HAI:SharkTeam：十大智能合約安全威脅之重放攻擊

重放攻擊是把原鏈網絡上的交易拿到目標鏈網絡上使用

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。

CoinShares：上周數字資產投資產品凈流入1.361億美元:7月10日消息，CoinShares最新周報顯示，上周數字資產投資產品凈流入1.361億美元，連續三周的凈流入總額達到4.7億美元。其中，上周比特幣投資產品凈流入1.328億美元。以太坊投資產品凈流入290萬美元。做空比特幣的投資產品凈流出180萬美元。

區塊鏈股票迎來一年來最大的資金流入，總計1500萬美元。[2023/7/10 10:46:16]

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

CoinShares首席戰略官：對加密貨幣感興趣的前八家金融機構管理總資產高達27萬億美元:金色財經報道，CoinShares首席戰略官Meltem Demirors強調了至少八家主要金融機構已表示將進軍數字資產領域，其中包括貝萊德的現貨比特幣ETF備案和富達的加密財富管理解決方案。其他包括摩根大通、摩根士丹利、高盛、紐約梅隆銀行、景順和美國銀行。Demirors指出，美國許多最大的金融機構正在積極努力提供比特幣等服務。它們管理的資產高達27萬億美元。

值得注意的是，27萬億美元的數字是對八家機構管理的總資產的估計，其中只有一小部分可能會分配給加密貨幣投資。[2023/6/27 22:02:41]

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：

（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；

Shapella升級臨近，LSD板塊過去24小時漲幅14%:4月5日消息，隨著以太坊Shapella升級臨近，LSD賽道表現突出。Coingecko數據顯示，LSD板塊過去24小時整體漲幅14%，位列第四；龍頭LDO24小時漲幅7%，7天漲幅15%；Stader1以46.4%的漲幅位列周漲幅榜榜首；Bifrost（BNC）以22.8%的周漲幅次之。[2023/4/5 13:46:25]

（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：上周數字資產投資產品凈流出680萬美元:金色財經報道，據CoinShares報告顯示，上周數字資產投資產品凈流出680萬美元。其中，比特幣投資產品凈流出1080萬美元，以太坊投資產品凈流入510萬美元，做空比特幣的投資產品凈流出350萬美元。[2023/2/13 12:04:24]

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。

CoinShares報告：加密投資產品的周流出總額達2.07億美元:1月11日消息，據 CoinShares 周一發布的一份報告，截至 1 月 7 日的 7 天內，加密投資產品的周流出總額達到創紀錄的 2.07 億美元，其中專注于比特幣的投資基金在 7 天內流出了 1.07 億美元，從 12 月中旬開始的市場拋售壓力導致加密基金 4 周的資金流出總額達到 4.65 億美元。

CoinShares 指出，在過去的四個星期里，基金交易額占比特幣總交易額的比例高達 25%，這突顯出投資者的活動比平時更多，以以太坊為重點的基金產品上周流出 3900 萬美元，使過去 4 周的資金流出達到 1.8 億美元。[2022/1/11 8:40:27]

（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

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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