SharkTeam：十大智能合约安全威胁之重放攻击

重放攻击是把原链网络上的交易拿到目标链网络上使用

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在中东推出比特币ETP:金色财经报道，加密货币投资产品公司21Shares已经在中东地区推出了实物比特币交易所交易产品（ETP），该产品将在纳斯达克迪拜上市。

此前消息，21Shares母公司以20亿美元的估值筹集了2500万美元。该公司现在提供超过46种产品，在七个不同国家的12个交易所上市。（CoinDesk）[2022/10/12 10:32:24]

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：

Shapeshift创始人：支持加密并不意味着应该支持每个加密项目:8月13日晚间，数字资产交易平台Shapeshift创始人兼首席执行官Erik Voorhees发推称，支持加密并不意味着应该支持每个加密项目。同理，支持DeFi并不意味着应该支持每个DeFi项目。使用自由裁量权，需要深思熟虑、追求质量，在噪音中找到信号。[2020/8/14]

（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；

（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：

Hubble Chain技术团队开始搭建Sharding分片技术运行环境:据官方消息，来自美国硅谷的Hubble Chain（哈勃公链）技术团队，已经开始进行Sharding分片技术运行环境的搭建工作。据了解，基于Hubble Chain主网架构的Sharding分片技术，能够有效提高哈勃链上网络的数据吞吐量，确保链上数据快速、安全、稳定地流转交互。[2020/6/12]

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。

声音 | CoinShares董事长：由黄金支持的数字资产可激发稳定币吸引力:数字资产管理公司CoinShares董事长Danny Masters认为，由黄金支持的数字资产DGLD将可激发稳定币的吸引力，注：DGLD是一种数字资产(代币)，表示存储在瑞士保险库里的已分配的实物黄金，并通过建立在比特币网络上的侧链进行标记。英国金融市场行为监管局的数字证券管理平台Globacap、数字资产管理公司CoinShares等组成的财团此前推出了价值逾2000万美元的数字化黄金DGLD网络。（雅虎财经）[2019/11/22]

（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

动态 | Surfshark与CoinGate合作 为Litecoin (LTC)试点闪电网络解决方案:据cryptoninjas.net消息，加密货币支付服务公司CoinGate宣布，他们已经与隐私服务提供商Surfshark合作，共同开发Litecoin闪电网络(LN)解决方案的试点项目。[2019/1/18]

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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