크로스체인 브릿지가 해킹에 그토록 취약한 이유

2021년 12월 — Log4j는 전 세계 Java 코드의 엄청난 비율에서 사용되는 널리 보급된 로깅 라이브러리였습니다. 이 결함은 운영체제나 주요 애플리케이션에서 발생한 것이 아니었습니다. 대부분의 사용자가 들어본 적도 없으며, 수년간 감사와 유지 관리, 방어를 거쳐 온 시스템 깊숙한 곳에 자리한 하나의 유틸리티였습니다. 취약점이 공개된 지 불과 몇 시간 만에 익스플로잇 스캐너들이 인터넷상에서 접근 가능한 모든 서버를 뒤지기 시작했습니다. 패치가 완전히 적용되기까지는 수개월이 걸렸습니다.

이는 블록체인에 관한 이야기는 아닙니다. 하지만 크로스체인 브릿지가 왜 지속적으로 해킹당하는지 이해하는 데 가장 훌륭한 렌즈를 제공합니다. 개별 블록체인인 Bitcoin, Ethereum, Solana는 합의 메커니즘, 암호학적 공리, 검증자 인센티브 구조에 각별한 공을 들여 구축되었습니다. 이들의 기본 프로토콜은 수년간의 연구와 적대적 테스트를 거쳤습니다. 반면 이들을 잇는 연결고리는 엄격한 검토 없이 서로 다른 제약 조건 하에서 각기 다른 팀에 의해 별도로 만들어졌습니다. 그리고 거대한 자금이 바로 이 연결고리들에 묶여 있습니다.

브릿지란 무엇이며 왜 필요한가

블록체인은 네이티브하게 상호 소통하지 못합니다. Bitcoin은 Ethereum에서 무슨 일이 일어나는지 알 수 있는 방법이 전혀 없습니다. Solana의 상태를 볼 수 없는 Ethereum의 스마트 컨트랙트도 마찬가지입니다. 설계상 각 네트워크는 격리되어 있으며, 그 고립성 자체를 통해 보안을 유지하는 폐쇄형 시스템입니다. 해당 체인의 검증자는 스스로 검증할 수 없는 외부 데이터는 배제하고, 규칙에 부합하는 내용에만 합의합니다.

실질적으로 생태계가 성장함에 따라 이는 문제가 됩니다. Ethereum 기반 DeFi를 이용하고 싶지만 Bitcoin만 보유하고 있다면, 현재로서는 직접적인 경로가 없습니다. 이는 결국 Bitcoin을 매도하고 중앙화 거래소에서 Ethereum을 매수한 뒤 작업을 진행해야 함을 의미하지만, 이는 탈중앙화 금융이 제거하고자 했던 수탁형 중개자를 그대로 다시 불러들이는 꼴이 됩니다. 탈중앙화된 경로에 대한 필요성이 분명해지면서 체인 간의 간극을 메우기 위해 브릿지가 등장했습니다.

락앤민트(Lock-and-mint)는 가장 널리 사용되는 브릿지 아키텍처입니다. 사용자가 체인 A에 토큰을 입금하고 스마트 컨트랙트에 락업합니다. 이 입금은 검증자 정족수나 멀티시그(multisig) 위원회에 의해 모니터링되고 증명됩니다. 이를 통해 체인 B에 동일한 수량의 래핑된 토큰(wrapped token)이 발행(mint)됩니다. 이는 반대편에 해당 가치를 뒷받침하는 담보가 존재한다는 약속을 기반으로 하는 합성 자산입니다. 출금 시에는 사용자가 체인 B에서 래핑된 토큰을 소각(burn)하고, 검증자가 이 이벤트를 기록하면 체인 A에서 락업된 자산이 잠금 해제됩니다.

이 모델의 우아함은 동시에 치명적인 문제입니다. 락업된 자산들이 단 하나의 컨트랙트에 보관되기 때문입니다. 이 자산들은 이동하지 않고 쌓여만 갑니다. 즉, 브릿지는 거대한 금고가 됩니다.

사이드체인 및 크로스체인 컨트랙트에서의 구현은 2014년 논문에서 처음 공식화되었습니다. 체인 간 신뢰가 필요 없는(trustless) P2P 자산 교환을 위한 암호학적 프로토콜인 아토믹 스왑(Atomic swaps)은 2018년에 처음 도입되었습니다. 그러나 이 두 초기 방식은 모두 심각하고 뚜렷한 확장성 문제를 안고 있었습니다. 사용된 합의 메커니즘으로 인해 아토믹 스왑은 양자 간에 이루어지며 실제 교환이 발생하기 전에 구매자와 판매자를 매칭해야 하므로, 범용적인 유동성 인프라로 기능할 수 없습니다. 락앤민트 브릿지는 누구나 출금할 수 있는 락업된 담보 풀을 도입하여 확장성을 해결했지만, 결과적으로 거대한 허니팟(honeypot)을 만들어냈습니다.

실용적인 브릿지는 DeFi 붐으로 인해 체인 간 자본 이동에 대한 실질적인 수요가 생겨난 2020년과 2022년 사이에 본격적으로 등장했습니다. 이 세대는 Axie Infinity 게임 생태계를 위해 설계된 Ronin Bridge가 대표적이었습니다. Solana와 Ethereum을 연결한 Wormhole, Harmony 블록체인을 Ethereum에 연결한 Harmony Horizon Bridge도 마찬가지였습니다. 이들은 모두 크로스체인 전송 확인을 서명하기 위해 소규모 검증자 위원회를 활용했습니다. 대개 5명에서 12명 사이의 서명자로 구성된 그룹(위원회)으로, 이들의 집합 서명이 모든 출금을 승인하는 데 사용되었습니다. 이는 운영 비용이 저렴하고 대응이 신속했습니다. 하지만 공격자가 수학적으로 계산하고 파고들 수 있는 단일 장애점(SPOF)이기도 했습니다.

네 번의 해킹, 동일한 아키텍처에서 발생한 네 가지 장애 유형

2022년에는 브릿지 익스플로잇이 폭발적으로 발생하여 총 피해액이 20억 달러를 넘어섰습니다. 그러나 그중 네 가지 사례는 기술적으로 유사해서가 아니라(실제로는 서로 완전히 달랐습니다), 동일한 아키텍처가 얼마나 다양한 방식으로 무너질 수 있는지를 보여준다는 점에서 눈에 띕니다.

역사상 최대 규모의 단일 DeFi 익스플로잇. 역사상 단일 DeFi 사건 중 최대 규모로 기록될 이 사건에서, Ronin Bridge는 2022년 3월 23일 6억 2,400만 달러 규모의 해킹을 당했습니다. 출금을 승인하기 위해 Ronin 검증자 세트는 9개 중 5개의 서명(5-of-9)을 요구했습니다. 3월 한 달 동안, Axie Infinity의 개발사인 Sky Mavis가 소유한 4개의 키가 가짜 구인 제안으로 위장한 스피어 피싱 공격을 통해 탈취당했습니다. 게다가 이 사건이 발생하기 몇 달 전, Sky Mavis는 급증하는 트랜잭션 양을 처리하기 위해 다섯 번째 키에 대한 임시 서명 권한을 비공식적으로 부여받았으나, 이 권한 위임은 취소되지 않은 상태였습니다. 공격자들은 손쉽게 5개의 서명을 확보했습니다. 이들은 단 두 번의 트랜잭션으로 173,600 ETH와 2,550만 USDC를 네트워크에서 빼돌렸습니다. 보안 침해 사실을 알아차리는 데만 무려 6일이 걸렸습니다.

2022년 2월, Wormhole은 전혀 다른 형태의 결함으로 인해 3억 2,600만 달러를 도난당하며 7주간의 하락세에 마침표를 찍었습니다. 이 보안 버그는 정기 업그레이드 시 제거되었어야 했으나 남아 있던 Solana 스마트 컨트랙트 내의 사용 중단된(deprecated) 함수와 관련이 있었으며, 이를 통해 공격자는 서명 검증을 우회할 수 있었습니다. 공격자는 가짜 입금 증명을 생성하여 아무런 담보 없이 120,000개의 래핑된 Ether를 발행한 후 Ethereum 측에서 실제 Ether를 인출했습니다. 이 결함은 완전히 정리되지 않은 임시 조치 코드에서 비롯되었으며, 코드 리뷰에서도 이를 발견한 사람이 없었습니다.

Nomad는 2022년 8월 훨씬 더 굴욕적인 방식으로 무너졌습니다. 일상적인 업그레이드 과정에서 핵심 검증 파라미터가 0으로 초기화되면서, 컨트랙트가 모든 전송 증명을 유효한 것으로 처리해 버린 것입니다. 이 취약점이 발견되어 공개되자, 정교한 공격자뿐만 아니라 수많은 기회주의자를 포함한 300개 이상의 다양한 주소가 선착순으로 브릿지 자금을 털어가는 아수라장이 벌어졌습니다. 그렇게 1억 9,000만 달러가 사라졌습니다.

공격자들은 Harmony의 Horizon Bridge 운영에 핵심적인 서명 키 중 단 두 개만을 탈취하면 되었으며, 이는 정확히 침해 임계값에 해당했습니다. 그러나 해당 키들이 어떻게 탈취되었는지는 공식적으로 확인되지 않았습니다. 여기서 얻을 수 있는 교훈은, 9자리(수억 달러) 규모의 자산을 보유한 브릿지에서 5개 중 2개(2-of-5)라는 서명 임계값은 코드가 아무리 훌륭하게 작성되었다 한들 턱없이 부족하다는 사실이었습니다.

이러한 패턴은 2023년에도 이어졌습니다. 2023년 7월 1억 2,600만 달러의 손실을 입은 대표적인 크로스체인 라우팅 프로토콜 Multichain의 경우, 익스플로잇 코드가 원인이 아니라 CEO가 중국에서 구금되고 그가 개인적으로 보유하던 개인키가 브릿지 자금을 유출하는 데 사용되었기 때문이었습니다. Orbit Chain은 10개의 멀티시그 키 중 7개가 공격을 받으면서 8,100만 달러의 피해를 입었습니다. 모든 사례에서 익스플로잇이 단순한 피해를 넘어 파멸적인 재앙으로 이어진 단 하나의 가장 큰 이유는, 모든 자산이 락업된 단 하나의 컨트랙트를 소수의 키만이 제어하고 있었다는 점입니다.

블록체인은 치밀했다. 그러나 연결고리는 그렇지 못했다

Ethereum은 지분증명(PoS)으로 전환하기 위해 수년을 준비했습니다. 전문 수학자들은 Bitcoin 트랜잭션 서명 이면의 암호학적 원시 요소를 10년 넘게 분석해 왔습니다. 주요 블록체인을 대규모로 배포하기 위해 이들의 인센티브 구조에는 수많은 학술적, 엔지니어링적 노력이 투입되었습니다.

브릿지에는 그러한 개발 기간이 주어지지 않았습니다. 이들은 DeFi가 그 누구의 분석 속도보다 빠르게 성장하던 시기에 긴급한 수요를 잡기 위해 급조된 실질적인 해결책에서 탄생했습니다. 상호 운용되도록 설계되지 않은 블록체인들 위에 주먹구구식으로 덧대어졌으며, 기본 프로토콜을 낱낱이 파헤치던 기관 차원의 리소스나 적대적 연구 커뮤니티의 검증도 거치지 못했습니다. 복잡한 시스템에서 버그와 취약점이 발생하는 경로가 바로 이렇습니다. 최우선 설계 고려 사항이어야 할 보안 품질을 충족하지 못한 채 기존 인프라 위에 무언가가 얹어지는 것입니다. 브릿지는 본래 작동 방식상 시작부터 막대한 가치가 락업될 수밖에 없었고, 엔지니어링 과정에서의 지름길 선택은 즉각적인 치명타로 이어졌습니다.

2022년 1월, 그해 첫 대규모 브릿지 익스플로잇이 발생하기 수주일 전, 비탈릭 부테린(Vitalik Buterin)은 이러한 구조적 위험을 명시적으로 지적했습니다. 그는 51% 공격이 원칙적으로 여러 체인에 걸쳐 락업된 모든 자산의 속성을 표적으로 삼을 수 있기 때문에 브릿지가 시스템적 위험을 초래한다고 경고했습니다. 그의 정확한 우려는 실제로 일어난 검증자 키 공격보다는 크로스체인 시스템이 구성 체인들의 위험을 상속하고 증폭시킨다는 보다 추상적인 개념이었지만, 이 원칙은 현실에서 그대로 입증되었습니다.

주요 브릿지의 각 세대는 다른 문제들을 해결해 왔지만 여전히 동일한 핵심 취약점을 안고 있으며, 다음 요인들이 그 이유를 설명해 줍니다.

1세대 (2020~2022년): 저렴하고 빠르지만 키 도난과 피싱의 표적이 되기 쉬운 소규모 멀티시그 위원회.

2세대 (2023~2024년): 광범위한 검증자 세트를 보유한 지갑들로, 키 손상 위험을 완화하고 오프체인 운영자의 정직성에 대한 의존도를 낮추기 위해 경제적 인센티브가 부여된 검증자 네트워크를 활용.

3세대 (2025년~현재): 영지식 증명(ZK proofs)을 통해 수학적으로 크로스체인 상태를 검증함으로써 인간 운영자에 대한 모든 신뢰를 제거한 최초의 아키텍처이지만, 증명 생성 비용, 지연 시간, 회로(circuit)의 무결성이라는 새로운 복잡성을 야기함.

가장 안전한 세대의 브릿지조차도 이 문제를 완전히 해결하지는 못했습니다. 영지식 증명 역시 이를 생성하는 회로만큼만 안전할 수 있기 때문입니다. 회로 버그가 전혀 발생하지 않는 것은 아닙니다. 또한 브릿지로 막대한 TVL을 끌어들이는 경제적 인센티브는 그에 비례하는 자금을 갖춘 해커들까지 불러들입니다.

아마도 가장 중대한 아키텍처의 변화는 신뢰할 수 있는 중개자를 수학적 검증으로 대체하는 것일 것입니다. ZK 브릿지는 "검증자를 신뢰할 수 있는가?"라는 질문을 던지는 대신, 특정 트랜잭션에 대해 소스 체인에서 무언가가 일어났다는 암호학적 증명을 생성하고 이 증거를 대상 체인에 제출하여 온체인에서 검증하도록 합니다. 이 단계에 이르면, 인간 집단을 매수하거나 공격하는 것은 실질적인 보안을 뚫는 것이라기보다는 기반 암호학 자체를 깨부수는 일에 가까워집니다.

Chainlink는 비정상적인 동작을 감지하는 별도의 위험 관리 네트워크(Risk Management Network)와 함께, 수십 개의 독립적인 네트워크를 활용하여 크로스체인 상호운용성 프로토콜(CCIP)을 구동합니다. 양쪽 체인의 동의 없이는 어떤 크로스체인 메시지도 실행될 수 없습니다. 어느 한쪽도 일방적으로 전송을 승인할 수 없습니다. 이는 브릿지 아키텍처 자체에 적용된 심층 방어(defense in depth) 모델입니다.

세 번째 방향은 의도 기반(intent-based) 브릿지입니다. 누구나 털어갈 수 있는 깊은 담보 락업 풀을 두는 대신, 사용자를 자체 재고를 이용해 크로스체인 전송을 실행하는 전문 유동성 공급자인 '솔버(solver)'와 매칭해 줍니다. 비용은 사용자가 지불하며, 브릿지 자체에는 허니팟이 될 만한 통합 담보 풀이 존재하지 않습니다. 따라서 공격 표면이 '금고 털기'에서 훨씬 작은 보상에 불과한 '개별 솔버 속이기'로 축소됩니다.

더 견고한 접근법은 두 체인 사이에 확장된 프레임워크를 구축하는 것입니다. 단순한 브릿지를 넘어 공유 보안 레이어에 훨씬 가까운 형태로 만드는 것으로, 기술적 견고함을 더하지만 서드파티 개발자뿐만 아니라 체인 팀 자체의 참여가 필요합니다. 오늘날 이 개념의 실현에 가장 가까운 것은 블록체인들이 공통의 릴레이 체인에 연결되어 그로부터 보안을 상속받는 Polkadot의 파라체인(parachain) 모델입니다. 문제는 이것이 Polkadot 생태계 내에서만 작동한다는 점입니다. Ethereum과 Bitcoin 사이를 동일한 방식으로 연결하려면 Bitcoin 커뮤니티가 지속적으로 거부해 온 Bitcoin 프로토콜 자체의 수정이 필요합니다.

이 모든 방식은 말로 설명하기보다 실제로 구축하기가 훨씬 더 어렵습니다. 복잡한 크로스체인 상태에 대한 ZK 증명을 생성하는 것은 비용이 많이 들고 고도의 암호학 전문 지식이 필요합니다. 증명이 생성되려면 회로의 정형 검증(formal verification)이 필요합니다. ZK 회로 버그는 일반적인 스마트 컨트랙트 버그와는 다른 양상을 보입니다. 발생 빈도는 낮지만 훨씬 더 파괴적인 잠재력을 지닙니다. 증명 체인의 버그는 애초에 이 방식을 선택한 유일한 이유인 수학적 보증 자체를 무너뜨리기 때문입니다. 또한 공정한 가격 책정을 제공하고 사용자에게 악용당하지 않으려면 충분한 솔버 경쟁 환경이 갖추어져야 합니다. 나아가 기존 블록체인의 프로토콜 수준 변경이 필요한 솔루션이라면, 수천억 달러를 보호하는 네트워크에 대한 커뮤니티 합의, 변경 사양 정의, 개발, 테스트 및 배포라는 가장 느린 구현 경로를 거쳐야 합니다.

브릿지가 해킹당하면 사용자에게 어떤 일이 일어나는가

브릿지 익스플로잇 상황에서 사용자가 겪는 실질적인 피해는 다음과 같이 분류할 수 있으며, 이 중 어느 것도 단순한 이론에 그치지 않습니다.

가장 명백한 피해는 자산의 완전한 손실입니다. 익스플로잇 발생 당시 브릿지를 건너는 중인 자산이 있다면 트랜잭션이 영원히 멈추거나 자산을 다시는 보지 못할 수 있습니다. 브릿지 컨트랙트나 운영이 중단(일시정지/폐기)되면 소스 체인에 락업된 자산에 접근할 수 없게 됩니다. 래핑된 자산은 온체인에 그대로 남아 있지만, 더 이상 아무것도 대변하지 못합니다. 뒷받침하던 기초 담보가 탈취(도난)당하면 대상 체인의 래핑된 토큰은 가치가 0이 됩니다.

중단된 브릿지로 인한 지연은 손실을 더욱 키웁니다. 2023년의 사건도 예외는 아니었습니다. 그해 초 Multichain이 해킹당했을 때, 브릿지는 운영자가 침해 규모를 확인하기 전까지 며칠 동안 오프라인 상태로 유지되었습니다. 실제 트랜잭션이 보류된 사용자들에게는 구체적인 일정이나 구제책이 전혀 제공되지 않았습니다. 데이터 손상 위험을 넘어, 변동성이 큰 시장에서 며칠 동안 체인 간 자금 이동이 불가능해진다는 것은 설령 원금을 회수할 수 있다 해도 막대한 기회비용을 초래합니다.

익스플로잇을 당한 자산의 가격은 해킹 직후 거의 즉각적인 변동성을 보입니다. 도난당한 자산은 자금 세탁을 시도하는 공격자들에 의해 대개 탈중앙화 거래소에 투매되기 때문입니다. 대규모 브릿지 해킹 발생 후 첫 한 시간은 관련된 토큰들이 겪는 가장 혼란스러운 시기 중 하나입니다. 이는 브릿지를 전혀 사용하지 않은 사용자라 할지라도 익스플로잇 소식에 다른 보유 자산의 가치가 하락함에 따라 포트폴리오 손실을 입을 수 있음을 의미합니다.

덜 일반적이지만 분명히 존재하는 또 다른 문제는 개인정보 노출 위험입니다. 크로스체인 트랜잭션은 여러 네트워크에 걸친 온체인 데이터를 동시에 필요로 하므로, 브릿지 컨트랙트 로그를 면밀히 분석하면 어떤 연구자든 서로 다른 체인에 있는 사용자의 주소 간 연결고리를 찾아낼 수 있습니다. 체인 간 분리를 통한 비공식적 프라이버시는 상호 운용 브릿지를 이용하는 순간 사라집니다.

마지막으로 분명히 짚고 넘어갈 점은, 플랫폼과 프로토콜들이 보안 사고를 축소하고 강제로 밝혀지기 전까지 아키텍처의 세부 정보를 숨겨온 오랜 역사가 있다는 사실입니다. 브릿지 팀들은 알려진 취약점을 방치하고, 막대한 손실을 "조사를 위한 일시 정지"로 포장했으며, 공격에 취약하게 만든 근본적인 조건을 제대로 고치지 않은 채 운영을 재개하곤 했습니다. 한 프로젝트는 서명 임계값이 낮다는 공개적인 지적을 무시한 채 83일을 버티다 결국 예견된 공격을 맞이했습니다. Ronin의 해킹은 브릿지의 전체 TVL이 털렸음에도 무려 6일 동안이나 알아차리지 못했습니다.

대중의 압력은 기껏해야 이러한 행태를 제어할 수 있는 유일한 견제 장치입니다. 검증자 세트 규모, 키 관리 절차, 서명 임계값, 업그레이드 프로세스에 대해 불편한 질문을 던지는 사용자, 연구자, 저널리스트들이 있기에 브릿지 팀들은 이러한 문제를 단순한 각주가 아닌 중대한 관심사로 다루게 됩니다. 대중의 관심을 받는 모든 프로젝트가 결함을 즉각 치료하는 것은 아니지만, 감시받고 있음을 아는 프로젝트는 아무도 보지 않는다고 생각하는 프로젝트보다 훨씬 더 빠르게 문제를 바로잡을 것입니다. 이러한 동기가 영원히 지속되지는 않겠지만, 실제 자금이 오가는 인프라에서 보안 향상으로 이어지는 조치라면 무엇이든 취할 가치가 있습니다.

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