前言
随着ETH升级PoS?共识系统，原有的PoW机制的ETH链在部分社区的支持下成功硬分叉。但是，由于某些链上协议在设计之初没有对可能的硬分叉做好准备，导致对应的协议在ETHW分叉链存在一定的安全隐患，其中最为严重的安全隐患则是重放攻击。
在完成硬分叉后，ETHW主网出现了至少2起利用重放机制进行的攻击，分别是OmniBridge的重放攻击和PolygonBridge的重放攻击。本文将以这两个事件作为案例，分别分析重放攻击对分叉链的影响，以及协议应如何防范此类攻击。
重放的类型
首先，在开始分析之前，我们需要先对重放攻击的类型做一个初步的了解，一般而言，我们对重放攻击分成两类，分别是交易重放和签名消息重放。下面，我们来分别说下这两类重放机制的区别
交易重放
交易重放指的是将在原有链的交易原封不动的迁移到目标链的操作，属于是交易层面上的重放，重放过后交易也是可以正常执行并完成交易验证。最著名的案例莫过于Wintermute在Optimism?上的攻击事件，直接导致了超2000万OPToken的损失。但是在EIP155实施以后，由于交易的签名本身带有chainId(一种用于链本身区别与其他分叉链的标识符)，在重放的目标链chainId不同的情况下，交易本身是无法完成重放的。
签名消息重放
签名消息重放区别于交易重放，是针对的用私钥签名的消息(e.g.Coboisthebest)进行的重放，在签名消息重放中，攻击者不需要对整个交易进行重放，而只需将签名的消息进行重放即可。在消息签名中，以Coboisthebest为例，由于该消息中并不含任何和链相关的特殊参数，所以该消息在签名后理论上是可以在任意的分叉链中均是有效的，可以验签通过。为了避免该消息在分叉上的重放，可以消息内容中添加chainId，如Coboisthebest+chainId()。在带上特定的链标识符之后，在不同分叉链上的消息内容不同，消息签名不同，因此无法直接进行重放复用。
金色晨讯 | 11月5日隔夜重要动态一览:21：00-7：00关键词：拜登，以太坊2.0，灰度，腾讯总裁
1.拜登竞选经理：拜登即将成为美国下一任总统；
2.存款合同已生效，以太坊2.0发布日期定为12月1日；
3.灰度资产管理总规模达79亿美元；
4.CME比特币期货11月合约收报14200美元；
5.美股三大指数集体收涨 区块链概念股普遍收涨；
6.美国司法部代表巴西查获2400万美元加密货币；
7.法院代表CFTC判决加密庞氏局支付90万美元的赔偿金及罚款；
8.腾讯总裁刘炽平：以十年来看，世界不会进入由加密货币主导的状态；
9.比特币持续上涨，日内最低报13886.64美元，最高报14255.81美元。[2020/11/5 11:40:37]
OmniBridge和PolygonBridge的攻击原理
下面我们来分析OmniBridge和PolygonBridge的攻击原理。首先抛出结论，这两起攻击事件本身都不是交易重放攻击，原因在于ETHW使用了区别于ETH主网的chainId，所以直接重放交易无法被验证通过。那么剩下的选项就只有消息重放了，那下面我们就来逐个分析它们各自是如何在ETHW分叉链上被消息重放攻击的。
OmniBridge
OmniBridge是用于在xDAI和ETH主网之间进行资产转移而使用的桥，主要依赖桥的指定的validator提交跨链消息完成跨链接资产的转移。在OmniBridge中，validator提交的验证消息的逻辑是这样的
金色晚报 | 8月3日晚间重要动态一览:12:00-21:00关键词：央行、数字货币、火币科技、ETH 2.0
1. 央行：积极稳妥推进法定数字货币研发。
2. 日本银行将对中央银行发行的数字货币进行实证试验。
3. 央行旗下“成方金融科技”正式成立。
4. 火币科技旗下子公司获香港证监会颁发4号及9号牌照。
5. 以太坊基金会正在为ETH 2.0建立安全团队。
6. 嘉楠科技和亿邦国际均推出新款比特币矿机。
7. 日本2021税制改革请愿书：对加密货币交易利润征收20%申报税。
8. YFII分叉项目YYFI局已在8月1日凌晨套利离场。
9. 嘉楠科技公布董事会变更，孔剑平、孙奇峰等董事已离任。[2020/8/3]
在这个函数中，首先会根据#L2行的签名检查来确定提交的签名是不是由指定的validator进行签名，然后再在#L11行对data消息进行解码。从解码内容上看，不难发现，返回字段中包含了chainId字段，那么是不是说明无法进行签名消息重放呢？我们继续分析。
通过追查_executeMessage函数，发现函数在#L11行对chaindId进行了合法性的检查
金色晨讯 | 5月21日隔夜重要动态一览:21:00-7:00关键词：两会、早期参与者、异动地址、数字欧元
1.今年两会将区块链等技术融入会议话语传播中。
2.共计50枚BTC从疑似中本聪拥有的钱包转出。
3.转账50枚BTC的地址此前被澳本聪列为其地址。
4.早期比特币开发者否认移动了50枚BTC。
5.北京链安分析师：今天异动地址不是创世块
6.亚马逊、IBM等公司撰写报告敦促美国国防部接受区块链。
7.法国央行已完成数字欧元的首次测试。
8.美国新冠肺炎确诊病例超过154万。
9.美国国会代表提出“推进区块链法”。
10.CME比特币期货5月合约跌破9600美元。[2020/5/21]
通过继续分析后续的函数逻辑，不难发现其实针对chainId的检查其实并没有使用evm原生的chainId操作码来获取链本身的chainId，而是直接使用存储在uintStorage变量中的值，那这个值很明显是管理员设置进去的，所以可以认为消息本身并不带有链标识，那么理论上就是可以进行签名消息重放的。
由于在硬分叉过程中，分叉前的所有状态在两条链上都会原封不动的保留，在后续xDAI团队没有额外操作的情况下。分叉后ETHW和ETH主网上OmniBridge合约的状态是不会有变化的，也就是说合约的validator也是不会有变化的。根据这一个情况，我们就能推断出validator在主网上的签名也是可以在ETHW上完成验证的。那么，由于签名消息本身不包含chainId，攻击者就可以利用签名重放，在ETHW上提取同一个合约的资产。
金色晨讯| 俄罗斯扣押比特币ATM机 V神现身BCH采矿协议闭门会议:1、Tom Lee：ETH期货可能会影响其价格下跌 但对BTC是一件好事。
2、俄罗斯扣押全国比特币ATM机进行检查。
3、津巴布韦唯一一台数字货币ATM机已停用。
4、IDACB将与彭博社和路透社合作 提供加密行业新闻。
5、台北医科大学附属医院推出区块链平台以改善病案记录。
6、Genesis Trading首席执行官Michael Moro：ETF被拒使得比特币价格升至7100美元。
7、孟岩：价值互联网时代 在上面跑的经济形态肯定是通证经济。
8、区块链百度搜索热度环比下降20%。
9、V神现身曼谷BCH采矿协议闭门会议 江卓尔称达成相当程度的共识。[2018/9/2]
PolygonBridge
和OmniBridge一样，PolygonBridge是用于在Polygon和ETH主网进行资产转移的桥。与OmniBridge不同，PolygonBridge依赖区块证明进行提款，逻辑如下：
通过函数逻辑，不难发现合约通过2个检查确定消息的合法性，分别是通过检查transactionRoot和BlockNumber来确保交易真实发生在子链(PloygonChain)，第一个检查其实可以绕过，因为任何人都可以通过交易数据来构造属于自己的transactionRoot，但是第二个检查是无法绕过的，因为通过查看_checkBlockMembershipInCheckpoint逻辑可以发现：
分析 | 金色盘面：BTC/USDT 15分钟走势平稳:金色盘面综合分析：BTC/USDT在过去10个小时震荡走平，多头依托6400构筑防线，而空头也没有赶尽杀绝的意思。但市场不会持续横盘，相信这种平衡只是大战前的暂时宁静，今夜的战斗不会轻松。[2018/8/9]
对应的headerRoot是从_checkpointManager合约中提取的，顺着这个逻辑我们查看_checkpointManager设置?headerRoot的地方
不难发现在#L2行代码中，签名数据仅对borChianId进行了检查，而没有对链本身的chainId进行检查，由于该消息是由合约指定的proposer进行签名的，那么理论上攻击者也可以在分叉链上重放proposer的消息签名，提交合法的headerRoot，后续再通过PolygonBridge进行在ETHW链中调用exit函数并提交相应的交易merkleproof后就可以提现成功并通过headerRoot的检查。
以地址?0x7dbf18f679fa07d943613193e347ca72ef4642b9?为例，该地址就成功通过以下几步操作完成了对ETHW链的套利
首先依靠钞能力主网交易平台提币。
在Ploygon链上通过PolygonBridge的depositFor函数进行充币；
ETH主网调用PolygonBridge的exit函数提币；
复制提取ETH主网proposer提交的headerRoot；
在ETHW中重放上一步提取的proposer的签名消息；
在ETHW中的PolygonBridge上调用exit进行提币
为什么会发生这种情况？
从上面分析的两个例子中，不难发现这两个协议在ETHW上遭遇重放攻击是因为协议本身没有做好防重放的保护，导致协议对应的资产在分叉链上被掏空。但是由于这两个桥本身并不支持ETHW分叉链，所以用户并没有遭受任何损失。但我们要考虑的事情是为什么这两个桥在设计之初就没有加入重放保护的措施呢？其实原因很简单，因为无论是OmniBridge还是PolygonBridge，他们设计的应用场景都非常单一，只是用于到自己指定的对应链上进行资产转移，并没有一个多链部署的计划，所以没有重放保护而言对协议本身并不造成安全影响。
反观ETHW上的用户，由于这些桥本身并不支持多链场景，如果用户在ETHW分叉链上进行操作的话，反而会在ETH主网上遭受消息重放攻击。
以UniswapV2为例，目前在UnswapV2的pool合约中，存在permit函数，该函数中存在变量PERMIT_TYPEHASH，其中包含变量DOMAIN_SEPARATOR。
此变量最早在EIP712中定义，该变量中含有chainId，在设计之初就包含可能的多链场景的重放预防，但是根据uniswapV2pool合约的逻辑，如下：
DOMAIN_SEPARATOR在构造函数中已经定义好，也就是说在硬分叉后，就算链本身的chainId已经改变，pool合约也无法获取到新的chianId来更新DOMAIN_SEPARATOR，如果未来用户在ETHW上进行相关授权，那么ETHW上的permit签名授权可以被重放到ETH主网上。除了Uniswap外，类似的协议还有很多，比如特定版本下的yearnvault合约，同样也是采用了固定DOMAIN_SEPARATOR的情况。用户在ETHW上交互的时候也需要防范此类协议的重放风险。
协议设计之初的防范措施
对于开发者而言，在为协议本身定制消息签名机制的时候，应该考虑后续可能的多链场景，如果路线图中存在多链部署的可能，应该把chainId作为变量加入到签名消息中，同时，在验证签名的时候，由于硬分叉不会改变分叉前的任何状态，用于验证签名消息的chainId不应该设置为合约变量，而应该在每次验证前重新获取，然后进行验签，保证安全性。
影响
对用户的影响
普通在协议不支持分叉链的情况下，应尽量不在分叉链上进行任何操作，防止对应的签名消息重放到主网上，造成用户在主网上损失资产
对交易平台和托管机构的影响
由于很多交易平台本身都支持了ETHWToken，所以这些由于攻击而提取出来的Token都有可能充值到交易平台中进行抛售，但需要注意的是，此类攻击并不是链共识本身的问题而导致的恶意增发，所以对交易平台而言，此类攻击无需进行额外的防范
总结
随着多链场景的发展，重放攻击从理论层面逐步变成主流的攻击方式，开发者应当仔细考量协议设计，在进行消息签名机制的设计时，尽可能的加入chainId等因子作为签名内容，并遵循相关的最佳实践，防止用户资产的损失。
Cobo是亚太地区最大的加密货币托管机构，自成立以来已为超过500家行业顶尖机构以及高净值人士提供卓越的服务，在保证加密资产安全存储的前提下，同时兑现了加密资产的稳健增益，深受全球用户信赖。Cobo专注于搭建可扩展的基础设施，为机构管理多类型的资产提供安全托管、资产增值、链上交互以及跨链跨层等多重解决方案，为机构迈向Web3.0转型提供最强有力的技术底层支持和赋能。Cobo旗下包含CoboCustody、CoboDaaS、CoboMaaS、Cobo?StaaS、CoboVentures、CoboDeFiYieldFund等业务板块，满足您的多种需求。
郑重声明： 本文版权归原作者所有， 转载文章仅为传播更多信息之目的， 如作者信息标记有误， 请第一时间联系我们修改或删除， 多谢。