以太坊:冲突的公链！来自 P2P 协议的异形攻击漏洞

作者：慢雾安全团队

当我们谈论区块链时，总是离不开这些技术：分布式存储、P2P网络和共识机制，本次我们要谈的问题就是出现在P2P对等网络协议上。

异形攻击实际上是一个所有公链都可能面临的问题，我们用以太坊为例子说明。以太坊的P2P网络主要采用了Kademlia(简称Kad)算法实现，Kad是一种分布式哈希表(DHT)技术，使用该技术，可以实现在分布式环境下快速而又准确地路由、定位数据的问题。

什么是异形攻击？

首先，我们先定义一个同类链的概念，是指使用了和其它区块链相同或兼容协议的区块链系统。

异形攻击又称地址池污染，是指诱使同类链的节点互相侵入和污染的一种攻击手法，漏洞的主要原因是同类链系统在通信协议上没有对非同类节点做识别。

联合国秘书长：俄乌冲突正在加剧全球粮食、能源和金融系统危机:4月14日消息，联合国秘书长古特雷斯当地时间4月13日就一份关于俄乌冲突对全球粮食、能源和金融系统造成影响的最新报告举行新闻发布会。古特雷斯表示，俄乌冲突正在加剧全球粮食、能源和金融的三重危机，对世界上最脆弱的人群、国家和经济体造成冲击。冲突的影响是全球性和系统性的，多达17亿人正暴露在粮食、能源和金融系统的破坏之下，这些破坏正在导致贫困和饥饿问题的恶化。（财联社）[2022/4/14 14:23:06]

以太坊异形攻击是指，以太坊同类链由于使用了兼容的握手协议，无法区分节点是否属于同个链，导致地址池互相污染，节点通信性能下降，最终造成节点阻塞的一种攻击方式。

乌克兰的NFT俄罗斯冲突博物馆投入使用:金色财经报道，乌克兰数字化转型部于周五启动了 Meta History Museum of War，这是一个托管在以太坊和 Polygon 网络上的博物馆，通过NFT记录了该国与俄罗斯的战争。战争博物馆周日在推特上写道，NFT 博物馆基于一个深刻的意图，即通过区块链保留真实战时事件的记忆，并筹集慈善捐款以支持乌克兰。“战线”系列 NFT 具有新闻报道的屏幕截图、军事装备的剪影和代表入侵不同日子的爆炸图像。每个 NFT 的售价为 0.15 ETH（490 美元），出售所得通过乌克兰数字化转型部的加密货币钱包地址用于军事和民用援助。（Forkast）[2022/3/28 14:21:57]

1.正常的节点发现过程

美国非营利组织EMPOWR就Ripple案起诉SEC，称高级官员存在利益冲突:12月13日消息，美国非营利组织EMPOWR（Empower Oversight Whistleblowers & Research）专注于对政府和企业的不当行为进行独立监督，就Ripple案起诉SEC，指控前主席Jay Clayton和董事Bill Hinman存在利益冲突，使他们偏向ETH和BTC，但反对XRP。EMPOWR希望SEC遵守《信息自由法》的要求，在该要求中，该组织希望访问监管机构维护的记录。这些记录涉及一些SEC高级官员与加密货币相关的潜在利益冲突。（Crypto News Flash）[2021/12/13 7:36:40]

以太坊同类链节点间通过4个UDP通信协议来完成节点发现，消息结构如下：

金色财经现场报道 圆桌环节嘉宾关于让权力逐步下放与超级节点会不会存在冲突的观点:金色财经现场报道，今日在纽约举行的2018区块链无国界峰会上， 星云链联合创始人钟馥百表示，长远来看超级节点的模式权利会下放，更多的人知道区块链是一件好事。没有完全的去中心化，目前超级节点有很好的公关效果。IOST联合创始人及CEO钟家鸣 同意超级节点有着很好的公关效果。长远来看超级节点不是好的选择，他们希望能真正的做出简单的方案。Hydro Protocol联合创始人王博闻表示，超级节点是个动态均衡的。三年之后，90%的当前节点可能会不复存在，可以看到真正对社区友谊的团队会留存到最后。[2018/5/13]

ping:探测一个节点是否在线

pingstruct{VersionuintFrom,TorpcEndpointExpirationuint64Restrlp.RawValue`rlp:"tail"`}

pong:响应Ping命令

pongstruct{TorpcEndpointReplyTokbyteExpirationuint64Restrlp.RawValue`rlp:"tail"`}

findnode:查找与Target节点异或距离最近的其他节点

findnodestruct{TargetNodeIDExpirationuint64Restrlp.RawValue`rlp:"tail"`}

neighbors:响应FindNode命令，会返回一或多个节点

neighborsstruct{NodesrpcNodeExpirationuint64Restrlp.RawValue`rlp:"tail"`}

2.攻击过程

https://github.com/smartheye/EthStaticNodesTool/blob/master/MainNet/static-nodes.txt–第一步：发起恶意握手。

攻击者A模拟整个握手过程，主动发起ping操作，并利用协议的第4步neighbors，将返回的邻居表修改成我们收集到的以太坊节点地址，推送给受害节点B。由于单次通信只能推送16个地址，我们需要多次推送以达到攻击效果。

–第二步：污染地址池。

B收到大量A返回的邻居表，尝试跟这些节点握手，并将这些节点加入了自己的地址池。

–第三步：污染自动扩散。

让人意外的是，不同链的节点居然互相握手成功了，更为可怕的是，它们把各自地址池里已知的节点推送给了对方，导致更多的节点互相污染，最终扩散致整个网络。

漏洞危害

受异形攻击的同类链节点无法找到真正可用的节点，无法建立TCP数据同步通道，导致节点被攻击离线。

对于矿池或者出块节点，异形攻击可能导致广播延迟甚至失败，造成收益损失。

异形攻击可以使所有以太坊同类链地址池相互污染，导致节点通信效率全面下降，对整个区块链系统造成长久的伤害。

影响范围

我们对知名公链QuarkChain进行安全审计时发现，QuarkChain的节点在遭受异形攻击后，节点性能严重下降，外部节点需要很长时间才能与受害节点建立连接。QuarkChain团队随后修复了该问题。

理论上所有使用了以太坊discv4协议的区块链都可能受此漏洞影响，在发起测试后的一段时间，我们观测到EtherNode的监测节点也已经被污染了，污染的扩散速度似乎比想象中的要快。

也许，以太坊需要来一次清洗。

后记

1、此漏洞对以太坊是否有影响？

以太坊的节点数量远大于其它同类链节点，并且节点间已经建立了稳定的连接，影响不明显。但对于其它的同类链节点，却会受到来自以太坊节点的强势侵入，导致通信阻塞。

2、很多朋友关心除了以太坊之外，其它的公链是否有此问题，比如比特币和它的山寨币，比如使用了libp2p协议的公链，这些问题我们将在后续文章中披露！

十分感谢QuarkChain团队大力协助本次测试！

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