沖突的公鏈！來自 P2P 協議的異形攻擊漏洞_以太坊

作者：慢霧安全團隊

當我們談論區塊鏈時，總是離不開這些技術：分布式存儲、P2P網絡和共識機制，本次我們要談的問題就是出現在P2P對等網絡協議上。

異形攻擊實際上是一個所有公鏈都可能面臨的問題，我們用以太坊為例子說明。以太坊的P2P網絡主要采用了Kademlia(簡稱Kad)算法實現，Kad是一種分布式哈希表(DHT)技術，使用該技術，可以實現在分布式環境下快速而又準確地路由、定位數據的問題。

什么是異形攻擊？

首先，我們先定義一個同類鏈的概念，是指使用了和其它區塊鏈相同或兼容協議的區塊鏈系統。

異形攻擊又稱地址池污染，是指誘使同類鏈的節點互相侵入和污染的一種攻擊手法，漏洞的主要原因是同類鏈系統在通信協議上沒有對非同類節點做識別。

RedKiteNFT推出NFT藝術群展“Humanity”為受全球沖突影響的難民籌集資金:金色財經報道，NFT 平臺 RedKiteNFT 與 Fanakapan、Dalek、Ben Eine 等全球 33 位傳統和當代 NFT 藝術家合作，將于明天（2022 年 5 月 31 日）推出 NFT 藝術群展“ Humanity ”。該節目旨在為受全球沖突影響的難民籌集資金。將美術與 web3 相結合，Humanity 藝術品銷售將包含 256 個 NFT，33 位藝術家中的每一位都有一件藝術品在 Polygon 區塊鏈上以 8 個限量版的形式出售。(coinquora)[2022/5/31 3:51:48]

以太坊異形攻擊是指，以太坊同類鏈由于使用了兼容的握手協議，無法區分節點是否屬于同個鏈，導致地址池互相污染，節點通信性能下降，最終造成節點阻塞的一種攻擊方式。

BitMEX創始人Arthur Hayes：沖突將使通貨膨脹成為新常態，謹慎看多比特幣:3月2日消息，BitMEX 創始人 Arthur Hayes 發文《Annihilation》，稱當前復雜的地緣形勢將為未來的金融市場帶來深遠的影響。Arthur Hayes 表示，沖突將使通貨膨脹成為新常態，出于交易的考慮，他謹慎看多比特幣，并持有了一些比特幣和以太坊的看漲期權。但同時他強調，一旦美聯儲做出高于市場預期中 3 月加息 0.25%-0.5% 的決策，金融去杠桿將會發生，并將直接導致加密市場再次下行。[2022/3/2 13:32:52]

1.正常的節點發現過程

以太坊同類鏈節點間通過4個UDP通信協議來完成節點發現，消息結構如下：

HBTC巨建華：HBTC通證模型將解決股東與持幣者的利益沖突:4月28日，HBTC霍比特交易所創始人巨建華作客Cointelegraph中文社區，就“霍比特人的技術突圍之征與10倍PE通證模型的強力出擊”這一主題進行分享。巨建華表示，本次HBTC全新的通證化模型有兩個主要創新點：第一，通過100%收入回購的通證模型，來實現平臺全通證化，解決股東與持幣者之間的利益沖突；第二，全新的10倍PE定價回購模型從規則上規范平臺的代幣回購操作，切實地將平臺的收益轉化為幣價的支撐。[2020/4/28]

ping:探測一個節點是否在線

pingstruct{VersionuintFrom,TorpcEndpointExpirationuint64Restrlp.RawValue`rlp:"tail"`}

東軟集團董事長劉積仁：區塊鏈會遇到更多隱私安全的沖突:2018中國綠公司年會于4月22日-24日在天津舉行。東軟集團股份有限公司董事長劉積仁于4月23日表示，信用已經成為數字社會里巨大的挑戰和問題。區塊鏈之所以受越來越多的追隨，原因就是它是解決信用的一種技術方式。他表示，未來會遇到更多隱私安全文化的沖突。事實上，每個人正在把隱私做成交易。“你可以不泄露你的隱私，但是你不泄露也獲得不了便利和方便。”[2018/4/23]

pong:響應Ping命令

pongstruct{TorpcEndpointReplyTokbyteExpirationuint64Restrlp.RawValue`rlp:"tail"`}

findnode:查找與Target節點異或距離最近的其他節點

findnodestruct{TargetNodeIDExpirationuint64Restrlp.RawValue`rlp:"tail"`}

neighbors:響應FindNode命令，會返回一或多個節點

neighborsstruct{NodesrpcNodeExpirationuint64Restrlp.RawValue`rlp:"tail"`}

2.攻擊過程

https://github.com/smartheye/EthStaticNodesTool/blob/master/MainNet/static-nodes.txt–第一步：發起惡意握手。

攻擊者A模擬整個握手過程，主動發起ping操作，并利用協議的第4步neighbors，將返回的鄰居表修改成我們收集到的以太坊節點地址，推送給受害節點B。由于單次通信只能推送16個地址，我們需要多次推送以達到攻擊效果。

–第二步：污染地址池。

B收到大量A返回的鄰居表，嘗試跟這些節點握手，并將這些節點加入了自己的地址池。

–第三步：污染自動擴散。

讓人意外的是，不同鏈的節點居然互相握手成功了，更為可怕的是，它們把各自地址池里已知的節點推送給了對方，導致更多的節點互相污染，最終擴散致整個網絡。

漏洞危害

受異形攻擊的同類鏈節點無法找到真正可用的節點，無法建立TCP數據同步通道，導致節點被攻擊離線。

對于礦池或者出塊節點，異形攻擊可能導致廣播延遲甚至失敗，造成收益損失。

異形攻擊可以使所有以太坊同類鏈地址池相互污染，導致節點通信效率全面下降，對整個區塊鏈系統造成長久的傷害。

影響范圍

我們對知名公鏈QuarkChain進行安全審計時發現，QuarkChain的節點在遭受異形攻擊后，節點性能嚴重下降，外部節點需要很長時間才能與受害節點建立連接。QuarkChain團隊隨后修復了該問題。

理論上所有使用了以太坊discv4協議的區塊鏈都可能受此漏洞影響，在發起測試后的一段時間，我們觀測到EtherNode的監測節點也已經被污染了，污染的擴散速度似乎比想象中的要快。

也許，以太坊需要來一次清洗。

后記

1、此漏洞對以太坊是否有影響？

以太坊的節點數量遠大于其它同類鏈節點，并且節點間已經建立了穩定的連接，影響不明顯。但對于其它的同類鏈節點，卻會受到來自以太坊節點的強勢侵入，導致通信阻塞。

2、很多朋友關心除了以太坊之外，其它的公鏈是否有此問題，比如比特幣和它的山寨幣，比如使用了libp2p協議的公鏈，這些問題我們將在后續文章中披露！

十分感謝QuarkChain團隊大力協助本次測試！

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