HAI:SharkTeam：十大智能合约安全威胁之重放攻击

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时间：1900/1/1 0:00:00

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。

以太坊JavaScript库Ethers.js推出Shanghai升级前的测试网Shandong:10月16日消息，以太坊JavaScript库Ethers.js推出Shanghai升级前的测试网Shandong。这是与EF DevOps合作运行的实验性测试网，其激活了一组选定为 Shanghai 升级的 EIP（包括激活信标链取款功能的 EIP-4895），可用于早期的客户端测试。[2022/10/16 14:29:21]

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

Multiverse Labs在阿联酋推出元宇宙城市Sharjahverse:金色财经报道，人工智能生态系统Multiverse Labs在阿联酋（UAE）推出了一个新的元宇宙城市，阿联酋称此举可以加强该地区的旅游业。这个新的元宇宙城市被称为Sharjahverse，Multiverse Labs将其描述为一个“逼真的、物理学上准确的”元宇宙，涵盖了该国1,000平方英里的面积。

沙迦商业和旅游发展局（SCTDA）是负责促进该国旅游业的主要政府机构，这个元宇宙城市得到了该部门的支持。沙迦商业和旅游发展局主席Khalid Jasim Al Midfa说，这项新举措旨在改变“大众市场的旅游业，使其朝着下一代可持续发展的方向发展”。（Cointelegraph）[2022/10/11 10:30:48]

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：

（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；

NFT交易平台ShardingDAO将于明日启动第二阶段挖矿合约升级:3月30日消息，集NFT、AMM和DAO于一体的NFT交易平台ShardingDAO发推称，明天将启动第二阶段挖矿的合约升级，这不会对用户的前端页面产生任何影响。[2021/3/30 19:29:38]

（2）6月1日，黑客地址0x8bcf部署合约0xe714。

（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研究主管：3月份价格暴跌为矿商提前做好了减半准备:CoinShares研究主管Chris Bendikson表示，他认为最近3月份的价格暴跌为矿业公司提前做好了减半的准备，这将减少减半可能对其盈利能力造成的突然影响，因为设备陈旧的人已经被迫退出或升级。他表示，在减半之后，再加上可能几个月的潜在风险波动，采矿业将处于更有利的地位，整体成本基础更低。（Cointelegraph）[2020/4/9]

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。

Shapeshift CEO:比特币与央行一样少有人知道其如何运作却一直在被使用:Shapeshift的首席执行官Erik Voorhees在其社交媒体发文称：“现在有许多人质疑比特币是如何运作的，并且因为比特币的不确定性而远离它。然而与此同时，这些人中没有一个人知道中央银行的业务是如何运作的，但却毫无疑问地一直在使用它。[2018/3/22]

（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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