SharkTeam：十大智能合約安全威脅之重放攻擊_CHA

重放攻擊是把原鏈網絡上的交易拿到目標鏈網絡上使用

問：我們常提到的智能合約漏洞真的是實際中威脅最大、發生最頻繁的安全漏洞嗎？

答：完全不是那樣。例如“溢出”、“外部調用”等常提到的智能合約安全漏洞并不是最常發生，威脅最大的。

到底哪些安全威脅從發生頻率和危害性上能稱為Top10的呢？SharkTeam合約安全系列課程之[十大智能合約安全威脅]和您一起討論和深入。第十課[詳解重放攻擊]。

一、什么是重放攻擊

重放攻擊是把原鏈網絡上的交易拿到目標鏈網絡上使用，即一筆交易重復執行，我們根據類型可以分為交易重放和簽名重放。

交易重放是將原鏈上的交易一成不變放到目標鏈上，重放過后交易在目標鏈上可以正常執行并完成交易驗證。

ProShares推出的“Short Bitcoin Strategy ETF”第二個交易日交易量達3500萬美元:6月23日消息，ProShares推出的做空比特幣的交易所交易基金（ETF）“Short Bitcoin Strategy ETF”第二個交易日交易量超87萬股（約3500萬美元）。（Business Wire）[2022/6/23 1:26:43]

簽名重放利用私鑰簽名的消息進行重放，重放過程中無需像交易重放那樣去重放整個交易，而是重放相應的簽名信息。

在實施EIP 155后，交易簽名帶有chainid，即鏈與分叉鏈之間的標識符。由于chainid不同，交易重放無法完成，簽名重放可以間接完成。在以太坊完成分叉后，ETHW主網出現數起重放攻擊事件，讓我們回顧一下這些攻擊事件前因后果。

二、攻擊事件分析

2.1 Optimism

2022年6月9日消息，據Optimism與加密貨幣做市商 Wintermute 透露，2000萬個Optimism代幣被黑客盜取。重放攻擊過程如下：

21Shares宣布在SIX Swiss Exchange上線Solana ETP等產品:3月10日消息，ETP發行商21Shares宣布在SIX Swiss Exchange上線以瑞士法郎計價的Cardano、Polkadot、Ripple、Solana ETP。

21Shares聲稱，其實物支持的Ripple XRP ETP是首個Ripple ETP產品，交易代碼為AXRP。（Cryptoglobe）[2022/3/10 13:49:27]

（1）5月27日，Optimism地址0x2501向Optimism/L2上的0x4f3a地址轉賬2000萬OP，0x4f3a地址在Ethereum/L1上是Wintermute的多簽合約地址，但此時在Optimism/L2上面并沒有部署合約；

（2）6月1日，黑客地址0x8bcf部署合約0xe714。

（3）6月5日，黑客通過重放Ethereum/L1上的交易創建了Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1合約，其地址與Ethereum/L1上一樣；然后地址0x60b2通過合約0xe714部署了多簽合約0x4f3a，合約所有權歸黑客所有，因此5月27日轉入的2000萬OP被黑客盜取。在Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1合約中，其中創建代理合約函數createProxy如下：

CoinShares發布新指數同時追蹤黃金和加密貨幣:數字資產管理公司CoinShares今日發布新指數，該指數被稱為CoinShares黃金和加密貨幣指數（CGCI），旨在以“風險管理”方式為投資者提供加密貨幣敞口。據悉，該指數通過利用其與加密貨幣的關聯來提高投資者的平均回報，同時通過結合黃金固有的風險承受能力來降低波動性。（Decrypt）[2020/5/26]

Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1合約使用的是0.5版本的Solidity，使用new來創建合約時使用的是create命令，而不是create2。使用create命令創建合約，合約地址是msg.sender以及nonce來計算的。在Ethereum/L1上面，創建多簽合約0x4f3a的msg.sender就是Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1的地址，黑客在Optimism/L2通過重放交易來創建于Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1合約的主要目的就是為了保證在Optimism/L2上創建合約0x4f3a的msg.sender與在Ethereum/L1上一致，那么黑客可以很方便的通過智能合約（合約0xe714）調用createProxy函數來創建出地址是0x4f3a的合約。

動態 | ShapeShift首席執行官評Kraken監管查詢增加事件 稱政府正在用Kraken的錢干警察的工作:針對2019年Kraken收到的監管查詢增加了50％的相關消息，加密交易所ShapeShift首席執行官Erik Voorhees發推表示，Kraken每天需要處理兩個正式的監管查詢事務，這很悲傷，因為這會使得生產性產業被轉移，這將會使世界更貧窮。政府正在花費Kraken的資金來做警察的工作。[2020/1/7]

（4）6月5日，多簽合約0x4f3a在接收到2000萬OP后，將100萬OP轉賬給黑客地址0x60b2，然后將100萬OP兌換成了720.7 Ether。

（5）6月9日，合約0x4f3a將其中的100萬OP轉賬給了賬戶地址0xd8da， 其他的1800萬OP仍然在合約0x4f3a中。

本次攻擊根本原因是：交易重放、Solidity舊版本漏洞以及主鏈和側鏈交易簽名驗證等綜合因素

2.2 Omni

動態 | Power Ledger與日本共享能源公司Sharing Energy達成合作:據鳳凰科技報道，位于澳大利亞的Power Ledger公司近日宣布與日本的共享能源公司Sharing Energy建立合作伙伴關系。Power Ledger提供基于區塊鏈的標記化能源交易平臺，而Sharing Energy則是太陽能裝置和設備的供應商。該伙伴關系的初步試點項目將跟蹤關西、中部和九州地區100名個人太陽能電池板的可再生能源消耗。Power Ledger公司表示，通過區塊鏈能源交易平臺將改變可再生能源分配系統，同時減少碳足跡。[2019/2/1]

2022年9月18日，以太坊合并完成后，PoW鏈遭到PoS鏈上交易的重放攻擊，根本原因是網橋未正確讀取并驗證區塊鏈的chainid。攻擊者首先通過Gnosis鏈的Omni跨鏈橋轉移了200 WETH，然后在PoW鏈上重放了相同的消息，獲得了額外的200 ETHW。

（1）PoS鏈交易hash：0xbddb0cc8bc9949321e1748f03503ed1a20dd618fbf0a51dc5734c975b1f8bdf5

（2）PoW鏈交易hash：0x9c072551861ce384203516f4d705176a2d2e262d5b571d853467425f1a861fb4

我們對比發現兩筆交易訪問的合約相同，并且inputdata完全相同，即調用了同一個合約的同一個函數并且參數相同，根據相同的方法簽名ID 0x23caab49可知，黑客調用safeExecuteSignaturesWithAutoGasLimit函數。

在正常的交易中，我們通過nonce來進行排序交易，避免重復交易。在跨鏈中，我們會根據chianid進行識別鏈的類型，比如以太坊主網的chainid是1，ETHW主網的chainid是10001。

我們查看一下Omni Bridge驗證chainid的邏輯，發現chainid的來源于unitStorage中存儲的值，而不是通過操作碼 CHAINID（0x46）直接讀取的鏈上chainid。

unitStorage是合約EternalStorage中的狀態變量，sourceChainId()函數所在的合約BasicAMB繼承了BasicBridge和VersionableAMB。其中，BasicBridge陸續繼承了合約EternalStorage。這里保存的chainid是預先存儲好的，如果發生區塊鏈的硬分叉而chainid又沒有重新設置或者chainid人為設置有誤，從合約層面上來說，由于不是通過操作碼獲取的chainid，不會正確驗證跨鏈消息的實際chainid。

本次攻擊根本原因是：主要是Omni使用的solidity版本是0.4.24，采用的是手動存儲和更新chainid的方式，并未通過EIP-1344中規定的CHAINID（0x46）操作碼進行實際chainid獲取。

三、預防措施

針對重放攻擊主要有以下幾種預防的方法：

（1）可以在簽名消息中加入chainid和nonce兩個參數值，chainid用于識別鏈ID的標識符，nonce是交易次數計數值。

（2）記錄簽名是否使用過，比如利用mapping進行簽名中對應參數映射為bool值，這樣做可以防止簽名多次使用。

（3）項目上線前，需聯系專業的第三方專業審計團隊進行審計。

來源：tuoniaox

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