COS:Cosmos聯合創始人：一個密碼學漏洞引發的幣安跨鏈橋攻擊

原文作者：Cosmos 聯合創始人Ethan Buchman

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

Axelar Network：Cosmos資產現已在Avalanche生態系統中可用:4月2日消息，跨鏈互操作協議Axelar Network發推稱，在Axelar的支持下，Cosmos資產現已在Avalanche生態系統中可用。Avalanche鏈上DEX Pangolin已上線axlATOM-AVAX池。[2022/4/3 14:01:23]

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（merkle proof），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（以及 IBC）建立在默克爾證明（merkle proof）之上，因此正確處理它們很重要。

數據：25條公鏈已接入Cosmos IBC協議，總市值超過600億美元:據Cosmos發布的博客，在上線8個月以來，目前已有25條公鏈已接入IBC協議，其生態代幣（ATOM、OSMO、LUNA、CRO、SCRT等）總市值超過600億美元，累計發生 580 萬筆IBC交易。

2022年，IBC 協議還計劃跨鏈連接比特幣、以太坊、Polkadot 、Avalanche 、Harmony 和 Celo 等公鏈網絡，進一步釋放區塊鏈的大量流動性。[2021/12/9 7:28:52]

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（merkle tree）中，以便可以生成證明某些數據包含在樹中的證明。

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主網升級計劃推遲至2月18日:Cosmos在推特表示，為確保Stargate主網升級成功，團隊建議Cosmos Hub升級計劃推遲至2月18日。據此前報道，Cosmos原計劃于1月28日進行主網升級，集成跨鏈IBC模塊。[2021/1/25 13:27:15]

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（patricia trie）。

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

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（Range Proof）用于證明某些范圍的 key 在默克爾樹中并列存在。

動態 | Cosmos近40％的Atom代幣已與驗證者綁定:據Diar報告，跨鏈項目Cosmos上周已正式啟動主網，目前近40％的Atom代幣已與100個可能的驗證者中的82個綁定，按非官方利率計算可能超過3億美元；驗證者的數量將在十年內達到最多300個，但可以通過投票決定是否增加。數據顯示，70多個基于某種PoS形式的項目平均有40％的代幣供應被委托或參與。[2019/3/19]

一個范圍證明還可用于證明單個鍵值對（范圍大小為 1），或證明某個鍵不在樹中（范圍大小為 2）。

IAVL 存儲庫將 RangeProof 對象用于所有三種證明（包含、不存在、范圍內的鍵）。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。

SEC明日將舉辦有關比特幣和ICOs的投資者會議:據ethnews，美國證券交易委員會(SEC)將于北京時間6月14日凌晨兩點在在亞特蘭大舉行有關比特幣和ICOs的投資者會議。屆時首先會舉辦一場市政廳活動。隨后，與會者可以與SEC成員會面。對此，SEC專員表示，這次會議是SEC作為委員會與華盛頓特區以外的投資者進行互動的機會，將有機會與投資者就一些相關話題進行探討。[2018/6/13]

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 IAVL RangeProof 的代碼遇到問題的地方。IAVL RangeProof 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 Cosmos SDK 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（包括 IAVL 樹）。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 range proofs，ICS23 中并沒有 range proofs。

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（IBC）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（跨鏈橋）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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