NFT:Cobo安全团队：ETH硬分叉里的隐藏风险和套利机会_NFTN

前言

随着ETH升级PoS共识系统，原有的PoW机制的ETH链在部分社区的支持下成功硬分叉。但是，由于某些链上协议在设计之初没有对可能的硬分叉做好准备，导致对应的协议在ETHW分叉链存在一定的安全隐患，其中最为严重的安全隐患则是重放攻击。在完成硬分叉后，ETHW主网出现了至少2起利用重放机制进行的攻击，分别是OmniBridge的重放攻击和PolygonBridge的重放攻击。本文将以这两个事件作为案例，分别分析重放攻击对分叉链的影响，以及协议应如何防范此类攻击。重放的类型

首先，在开始分析之前，我们需要先对重放攻击的类型做一个初步的了解，一般而言，我们对重放攻击分成两类，分别是交易重放和签名消息重放。下面，我们来分别说下这两类重放机制的区别交易重放

交易重放指的是将在原有链的交易原封不动的迁移到目标链的操作，属于是交易层面上的重放，重放过后交易也是可以正常执行并完成交易验证。最著名的案例莫过于Wintermute在Optimism上的攻击事件，直接导致了超2000万OP代币的损失。但是在EIP155实施以后，由于交易的签名本身带有chainId(一种用于链本身区别与其他分叉链的标识符)，在重放的目标链chainId不同的情况下，交易本身是无法完成重放的。签名消息重放

动态 | 22000枚ETH发生大额转账，价值约328万美元:据链上数据监测，12月09日15分23分，22000枚ETH(价值约328万美元)从0x88d3开头的地址转入0x7be9开头的地址，交易哈希为0x4614bc6003f99a833865503a0ddb431f57b54bc272714eb2a9da15b76651e228。[2019/12/9]

签名消息重放区别于交易重放，是针对的用私钥签名的消息(e

在这个函数中，首先会根据#L2行的签名检查来确定提交的签名是不是由指定的validator进行签名，然后再在#L11行对data消息进行解码。从解码内容上看，不难发现，返回字段中包含了chainId字段，那么是不是说明无法进行签名消息重放呢？我们继续分析。function_executeMessage(bytes32msgId,addresssender,addressexecutor,uint32gasLimit,uint8dataType,uint256memorychainIds,bytesmemorydata)internal{require(_isMessageVersionValid(msgId));require(_isDestinationChainIdValid(chainIds));require(!relayedMessages(msgId));setRelayedMessages(msgId,true);processMessage(sender,executor,msgId,gasLimit,dataType,chainIds,data);}通过追查_executeMessage函数，发现函数在#L11行对chaindId进行了合法性的检查function_isDestinationChainIdValid(uint256_chainId)internalreturns(boolres){return_chainId==sourceChainId();}functionsourceChainId()publicviewreturns(uint256){returnuintStorage;}通过继续分析后续的函数逻辑，不难发现其实针对chainId的检查其实并没有使用evm原生的chainId操作码来获取链本身的chainId，而是直接使用存储在uintStorage变量中的值，那这个值很明显是管理员设置进去的，所以可以认为消息本身并不带有链标识，那么理论上就是可以进行签名消息重放的。由于在硬分叉过程中，分叉前的所有状态在两条链上都会原封不动的保留，在后续xDAI团队没有额外操作的情况下。分叉后ETHW和ETH主网上OmniBridge合约的状态是不会有变化的，也就是说合约的validator也是不会有变化的。根据这一个情况，我们就能推断出validator在主网上的签名也是可以在ETHW上完成验证的。那么，由于签名消息本身不包含chainId，攻击者就可以利用签名重放，在ETHW上提取同一个合约的资产。PolygonBridge

动态 | BTC链上出现6.6亿大额转账 经证实为A.TOP亚交所所获投资:区块时间2019年10月28号15点16分16秒，BTC链上出现大额转账，有1万枚BTC流入，价值约6.6亿人民币，钱包地址为：3KabDvdetZXDHNm9HXowLc9SppiSXKn7UU。

经证实，此钱包地址为日前A.TOP亚交所官方公布的地址。

据之前A.TOP亚交所的官方公告显示，A.TOP亚交所已经与加密通讯软件potato达成战略合作，potato官方称要斥资5万比特币来投资A.TOP亚交所，这5万枚BTC将分三批全部注入，此次大额转账是第一笔资金到位。[2019/10/29]

和OmniBridge一样，PolygonBridge是用于在Polygon和ETH主网进行资产转移的桥。与OmniBridge不同，PolygonBridge依赖区块证明进行提款，逻辑如下：functionexit(bytescalldatainputData)externaloverride{//...省略不重要逻辑//verifyreceiptinclusionrequire(MerklePatriciaProof

动态 | ETH出现价值约1.03亿美元的大额转账:北京时间21:33，从未知钱包向未知钱包转账482999枚ETH，价值约1.03亿美元，交易哈希78d9c9141a1f401ddabc90f2a0801ca4c7cf46726bbf21e51c09da34ddd209ad。[2019/8/1]

通过函数逻辑，不难发现合约通过2个检查确定消息的合法性，分别是通过检查transactionRoot和BlockNumber来确保交易真实发生在子链(PloygonChain)，第一个检查其实可以绕过，因为任何人都可以通过交易数据来构造属于自己的transactionRoot，但是第二个检查是无法绕过的，因为通过查看_checkBlockMembershipInCheckpoint逻辑可以发现：function_checkBlockMembershipInCheckpoint(uint256blockNumber,uint256blockTime,bytes32txRoot,bytes32receiptRoot,uint256headerNumber,bytesmemoryblockProof)privateviewreturns(uint256){(bytes32headerRoot,uint256startBlock,,uint256createdAt,)=_checkpointManager

动态 | BTC出现2笔大额转账 总价值约6015万美元:北京时间6月29日23时45分左右，BTC出现2笔大额转账，总价值约合6015万美元1D914DoC开头地址向16VP8yWZ开头地址转账2649.99枚BTC，交易哈希为6346b85ae8d1ad7af56db63998d58c6e4b4711b5dd6412a88e6b4f64088abcb7；1JvZPFn4开头地址向1GyKmcfd开头地址转账3000.0枚BTC，交易哈希为6c9beb7be993a2434f885cb8248ea3ddde787410283b72957c46c1bce37663c4。[2019/6/30]

对应的headerRoot是从_checkpointManager合约中提取的，顺着这个逻辑我们查看_checkpointManager设置headerRoot的地方functionsubmitCheckpoint(bytescalldatadata,uintcalldatasigs)external{(addressproposer,uint256start,uint256end,bytes32rootHash,bytes32accountHash,uint256_borChainID)=abi

动态 | Tether Treasury收到来自Bitfinex交易所的大额转账:据合约帝链上数据监测显示，北京时间6月10日20:48，比特币链上出现一笔2000万枚USDT大额转账交易，转出账户为Bitfinex交易所，转入账户为Tether Treasury。[2019/6/10]

此变量最早在EIP712中定义，该变量中含有chainId，在设计之初就包含可能的多链场景的重放预防，但是根据uniswapV2pool合约的逻辑，如下：constructor()public{uintchainId;assembly{chainId:=chainid}DOMAIN_SEPARATOR=keccak256(abi

DOMAIN_SEPARATOR在构造函数中已经定义好，也就是说在硬分叉后，就算链本身的chainId已经改变，pool合约也无法获取到新的chianId来更新DOMAIN_SEPARATOR，如果未来用户在ETHW上进行相关授权，那么ETHW上的permit签名授权可以被重放到ETH主网上。除了Uniswap外，类似的协议还有很多，比如特定版本下的yearnvault合约，同样也是采用了固定DOMAIN_SEPARATOR的情况。用户在ETHW上交互的时候也需要防范此类协议的重放风险。协议设计之初的防范措施

对于开发者而言，在为协议本身定制消息签名机制的时候，应该考虑后续可能的多链场景，如果路线图中存在多链部署的可能，应该把chainId作为变量加入到签名消息中，同时，在验证签名的时候，由于硬分叉不会改变分叉前的任何状态，用于验证签名消息的chainId不应该设置为合约变量，而应该在每次验证前重新获取，然后进行验签，保证安全性。影响

对用户的影响

普通在协议不支持分叉链的情况下，应尽量不在分叉链上进行任何操作，防止对应的签名消息重放到主网上，造成用户在主网上损失资产对交易所和托管机构的影响

由于很多交易所本身都支持了ETHW代币，所以这些由于攻击而提取出来的代币都有可能充值到交易所中进行抛售，但需要注意的是，此类攻击并不是链共识本身的问题而导致的恶意增发，所以对交易所而言，此类攻击无需进行额外的防范总结

随着多链场景的发展，重放攻击从理论层面逐步变成主流的攻击方式，开发者应当仔细考量协议设计，在进行消息签名机制的设计时，尽可能的加入chainId等因子作为签名内容，并遵循相关的最佳实践，防止用户资产的损失。

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