBI den Harmony-Fall derselben Gruppe zu, dort unter der Bezeichnung APT38. Poly Network verlief allerdings anders, denn der Angreifer gab den Grossteil der Mittel freiwillig zurück.

Abgrenzung zu Sidechain und nativer Rollup-Bridge

Eine Sidechain ist keine Cross-Chain Bridge, sondern eine eigenständige Chain mit eigenem Konsens. Die Bridge ist lediglich die Verbindung zwischen ihr und der Hauptchain. Die Unterscheidung hat daher praktische Folgen, weil die Sicherheitsannahmen auseinanderfallen. Eine Sidechain kann solide validiert sein, während ihre Anbindung an einem kleinen Signaturkomitee hängt.

Ebenso wenig ist eine native Rollup-Bridge dasselbe wie eine Bridge zwischen zwei fremden Netzwerken. Sie gehört zur Konstruktion des Rollups selbst und erbt deshalb dessen Fraud- oder Validity-Proof-System, weshalb Auszahlungen auf Ethereum eine Anfechtungsfrist durchlaufen. Eine Drittanbieter-Bridge verbindet dagegen zwei Netzwerke, die nichts miteinander zu tun haben. Sie bringt somit ein eigenes Sicherheitsmodell mit, das keine der beiden Chains absichert.

Der dritte Irrtum betrifft den Wrapped Token. Er ist ein Schuldschein der Bridge, kein unmittelbarer Anspruch gegen die Ursprungschain. Fällt die Deckung auf der Quellchain aus, verliert er letztlich seinen Wert, auch wenn auf der Zielchain weiter Liquidität vorhanden ist. Bei Wormhole entstand genau diese Lücke, als der Angreifer 120'000 wETH ohne hinterlegte Deckung prägte. Die Muttergesellschaft Jump Trading füllte sie aus eigenen Mitteln auf, eine Entscheidung ausserhalb des Protokolls.

Wie MiCA Bridges und Wrapped Token einordnet

Die EU-Verordnung MiCA gilt für Krypto-Dienstleistungen seit dem 30. Dezember 2024 vollständig. Einen eigenen Tatbestand für Cross-Chain Bridges kennt sie jedoch nicht. Stattdessen greifen zwei allgemeine Anknüpfungspunkte. Der erste liegt beim Token selbst. Ein Wrapped Token, dessen Wert sich auf einen anderen Vermögenswert bezieht, kann als Asset-Referenced Token gelten, was eine Emittenten-Zulassung voraussetzt.

Der zweite Anknüpfungspunkt betrifft den Betrieb. Wer die gesperrten Token einer Bridge verwahrt, erbringt eine Verwahrdienstleistung und fällt daher potenziell als Crypto-Asset Service Provider unter die Zulassungspflicht. Reine Messaging-Protokolle ohne Besitzübergang bleiben nach einer Rechtsanalyse ausserhalb dieses Perimeters, wie auch Atomic Swaps. Die Einordnung hängt folglich von der konkreten Verwahrkonstruktion ab, nicht von der Bezeichnung des Protokolls.

Beide Anknüpfungspunkte können zudem zusammenfallen. Gibt ein Betreiber einen Wrapped Token aus und verwahrt zugleich dessen Deckung, kann ihn die Verordnung als Emittent und als Dienstleister gleichzeitig erfassen. Bei Lock-and-Mint-Konstruktionen ist diese Kombination angelegt.