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[阿喀琉斯之踵] Poly Network攻擊關鍵步驟深度解析_HAI:PCHART幣

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0x0.前言

北京時間2021年8月10日,跨鏈橋項目PolyNetwork遭遇攻擊,損失超過6億美金。雖然攻擊者在后續償還被盜數字貨幣,但是這仍然是區塊鏈歷史上涉及金額最大的一次攻擊事件。由于整個攻擊過程涉及到不同的區塊鏈平臺,并且存在合約以及Relayer之間的復雜交互,對于攻擊的完整過程和漏洞的根本原因,現有分析報告并未能梳理清楚。

整個攻擊分為兩個主要階段,包括修改keeper簽名和最終提幣。對于第二階段,由于keeper簽名已經被修改,因此攻擊者可以直接構建惡意提幣交易,具體可以參見我們之前的報告。然而對于修改keeper簽名的交易是如何最終在目標鏈執行的,目前并沒有詳細的文章闡明。而這一步是攻擊的最核心步驟。

本報告從修改keeper簽名交易入手(Ontology鏈上交易0xf771ba610625d5a37b67d30bf2f8829703540c86ad76542802567caaffff280c),分析了背后的原理和漏洞的本質。我們發現以下幾個原因是Keeper能被修改的原因:

源鏈上(Ontology)的relayer沒有對上鏈的交易做語義校驗,因此包含修改keeper惡意交易可以被打包到polychain上目標鏈上(以太坊)上的relayer雖然對交易做了校驗,但是攻擊者可以直接調用以太坊上的EthCrossChainManager合約最終調用EthCrossChainData合約完成簽名修改攻擊者精心夠著了能導致hash沖突的函數簽名,從而調用putCurEpochConPubKeyBytes完成對簽名的修改0x1.涉及交易和合約

數據:灰度GBTC負溢價率收窄為26.5%:金色財經報道,據Coinglass數據顯示,當前灰度總持倉價值約為273.28億美元,其中灰度比特幣信托基金(GBTC)的負溢價率為26.5%;ETH信托負溢價率為35.47%。此外,ETC信托負溢價為55.36%,LTC信托負溢價為33.8%。[2023/8/5 16:20:36]

整個過程中的交互流程如下:

Ontology交易->OntologyRelayer->PolyChain->EthereumRelayer->Ethereum以太坊

0x838bf9e95cb12dd76a54c9f9d2e3082eaf928270:EthCrossChainManager0xcf2afe102057ba5c16f899271045a0a37fcb10f2:EthCrossChainData0x250e76987d838a75310c34bf422ea9f1ac4cc906:LockProxy0xb1f70464bd95b774c6ce60fc706eb5f9e35cb5f06e6cfe7c17dcda46ffd59581:修改keeper的交易Ontology

0xf771ba610625d5a37b67d30bf2f8829703540c86ad76542802567caaffff280c:修改keeper的交易Poly

0x1a72a0cf65e4c08bb8aab2c20da0085d7aee3dc69369651e2e08eb798497cc80:修改keeper的交易0x2.攻擊流程

數字貨幣板塊持續低迷 創識科技跌近7%:11月29日消息,數字貨幣板塊持續低迷。截至發稿,創識科技跌近7%,拉卡拉、雄帝科技、衛士通、北信源等跟跌。

消息面上,國務院近日發布關于支持北京城市副中心高質量發展的意見。意見提出,支持金融科技創新發展,加快推進法定數字貨幣試點,做好金融科技創新監管工具實施工作,支持大型銀行等依法設立數字人民幣運營實體,支持符合條件的銀行參與直銷銀行試點,探索建設數字資產交易場所。(新浪財經)[2021/11/29 12:38:29]

整個攻擊大致可以分為三個步驟。第一個步驟是在Ontology鏈生成一條惡意交易(0xf771ba610625d5a37b67d30bf2f8829703540c86ad76542802567caaffff280c),第二個步驟是修改以太坊EthCrossChainData合約中的keeper簽名,第三個步驟構造惡意交易發起最終攻擊和提幣。

0x2.1步驟一

攻擊者首先在Ontology發起了一筆跨鏈交易,里面包含了一個攻擊payload:

可以看出交易包含了精心設計的函數名,目的在于通過造成哈希沖突的方式調用putCurEpochConPubKeyBytes函數。關于哈希函數沖突的細節在網絡上已有很多討論,可以參考.

隨后,該筆交易被OntologyRelayer接收,注意這里并沒有很嚴格的校驗。該交易會通過Relayer在PolyChain成功上鏈。EthereumRelayer會感知到新區塊的生成。

LTC突破90美元關口 日內漲幅為1.95%:火幣全球站數據顯示,LTC短線上漲,突破90美元關口,現報90.01美元,日內漲幅達到1.95%,行情波動較大,請做好風險控制。[2020/12/17 15:27:11]

然而,這筆交易被EthereumRelayer拒絕了。原因在于EthereumRelayer對目標合約地址有校驗,只允許LockProxy合約作為目標地址,而攻擊者傳入的是EthCrossChainData地址。

因此,攻擊者攻擊之路在此中斷。但如前所述,包含惡意payload的攻擊交易已經在PolyChain成功上鏈,可被進一步利用。

0x2.2步驟二

攻擊者手動發起交易,調用EthCrossChainManager合約中的verifyHeaderAndExecuteTx函數,將之前一步保存在PloyChain區塊中的攻擊交易數據作為輸入。由于該區塊是polychain上的合法區塊,因此可以通過verifyHeaderAndExecuteTx中對于簽名和merkleproof的校驗。然后執行EthCrossChainData合約中的putCurEpochConPubKeyBytes函數,將原本的4個keeper修改為自己指定的地址。

0x2.3步驟三

在keeper被修改之后,攻擊者直接調用目標鏈上的verifyHeaderAndExecuteTx函數,最終調用至Unlock函數,大量地轉移資金,給項目方帶來了嚴重的損失。具體的攻擊細節可參考我們之前的報告。

BTC五分鐘內上漲1.62%:BTC五分鐘內上漲1.62%,上漲金額為142美元,其中火幣Pro上現價為$8933.08,請密切關注行情走向,注意控制風險。[2018/4/25]

0x3.Relayer代碼分析

在本攻擊過程中,Ontology方和以太坊方均有Relayer負責將來自Ontology的交易在polyChain上鏈,以及將polychain上的交易放到以太坊。這兩個Relayer是由Go語言實現的服務進程。

然而我們發現,這兩個Relayer都缺乏有效的校驗。這導致

攻擊者可以在Ontology構造一條惡意的跨鏈交易,并且成功打包到polychain上。雖然在以太坊的Relayer具有校驗功能,但是攻擊者可以直接同以太坊上的鏈上合約進行交互,直接執行惡意的函數。0x3.1OntologyRelayer完全信任來自Ontology上的跨鏈交易

PolyNetwork的?ont_relayer(https://github.com/polynetwork/ont-relayer)?負責監聽Ontology鏈上的跨鏈交易并將其打包入傳入PolyChain.

注:

在OntologyRelayer中,Side指OntologyChain;Alliance指PolyChain.CrossChainContractAddress是Ontology鏈上原生編號為09的智能合約.

ETH漲幅達到2.54%:根據Bitfinex交易平臺數據顯示,ETH最新成交價格為人民幣6,603.24元,24小時最高價格達到人民幣6,605.02元,24小時最低價格為人民幣6,142.67元,漲幅達2.54%。[2018/1/6]

上圖中,OntologyRelayer啟動時開啟三個Goroutines分別負責監聽OntologyChain和PolyChain的跨鏈交易,以及對PolyChain上的跨鏈交易做狀態檢查。在本報告中,我們只關注69行的監聽Side的代碼邏輯。

在上圖中,OntologyRelayer調用Ontology鏈提供的RPC接口(第215行,調用SDK函數GetSmartContractEventByBlock)獲取區塊中觸發的智能合約事件;然后在第228和232行表明OntologyRelayer只監聽OntologyChain上由CrossChainContractAddress觸發的makeFromOntProof事件;

上圖中,在處理OntologyChain上的跨鏈交易時,OntologyRelayer總共做了五次校驗,分別是兩次向OntologyChain發送的RPC請求校驗(check1和check4),以及三次參數是否為空的校驗(check2,check3,和check5)。這五次校驗都屬于常規校驗,并未對來自OntologyChain上的跨鏈交易做語義上的校驗;第167和171行取出了在目標鏈上執行所需要的交易參數信息;第183行向PolyChain發送交易;

OntologyRelayer在構造了PolyChain上的交易后便向PolyChain發起RPC請求發送交易(第164行,函數調用SendTransaction);

這個名為ProcessToAliianceCheckAndRetry的Goroutine也僅僅是做了重發失敗交易的工作,仍然未對來自OntologyChain上的跨鏈交易做任何語義上的校驗。

至此,我們可以看出ont-relayer監聽所有來自OntologyChain由CrossChainContractAddress觸發的makeFromOntProof事件,并未對其做任何語義上的校驗,便向PolyChain轉發了交易。而任何人向Ontology發送的任何跨鏈交易都會觸發CrossChainContractAddress的makeFromOntProof事件,所以OntologyRelayer會將所有來自Ontology上的跨鏈交易都轉發到Polychain上。

0x3.2EthereumRelayer中的無效校驗

EthereumRelayer?負責監聽PolyChain并將目標鏈為Ethereum的跨鏈交易轉發到Ethereum上。

EthereumRelayer啟動一個Goroutine來監控PolyChain;

EthereumRelayer監聽所有PolyChain上目標鏈為Ethereum的跨鏈交易;EthereumRelayer會校驗跨鏈交易的目標合約是否為config.TargetContracts中指定的合約之一,如果不是則不會發送這筆跨鏈交易到Ethereum上。

雖然EthereumRelayer對PolyChain上的跨鏈交易做了部分校驗,比如限制了目標合約,但是與PolyChain不同,任何人都可以向Ethereum上的EthCrossChainManager合約發送交易。換句話說,EthereumRelayer在這里做的校驗沒有實際的意義,只要包含惡意payload的跨鏈交易被成功打包進了PolyChain,那么任何人都可以直接使用已經打包好的區塊數據將payload發送到以太坊EthCrossChainManager合約并執行。

攻擊者正是利用了上述兩個缺陷,完成了0x2攻擊流程中的步驟一和步驟二(0x2.1和0x2.2)

0x4.寫在最后

通過對整個攻擊流程的完整梳理和詳盡分析,我們認為Relayer的不完整校驗是攻擊得以發生的根本原因。其它方面則更多地屬于比較精彩的攻擊技巧。總而言之,跨鏈的校驗和鑒權是跨鏈系統安全的關鍵所在,值得社區付出更多的努力。

參考文獻

?https://blocksecteam.medium.com/the-initial-analysis-of-the-polynetwork-hack-270ac6072e2a

?https://twitter.com/kelvinfichter/status/1425290462076747777

Tags:HAICHAAINChainblockchain錢包appPCHART幣lenovochainwaykichain

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