AIN:Poly Network攻击关键步骤深度解析

前言

北京时间2021年8月10日,跨链桥项目PolyNetwork遭遇攻击,损失超过6亿美金。虽然攻击者在后续偿还被盗数字货币,但是这仍然是区块链历史上涉及金额最大的一次攻击事件。由于整个攻击过程涉及到不同的区块链平台,并且存在合约以及Relayer之间的复杂交互,对于攻击的完整过程和漏洞的根本原因,现有分析报告并未能梳理清楚。

整个攻击分为两个主要阶段,包括修改keeper签名和最终提币。对于第二阶段,由于keeper签名已经被修改,因此攻击者可以直接构建恶意提币交易,具体可以参见我们之前的报告。然而对于修改keeper签名的交易是如何最终在目标链执行的,目前并没有详细的文章阐明。而这一步是攻击的最核心步骤。

本报告从修改keeper签名交易入手(Ontology链上交易0xf771ba610625d5a37b67d30bf2f8829703540c86ad76542802567caaffff280c),分析了背后的原理和漏洞的本质。我们发现以下几个原因是Keeper能被修改的原因:

源链上(Ontology)的relayer没有对上链的交易做语义校验,因此包含修改keeper恶意交易可以被打包到polychain上

目标链上(以太坊)上的relayer虽然对交易做了校验,但是攻击者可以直接调用以太坊上的EthCrossChainManager合约最终调用EthCrossChainData合约完成签名修改

攻击者精心够着了能导致hash冲突的函数签名,从而调用putCurEpochConPubKeyBytes完成对签名的修改

涉及交易和合约

整个过程中的交互流程如下:

前Silvergate Bank董事会成员Rebecca Rettig担任Polygon首席政策官:2月10日消息,加密友好银行Silvergate Bank董事会成员Rebecca Rettig已经辞职,并加入Polygon Labs担任首席政策官,负责为公司制定合理的加密货币政策。据悉,Rettig辞职不是由于与公司、银行或董事会就与公司或银行的运营、政策或惯例有关的任何事项发生任何争议或意见不一致所致。[2023/2/10 11:58:40]

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

以太坊

0x838bf9e95cb12dd76a54c9f9d2e3082eaf928270:EthCrossChainManager

0xcf2afe102057ba5c16f899271045a0a37fcb10f2:EthCrossChainData

0x250e76987d838a75310c34bf422ea9f1ac4cc906:LockProxy

0xb1f70464bd95b774c6ce60fc706eb5f9e35cb5f06e6cfe7c17dcda46ffd59581:修改keeper的交易

Ontology

0xf771ba610625d5a37b67d30bf2f8829703540c86ad76542802567caaffff280c:修改keeper的交易

Poly

0x1a72a0cf65e4c08bb8aab2c20da0085d7aee3dc69369651e2e08eb798497cc80:修改keeper的交易

Web3意见平台Polemix完成100万美元融资:2月1日消息,Web3意见平台Polemix完成100万美元融资,由的数字原生公司Globant旗下风险基金Be Kind Tech Fund单独投资。

据悉,Web3意见平台Polemix旨在以Web3技术升级人们支持和反对意见领袖的方式,Polemix平台让跨主题领域的有影响力的意见领袖能够制作短视频,分享他们对热点问题的看法。支持者可以购买意见领袖想法的支持证明代币(POSU),这也可以提供诸如对领袖的特殊访问权等好处。POSU销售所得可用于资助意见领袖的工作或支持促进领袖事业的基金会,但部分销售也可用于奖励在平台评论部分持不同意见的用户。[2023/2/1 11:39:29]

攻击流程

整个攻击大致可以分为三个步骤。第一个步骤是在Ontology链生成一条恶意交易(0xf771ba610625d5a37b67d30bf2f8829703540c86ad76542802567caaffff280c),第二个步骤是修改以太坊EthCrossChainData合约中的keeper签名,第三个步骤构造恶意交易发起最终攻击和提币。

步骤一

攻击者首先在Ontology发起了一笔跨链交易,里面包含了一个攻击payload:

可以看出交易包含了精心设计的函数名,目的在于通过造成哈希冲突的方式调用putCurEpochConPubKeyBytes函数。关于哈希函数冲突的细节在网络上已有很多讨论,可以参考.

Instagram正计划支持以太坊、Polygon、Solana和Flow的NFT:5月8日消息,Instagram 正计划集成以太坊、Polygon、Solana 和 Flow 的 NFT,首先会进行试点。目前尚不清楚 Instagram 是否会在发布时同时支持这四个网络。另外,Instagram 不会向用户收取上传和展示 NFT 的费用。(CoinDesk)[2022/5/8 2:58:21]

随后,该笔交易被OntologyRelayer接收,注意这里并没有很严格的校验。该交易会通过Relayer在PolyChain成功上链。EthereumRelayer会感知到新区块的生成。

然而,这笔交易被EthereumRelayer拒绝了。原因在于EthereumRelayer对目标合约地址有校验,只允许LockProxy合约作为目标地址,而攻击者传入的是EthCrossChainData地址。

因此,攻击者攻击之路在此中断。但如前所述,包含恶意payload的攻击交易已经在PolyChain成功上链,可被进一步利用。

步骤二

攻击者手动发起交易,调用EthCrossChainManager合约中的verifyHeaderAndExecuteTx函数,将之前一步保存在PloyChain区块中的攻击交易数据作为输入。由于该区块是polychain上的合法区块,因此可以通过verifyHeaderAndExecuteTx中对于签名和merkleproof的校验。然后执行EthCrossChainData合约中的putCurEpochConPubKeyBytes函数,将原本的4个keeper修改为自己指定的地址。

步骤三

在keeper被修改之后,攻击者直接调用目标链上的verifyHeaderAndExecuteTx函数,最终调用至Unlock函数,大量地转移资金,给项目方带来了严重的损失。具体的攻击细节可参考我们之前的报告。

Aloha NFT正式与Polygon合作开发夏威夷首个 NFT:金色财经报道,在 Polygon 区块链的资助下,Aloha NFT 将于2022年2月22日启动他们的“Alohachella”项目,其中包括 22 位夏威夷艺术家的 NFT 艺术品和实物收藏卡。Aloha NFT是夏威夷的第一个 NFT 市场,于 2021 年 4 月推出。(martechseries)[2022/2/21 10:05:47]

Relayer代码分析

在本攻击过程中,Ontology方和以太坊方均有Relayer负责将来自Ontology的交易在polyChain上链,以及将polychain上的交易放到以太坊。这两个Relayer是由Go语言实现的服务进程。

然而我们发现,这两个Relayer都缺乏有效的校验。这导致

攻击者可以在Ontology构造一条恶意的跨链交易,并且成功打包到polychain上。

虽然在以太坊的Relayer具有校验功能,但是攻击者可以直接同以太坊上的链上合约进行交互,直接执行恶意的函数。

OntologyRelayer完全信任来自Ontology上的跨链交易

PolyNetwork的?ont_relayer(https://github.com/polynetwork/ont-relayer)?负责监听Ontology链上的跨链交易并将其打包入传入PolyChain.

注:

在OntologyRelayer中,Side指OntologyChain;Alliance指PolyChain.

CrossChainContractAddress是Ontology链上原生编号为09的智能合约.

区块链存储协议Arweave通过Bundlr Network集成Polygon:11月21日消息,Arweave支持用户使用Polygon原生币将上传到Arweave网络。Arweave下一步将集成Polygon生态系统中的钱,发放于Polygon和Bundlr启动9000美元的开发者资助计划,它在一个单独的基础交易中收集并提交数据到Arweave网络,能够实现委托支付,用户Bundlr网络发送交易时,Arweave网络支付的存储费用由其Bundlr节点处理。[2021/11/21 7:02:07]

上图中,OntologyRelayer启动时开启三个Goroutines分别负责监听OntologyChain和PolyChain的跨链交易,以及对PolyChain上的跨链交易做状态检查。在本报告中,我们只关注69行的监听Side的代码逻辑。

在上图中,OntologyRelayer调用Ontology链提供的RPC接口(第215行,调用SDK函数GetSmartContractEventByBlock)获取区块中触发的智能合约事件;然后在第228和232行表明OntologyRelayer只监听OntologyChain上由CrossChainContractAddress触发的makeFromOntProof事件;

上图中,在处理OntologyChain上的跨链交易时,OntologyRelayer总共做了五次校验,分别是两次向OntologyChain发送的RPC请求校验(check1和check4),以及三次参数是否为空的校验(check2,check3,和check5)。这五次校验都属于常规校验,并未对来自OntologyChain上的跨链交易做语义上的校验;第167和171行取出了在目标链上执行所需要的交易参数信息;第183行向PolyChain发送交易;

OntologyRelayer在构造了PolyChain上的交易后便向PolyChain发起RPC请求发送交易(第164行,函数调用SendTransaction);

这个名为ProcessToAliianceCheckAndRetry的Goroutine也仅仅是做了重发失败交易的工作,仍然未对来自OntologyChain上的跨链交易做任何语义上的校验。

至此,我们可以看出ont-relayer监听所有来自OntologyChain由CrossChainContractAddress触发的makeFromOntProof事件,并未对其做任何语义上的校验,便向PolyChain转发了交易。而任何人向Ontology发送的任何跨链交易都会触发CrossChainContractAddress的makeFromOntProof事件,所以OntologyRelayer会将所有来自Ontology上的跨链交易都转发到Polychain上。

EthereumRelayer中的无效校验

EthereumRelayer?负责监听PolyChain并将目标链为Ethereum的跨链交易转发到Ethereum上。

EthereumRelayer启动一个Goroutine来监控PolyChain;

EthereumRelayer监听所有PolyChain上目标链为Ethereum的跨链交易;EthereumRelayer会校验跨链交易的目标合约是否为config.TargetContracts中指定的合约之一,如果不是则不会发送这笔跨链交易到Ethereum上。

虽然EthereumRelayer对PolyChain上的跨链交易做了部分校验,比如限制了目标合约,但是与PolyChain不同,任何人都可以向Ethereum上的EthCrossChainManager合约发送交易。换句话说,EthereumRelayer在这里做的校验没有实际的意义,只要包含恶意payload的跨链交易被成功打包进了PolyChain,那么任何人都可以直接使用已经打包好的区块数据将payload发送到以太坊EthCrossChainManager合约并执行。

攻击者正是利用了上述两个缺陷,完成了攻击流程中的步骤一和步骤二。

写在最后

通过对整个攻击流程的完整梳理和详尽分析,我们认为Relayer的不完整校验是攻击得以发生的根本原因。其它方面则更多地属于比较精彩的攻击技巧。总而言之,跨链的校验和鉴权是跨链系统安全的关键所在,值得社区付出更多的努力。

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金星链

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