Cosmos聯合創始人：一個密碼學漏洞引發的幣安跨鏈橋攻擊_OSM

原文作者：Cosmos聯合創始人EthanBuchman

關于幣安黑客事件的一些想法。Binance是Cosmos軟件的最大用戶，他們運營著一個價值數百億美元的平臺，但沒有對核心軟件做出有意義的貢獻或參與。從這里發生的事情中，我們可以學到很多。

你可能看到了samczsun的優秀推文貼展示了這個問題。https://twitter.com/samczsun/status/1578167198203289600?讓我們嘗試補充一些有關情況的詳細信息。

一個官方防御補丁已發布在這里：https://forum.cosmos.network/t/cosmos-sdk-security-advisory-dragonfruit/7614

數據：當前Cosmos生態總市值為668.5億美元:金色財經報道，據CoinGecko最新數據顯示，Cosmos生態總市值為668.5億美元（本文撰寫時為66,850,825,130美元），24小時交易額為2,851,024,184美元。目前按市值排名前三的項目分別是：Terra（34,118,093,708美元）、Cronos（10,184,667,283美元）和CosmosHub（8,115,288,674美元）。[2022/3/21 14:08:36]

友情提醒：如果你發現Cosmos軟件存在潛在漏洞，請遵循我們負責任的披露流程：

https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/blob/main/SECURITY.md

問題的癥結在于黑客能夠偽造一個默克爾證明，這不應該是可實現的-默克爾證明應該是高度安全的。區塊鏈輕客戶端建立在默克爾證明之上，因此正確處理它們很重要。

Kava將通過Cosmos IBC為THORChain用戶提供DeFi服務:據官方公告，Cosmos跨鏈協議IBC將通過增加新的資產和用戶來增長Kava AUM和其應用及服務的使用量。Kava的DeFi應用和服務將通過Cosmos跨鏈協議IBC提供給RUNE持有人。

THORChain推出的BEPSwap為Cosmos的跨鏈交換提供了動力。目前，其交易額已超過20億美元。

Kava是一個跨鏈DeFi平臺，提供主流數字貨幣的抵押借貸。HARD Protocol是基于Kava區塊鏈發布的跨鏈加密貨幣市場，支持BTC、XRP、BNB、BUSD、KAVA和USDX等資產借貸和挖礦賺取收益。[2021/2/6 19:04:56]

默克爾證明是數據存儲中存在某些鍵值對的密碼學證明，我們可以稱之為“包含證明”。很多區塊鏈將其數據存儲在一棵默克爾樹中，以便可以生成證明某些數據包含在樹中的證明。

數據：基于Cosmos生態已有143個項目正在開發:1月28日，The Block統計數據顯示，當前基于Cosmos生態系統，已有17個不同垂直領域共計143個項目正在開發中。[2021/1/28 14:15:23]

默克爾證明在IBC中被大量使用，例如，一個區塊鏈可以證明它有一個指向另一個區塊鏈的數據包。當然，如果你可以證明某些數據在樹中，但實際上并沒有，那將是一個大問題。而這就是在Binance身上發生的事。

Cosmos鏈使用一種稱為IAVL的默克爾樹，它位于IAVL存儲庫中。它附有一首關于默克爾樹有多棒的詩。IAVL是一個自定義的默克爾化平衡二叉搜索樹，它類似于以太坊的帕特里夏樹。

https://github.com/cosmos/iavl/blob/master/POEM

Celo計劃搭建鏈接促進Cosmos和Celo網絡雙向通信:11月19 日消息，Celo已向利益相關方服務提供商Chorus One授予了一筆贈款，用于搭建促進Cosmos和Celo網絡之間互操作性的鏈接，該鏈接將允許Celo與Cosmos之間進行“雙向通信”，從而使Celo的cUSD穩定幣可以在Cosmos網絡上運行，而基于Cosmos的資產（包括ATOM，BAND和KAVA）可以存儲在Celo Reserve中。（cointelegraph）[2020/11/19 21:19:33]

每個區塊鏈開發人員在接觸這些結構的架構和算法時，都不得不陷入默克爾樹的瘋狂之中。

IAVL存儲庫公開了一個API，用于使用一個“RangeProof”對象構建和驗證證明。一個范圍證明用于證明某些范圍的key在默克爾樹中并列存在。

動態 | Cosmos已到達硬分叉升級指定區塊高度:金色財經報道，Cosmos(ATOM)已到達硬分叉升級指定區塊高度2902000，平均出塊速度約為7S。[2019/12/12]

一個范圍證明還可用于證明單個鍵值對，或證明某個鍵不在樹中。

IAVL存儲庫將RangeProof對象用于所有三種證明。但事實證明RangeProof的內部工作存在一個嚴重漏洞。

一個證明應該由一個子葉節點和一系列內部節點組成，這些節點勾勒出從子葉到根的路徑，并具有足夠的信息來計算樹的merkle根哈希并驗證子葉實際上是樹的一部分。

由于這是一棵二叉樹，所以每個內部節點都可以有一個左分支和右分支。但是在證明中，你是在樹中跟蹤路徑，因此內部節點應該只包含其左分支或右分支哈希。另一個是由證明中其他節點的哈希構造的。

這就是IAVLRangeProof的代碼遇到問題的地方。IAVLRangeProof允許填充InnerNode中的Left和Right字段。而這不應該發生。

攻擊者基本上利用了將信息粘貼到Right字段中的優勢，它們從未經過驗證，也從未影響哈希計算，從而使驗證者相信某些子葉是樹的一部分。因此，他們成功地偽造了一個默克爾證明。

值得注意的是，這個問題取決于攻擊者能否將子葉添加到單個證明中，因為RangeProof允許你一次證明多個子葉。因此，即使你的協議只希望一次證明一個key，使用RangeProof也會為攻擊者打開攻擊面。

所以使用RangeProof并不是一個好主意。但是我們也可以提出一個簡單的防御措施——如果任何內部節點同時填充了Left和Right字段，則預先拒絕證明。這樣做應該可以解決這個問題。

雖然RangeProof是一個核心Cosmos存儲庫(IAVL)的一部分，但它實際上并未用于Cosmos堆棧內的區塊鏈協議中。IAVL樹本身被所有CosmosSDK鏈使用，但RangeProofs并沒有。這是理解的關鍵！

相反，對于IBC中的默克爾證明，開發者按照IBC標準設定的更嚴格的流程開發了一個新規范。該規范稱為「ICS23」，它位于IBC規范存儲庫中：https://github.com/cosmos/ibc中。

那什么是ICS23？這是支持多種默克爾樹的默克爾證明的通用標準。ICS23定義了一種用于序列化和驗證默克爾證明的通用格式。

IBC沒有使用IAVL樹的內置RangeProof系統，而是使用ICS23標準來生成和驗證IAVL樹的默克爾證明。而ICS23代碼中并沒有這個漏洞。

這不僅僅是使用不同的代碼，并因此僥幸躲過一劫的問題。這代表了一種根本不同的軟件工程方法。

ICS23遵循更嚴格的設計流程，旨在最大限度地減少攻擊面，同時仍然是通用的，這是一項艱巨的任務！作為其中的一部分，它明確地拒絕了rangeproofs，ICS23中并沒有rangeproofs。

因此，該漏洞本身在ICS23規范中是不可接受的，這是好的，IBC的目標是使跨鏈通信更加安全。

當然，IBC規范和協議可能并不完善，并將繼續改進。作為一個復雜的協議和軟件實現，它甚至可能存在我們社區必須應對的尚未被發現的漏洞，安全需要一個社區。

我們都必須認真對待安全。如果發現潛在漏洞，請負責任地披露：https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/blob/main/SECURITY.md。

如果你可以為改進軟件和協議做出貢獻，我們邀請您這樣做！

總的來說，這次事件是一個機會，它提醒了大家在軟件開發生命周期中加強安全實踐的重要性，傳播一些關于IBC是什么及其工作方式的一些認識，并邀請整個生態來幫助改進IBC。

跨鏈橋黑客對我們的行業來說是一個真正的問題，如果不認真致力于更高的安全性和標準流程，它們就不會變得更好。讓IBC成為一個光輝的例子。

這里還有一個關于使用開源軟件的重要教訓：遵循最佳實踐，保持最新狀態，并向上游貢獻資源！很高興看到binance成為更負責任和協作的生態參與者！

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