Cobo安全團隊：ETH硬分叉里的隱藏風險和套利機會_Chain:QOS Chain

前言

隨著ETH升級PoS共識系統，原有的PoW機制的ETH鏈在部分社區的支持下成功硬分叉。但是，由于某些鏈上協議在設計之初沒有對可能的硬分叉做好準備，導致對應的協議在ETHW分叉鏈存在一定的安全隱患，其中最為嚴重的安全隱患則是重放攻擊。在完成硬分叉后，ETHW主網出現了至少2起利用重放機制進行的攻擊，分別是OmniBridge的重放攻擊和PolygonBridge的重放攻擊。本文將以這兩個事件作為案例，分別分析重放攻擊對分叉鏈的影響，以及協議應如何防范此類攻擊。重放的類型

首先，在開始分析之前，我們需要先對重放攻擊的類型做一個初步的了解，一般而言，我們對重放攻擊分成兩類，分別是交易重放和簽名消息重放。下面，我們來分別說下這兩類重放機制的區別交易重放

交易重放指的是將在原有鏈的交易原封不動的遷移到目標鏈的操作，屬于是交易層面上的重放，重放過后交易也是可以正常執行并完成交易驗證。最著名的案例莫過于Wintermute在Optimism上的攻擊事件，直接導致了超2000萬OP代幣的損失。但是在EIP155實施以后，由于交易的簽名本身帶有chainId(一種用于鏈本身區別與其他分叉鏈的標識符)，在重放的目標鏈chainId不同的情況下，交易本身是無法完成重放的。簽名消息重放

Cobo：可為在港申請牌照的交易所提供多種靈活的解決方案:6月15日消息，數字資產托管解決方案提供商Cobo今日發文，深度解讀香港數字資產交易所和基金申牌托管要求及解決方案。

Cobo表示，對于計劃申請牌照的數字資產交易所，香港證監會針對托管技術的要點如下：（1）必須由數字資產交易所全資擁有的附屬公司提供托管，此設定意味著不允許交易所使用第三方托管商的托管服務；（2）對于交易所采用的托管技術，香港證監會持開放態度；（3）冷熱錢包的資產配置及保障，98%的用戶資產必須放在冷錢包，其他不超過2%的用戶資產則存放在熱錢包；交易所必須為冷錢包中50%資產、熱錢包中100%資產提供保障，保障可以是第三者保險、信托方式撥出的資金及銀行擔保。（4）交易所使用白名單地址機制規管客戶出入金，確保用戶是與屬于自己或可接納的第三方錢包地址進行交易。（5）私鑰必須保存在香港本地, 以確保能有效監察及執法。[2023/6/15 21:37:13]

簽名消息重放區別于交易重放，是針對的用私鑰簽名的消息(e

聲音 | Cobra：將BTC挖礦獎勵維持為10 BTC可能更好:比特幣官方論壇Bitcoin.org持有人眼鏡蛇Cobra發推文稱，比特幣可挖的數量越來越少是一件很瘋狂的事情，我不認為這是什么好事。在達到2100萬BTC上限之前，維持一個穩定而且持續的10 BTC獎勵可能更好。[2019/9/5]

在這個函數中，首先會根據#L2行的簽名檢查來確定提交的簽名是不是由指定的validator進行簽名，然后再在#L11行對data消息進行解碼。從解碼內容上看，不難發現，返回字段中包含了chainId字段，那么是不是說明無法進行簽名消息重放呢？我們繼續分析。function_executeMessage(bytes32msgId,addresssender,addressexecutor,uint32gasLimit,uint8dataType,uint256memorychainIds,bytesmemorydata)internal{require(_isMessageVersionValid(msgId));require(_isDestinationChainIdValid(chainIds));require(!relayedMessages(msgId));setRelayedMessages(msgId,true);processMessage(sender,executor,msgId,gasLimit,dataType,chainIds,data);}通過追查_executeMessage函數，發現函數在#L11行對chaindId進行了合法性的檢查function_isDestinationChainIdValid(uint256_chainId)internalreturns(boolres){return_chainId==sourceChainId();}functionsourceChainId()publicviewreturns(uint256){returnuintStorage;}通過繼續分析后續的函數邏輯，不難發現其實針對chainId的檢查其實并沒有使用evm原生的chainId操作碼來獲取鏈本身的chainId，而是直接使用存儲在uintStorage變量中的值，那這個值很明顯是管理員設置進去的，所以可以認為消息本身并不帶有鏈標識，那么理論上就是可以進行簽名消息重放的。由于在硬分叉過程中，分叉前的所有狀態在兩條鏈上都會原封不動的保留，在后續xDAI團隊沒有額外操作的情況下。分叉后ETHW和ETH主網上OmniBridge合約的狀態是不會有變化的，也就是說合約的validator也是不會有變化的。根據這一個情況，我們就能推斷出validator在主網上的簽名也是可以在ETHW上完成驗證的。那么，由于簽名消息本身不包含chainId，攻擊者就可以利用簽名重放，在ETHW上提取同一個合約的資產。PolygonBridge

聲音 | Cobra：BTC很快將取代美元成為世界儲備貨幣:比特幣官方論壇Bitcoin.org持有人眼鏡蛇Cobra發推文稱，不可避免BTC很快將取代美元成為世界儲備貨幣。解釋原因稱，美國作為世界強國正在衰落。[2018/10/28]

和OmniBridge一樣，PolygonBridge是用于在Polygon和ETH主網進行資產轉移的橋。與OmniBridge不同，PolygonBridge依賴區塊證明進行提款，邏輯如下：functionexit(bytescalldatainputData)externaloverride{//...省略不重要邏輯//verifyreceiptinclusionrequire(MerklePatriciaProof

通過函數邏輯，不難發現合約通過2個檢查確定消息的合法性，分別是通過檢查transactionRoot和BlockNumber來確保交易真實發生在子鏈(PloygonChain)，第一個檢查其實可以繞過，因為任何人都可以通過交易數據來構造屬于自己的transactionRoot，但是第二個檢查是無法繞過的，因為通過查看_checkBlockMembershipInCheckpoint邏輯可以發現：function_checkBlockMembershipInCheckpoint(uint256blockNumber,uint256blockTime,bytes32txRoot,bytes32receiptRoot,uint256headerNumber,bytesmemoryblockProof)privateviewreturns(uint256){(bytes32headerRoot,uint256startBlock,,uint256createdAt,)=_checkpointManager

聲音 | Cobra：不要忘了BTC的革命性:Cobra發布推文提醒人們不要忘了BTC的革命性，并稱BTC為紙幣發明以來的大規模創新。他說“有時在熊市，我們會忘記比特幣的革命性。自從中國人發明紙幣以來，還沒有出現過像比特幣這樣規模的貨幣創新。”[2018/9/13]

對應的headerRoot是從_checkpointManager合約中提取的，順著這個邏輯我們查看_checkpointManager設置headerRoot的地方functionsubmitCheckpoint(bytescalldatadata,uintcalldatasigs)external{(addressproposer,uint256start,uint256end,bytes32rootHash,bytes32accountHash,uint256_borChainID)=abi

此變量最早在EIP712中定義，該變量中含有chainId，在設計之初就包含可能的多鏈場景的重放預防，但是根據uniswapV2pool合約的邏輯，如下：constructor()public{uintchainId;assembly{chainId:=chainid}DOMAIN_SEPARATOR=keccak256(abi

聲音 | Cobra：從商業角度講需要1分鐘出一個塊:比特幣官方論壇Bitcoin.org持有人Cobra在推特中稱，對于BCH分叉要嚴肅對待，并表示需要消除所有強制性的協議限制，并且讓礦工具有投票權。從商業角度來說，需要實現1分鐘出一個塊，而不是10分鐘。[2018/7/25]

DOMAIN_SEPARATOR在構造函數中已經定義好，也就是說在硬分叉后，就算鏈本身的chainId已經改變，pool合約也無法獲取到新的chianId來更新DOMAIN_SEPARATOR，如果未來用戶在ETHW上進行相關授權，那么ETHW上的permit簽名授權可以被重放到ETH主網上。除了Uniswap外，類似的協議還有很多，比如特定版本下的yearnvault合約，同樣也是采用了固定DOMAIN_SEPARATOR的情況。用戶在ETHW上交互的時候也需要防范此類協議的重放風險。協議設計之初的防范措施

對于開發者而言，在為協議本身定制消息簽名機制的時候，應該考慮后續可能的多鏈場景，如果路線圖中存在多鏈部署的可能，應該把chainId作為變量加入到簽名消息中，同時，在驗證簽名的時候，由于硬分叉不會改變分叉前的任何狀態，用于驗證簽名消息的chainId不應該設置為合約變量，而應該在每次驗證前重新獲取，然后進行驗簽，保證安全性。影響

對用戶的影響

普通在協議不支持分叉鏈的情況下，應盡量不在分叉鏈上進行任何操作，防止對應的簽名消息重放到主網上，造成用戶在主網上損失資產對交易所和托管機構的影響

由于很多交易所本身都支持了ETHW代幣，所以這些由于攻擊而提取出來的代幣都有可能充值到交易所中進行拋售，但需要注意的是，此類攻擊并不是鏈共識本身的問題而導致的惡意增發，所以對交易所而言，此類攻擊無需進行額外的防范總結

隨著多鏈場景的發展，重放攻擊從理論層面逐步變成主流的攻擊方式，開發者應當仔細考量協議設計，在進行消息簽名機制的設計時，盡可能的加入chainId等因子作為簽名內容，并遵循相關的最佳實踐，防止用戶資產的損失。

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