AIN:SharkTeam：十大智能合约安全威胁之重放攻击

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重放攻击是把原链网络上的交易拿到目标链网络上使用

问：我们常提到的智能合约漏洞真的是实际中威胁最大、发生最频繁的安全漏洞吗？

答：完全不是那样。例如“溢出”、“外部调用”等常提到的智能合约安全漏洞并不是最常发生，威胁最大的。

到底哪些安全威胁从发生频率和危害性上能称为Top10的呢？SharkTeam合约安全系列课程之[十大智能合约安全威胁]和您一起讨论和深入。第十课[详解重放攻击]。

一、什么是重放攻击

重放攻击是把原链网络上的交易拿到目标链网络上使用，即一笔交易重复执行，我们根据类型可以分为交易重放和签名重放。

交易重放是将原链上的交易一成不变放到目标链上，重放过后交易在目标链上可以正常执行并完成交易验证。

21Shares与Ark Invest合作重新提交现货比特币ETF申请:金色财经报道，加密货币交易产品发行方 21Shares 与 Cathie Wood 的 ARK Investment Management（Ark Invest）合作，重新提交了现货比特币 ETF 申请。[2023/4/25 14:26:19]

签名重放利用私钥签名的消息进行重放，重放过程中无需像交易重放那样去重放整个交易，而是重放相应的签名信息。

在实施EIP 155后，交易签名带有chainid，即链与分叉链之间的标识符。由于chainid不同，交易重放无法完成，签名重放可以间接完成。在以太坊完成分叉后，ETHW主网出现数起重放攻击事件，让我们回顾一下这些攻击事件前因后果。

二、攻击事件分析

2.1 Optimism

2022年6月9日消息，据Optimism与加密货币做市商 Wintermute 透露，2000万个Optimism代币被黑客盗取。重放攻击过程如下：

微美全息宣布被纳入Proshares 元宇宙ETF:金色财经报道，微美全息软件有限公司宣布被纳入Proshares Metaverse ETF（VERS）。VERS旨在为投资者提供有助于元宇宙发展的数字交互前沿的领先公司，以实现长期资本增值。

ProShares的VERS ETF追踪Solactive Metaverse主题指数，该指数依靠最先进的算法，旨在捕捉metaverse发展中的投资机会。

微美全息创始人CEO石硕表示：“我们很高兴被选为新的ProShares’VERS ETF的核心成分。被纳入VERS显示了我们作为一家新兴产业科技的发展，并反映了我们在元宇宙和全息AR行业的竞争优势。随着元宇宙和相关应用的不断发展，我们处于理想的位置，可以抓住增长机会，改善我们的元宇宙产品矩阵，并扩大我们的元宇宙市场份额。”（金融界）[2022/3/28 14:21:40]

（1）5月27日，Optimism地址0x2501向Optimism/L2上的0x4f3a地址转账2000万OP，0x4f3a地址在Ethereum/L1上是Wintermute的多签合约地址，但此时在Optimism/L2上面并没有部署合约；

美国SEC对ARK 21Shares比特币ETF的审议推至4月3日:金色财经报道，根据美国证券交易委员会周二提交的文件，该监管机构将把批准或不批准ARK 21Shares比特币ETF的最后期限从2月2日再延长60天，至4月3日。美国证券交易委员会助理秘书J.Matthew DeLesDernier在文件中指出，为监管机构考虑拟议的规则变更 \"指定更长的时间是合适的\"，允许该ETF在Cboe BZX交易所上市。该交易所最初于 2021 年 7 月提交了申请 ARK 21Shares 比特币 ETF 的文件，美国证券交易委员会能够推迟其决定并将此次发行最多 180 天公开征求意见，并可以选择最终延长 60 天2 月 2 日。 4 月 3 日之后，SEC 应该无法进一步延长审议窗口，并将批准或不批准加密 ETF。

在另一份文件中，美国证券交易委员会还延长了拟议规则变更的窗口，允许追踪农业基金提供商 Teucrium 的比特币期货的 ETF 股票在 NYSE Arca 上市。该公司于 2021 年 5 月申请投资发行，可能会在 4 月 8 日之前收到美国证券交易委员会的最终决定。(cointelegraph)[2022/1/27 9:16:05]

（2）6月1日，黑客地址0x8bcf部署合约0xe714。

CoinShares：比特币的机构资金流入创下新纪录:11月16日消息，据CoinShares报告显示，机构交易员已将创纪录的资金锁定在比特币投资产品中，比特币ETF是重要贡献者。上周来自机构投资者的每周比特币流入总额为9750万美元，而整个加密市场则为1.509亿美元。尽管2021年下半年交易量有所下降，但资本流入仍创下纪录，2021年下半年迄今已流入7.5亿美元，而上半年为9.6亿美元。[2021/11/16 21:55:41]

（3）6月5日，黑客通过重放Ethereum/L1上的交易创建了Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1合约，其地址与Ethereum/L1上一样；然后地址0x60b2通过合约0xe714部署了多签合约0x4f3a，合约所有权归黑客所有，因此5月27日转入的2000万OP被黑客盗取。在Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1合约中，其中创建代理合约函数createProxy如下：

CoinShares首席战略官加入Stacks基金会担任董事会成员:3月18日消息，CoinShares首席战略官Meltem Demirors宣布加入Stacks基金会，担任其董事会成员。Stacks基金会为促进分布式计算网络Stacks（前身为Blockstack）发展的非营利组织。Stacks网络致力于将以太坊应用和智能合约引入比特币链。Meltem Demirors谈到比特币时表示，和黄金不同，比特币不是一块石头。关于比特币还有很多工作要做。“比特币从未改变，也不创新，以太坊是真正创新的。”这种说法是错误的，Stacks将帮助比特币做到这一点。此前2020年12月，分布式计算网络Blockstack发布Stacks 2.0版本白皮书。（Decrypt）[2021/3/18 18:55:14]

Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1合约使用的是0.5版本的Solidity，使用new来创建合约时使用的是create命令，而不是create2。使用create命令创建合约，合约地址是msg.sender以及nonce来计算的。在Ethereum/L1上面，创建多签合约0x4f3a的msg.sender就是Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1的地址，黑客在Optimism/L2通过重放交易来创建于Gnosis Safe: Proxy Factory 1.1.1合约的主要目的就是为了保证在Optimism/L2上创建合约0x4f3a的msg.sender与在Ethereum/L1上一致，那么黑客可以很方便的通过智能合约（合约0xe714）调用createProxy函数来创建出地址是0x4f3a的合约。

（4）6月5日，多签合约0x4f3a在接收到2000万OP后，将100万OP转账给黑客地址0x60b2，然后将100万OP兑换成了720.7 Ether。

（5）6月9日，合约0x4f3a将其中的100万OP转账给了账户地址0xd8da，其他的1800万OP仍然在合约0x4f3a中。

本次攻击根本原因是：交易重放、Solidity旧版本漏洞以及主链和侧链交易签名验证等综合因素

2.2 Omni

2022年9月18日，以太坊合并完成后，PoW链遭到PoS链上交易的重放攻击，根本原因是网桥未正确读取并验证区块链的chainid。攻击者首先通过Gnosis链的Omni跨链桥转移了200 WETH，然后在PoW链上重放了相同的消息，获得了额外的200 ETHW。

（1）PoS链交易hash：0xbddb0cc8bc9949321e1748f03503ed1a20dd618fbf0a51dc5734c975b1f8bdf5

（2）PoW链交易hash：0x9c072551861ce384203516f4d705176a2d2e262d5b571d853467425f1a861fb4

我们对比发现两笔交易访问的合约相同，并且inputdata完全相同，即调用了同一个合约的同一个函数并且参数相同，根据相同的方法签名ID 0x23caab49可知，黑客调用safeExecuteSignaturesWithAutoGasLimit函数。

在正常的交易中，我们通过nonce来进行排序交易，避免重复交易。在跨链中，我们会根据chianid进行识别链的类型，比如以太坊主网的chainid是1，ETHW主网的chainid是10001。

我们查看一下Omni Bridge验证chainid的逻辑，发现chainid的来源于unitStorage中存储的值，而不是通过操作码 CHAINID（0x46）直接读取的链上chainid。

unitStorage是合约EternalStorage中的状态变量，sourceChainId()函数所在的合约BasicAMB继承了BasicBridge和VersionableAMB。其中，BasicBridge陆续继承了合约EternalStorage。这里保存的chainid是预先存储好的，如果发生区块链的硬分叉而chainid又没有重新设置或者chainid人为设置有误，从合约层面上来说，由于不是通过操作码获取的chainid，不会正确验证跨链消息的实际chainid。

本次攻击根本原因是：主要是Omni使用的solidity版本是0.4.24，采用的是手动存储和更新chainid的方式，并未通过EIP-1344中规定的CHAINID（0x46）操作码进行实际chainid获取。

三、预防措施

针对重放攻击主要有以下几种预防的方法：

（1）可以在签名消息中加入chainid和nonce两个参数值，chainid用于识别链ID的标识符，nonce是交易次数计数值。

（2）记录签名是否使用过，比如利用mapping进行签名中对应参数映射为bool值，这样做可以防止签名多次使用。

（3）项目上线前，需联系专业的第三方专业审计团队进行审计。

来源：tuoniaox

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