Cosmos 聯合創始人：一個密碼學漏洞引發的幣安跨鏈橋攻擊

原文作者：Cosmos 聯合創始人 Ethan Buchman，由 DeFi 之道翻譯編輯。

（註：配圖由無界版圖 AI 工具生成）

關於幣安黑客事件的一些想法。 Binance 是 Cosmos 軟件的最大用戶，他們運營着一個價值數百億美元的平台，但沒有對核心軟件做出有意義的貢獻或參與。 從這裡發生的事情中，我們可以學到很多。

你可能看到了 samczsun 的優秀推文貼展示了這個問題。https://twitter.com/samczsun/status/1578167198203289600 讓我們嘗試補充一些有關情況的詳細信息。

一個官方防禦補丁已發布在這裡：https://forum.cosmos.network/t/cosmos-sdk-security-advisory-dragonfruit/7614

友情提醒：如果你發現 Cosmos 軟件存在潛在漏洞，請遵循我們負責任的披露流程：

https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/blob/main/SECURITY.md

問題的癥結在於黑客能夠偽造一個默克爾證明（merkle proof），這不應該是可實現的 – 默克爾證明應該是高度安全的。 區塊鏈輕客戶端（以及 IBC）建立在默克爾證明（merkle proof）之上，因此正確處理它們很重要。

默克爾證明是數據存儲中存在某些鍵值對的密碼學證明， 我們可以稱之為“包含證明”。 很多區塊鏈將其數據存儲在一棵默克爾樹（merkle tree）中，以便可以生成證明某些數據包含在樹中的證明。

默克爾證明在 IBC 中被大量使用，例如，一個區塊鏈可以證明它有一個指向另一個區塊鏈的數據包。當然，如果你可以證明某些數據在樹中，但實際上並沒有，那將是一個大問題。而這就是在 Binance 身上發生的事。

Cosmos 鏈使用一種稱為 IAVL 的默克爾樹，它位於 IAVL 存儲庫中。它附有一首關於默克爾樹有多棒的詩。 IAVL 是一個自定義的默克爾化平衡二叉搜索樹，它類似於以太坊的帕特里夏樹（patricia trie）。

https://github.com/cosmos/iavl/blob/master/POEM

每個區塊鏈開發人員在接觸這些結構的架構和算法時，都不得不陷入默克爾樹的瘋狂之中。

IAVL 存儲庫公開了一個 API，用於使用一個“RangeProof”對象構建和驗證證明。 一個範圍證明（Range Proof）用於證明某些範圍的 key 在默克爾樹中並列存在。

一個範圍證明還可用於證明單個鍵值對（範圍大小為 1），或證明某個鍵不在樹中（範圍大小為 2）。

IAVL 存儲庫將 RangeProof 對象用於所有三種證明（包含、不存在、範圍內的鍵）。 但事實證明 RangeProof 的內部工作存在一個嚴重漏洞。

一個證明應該由一個子葉節點和一系列內部節點組成，這些節點勾勒出從子葉到根的路徑，並具有足夠的信息來計算樹的 merkle 根哈希並驗證子葉實際上是樹的一部分。

由於這是一棵二叉樹，所以每個內部節點都可以有一個左分支和右分支。 但是在證明中，你是在樹中跟蹤路徑，因此內部節點應該只包含其左分支或右分支哈希。 另一個是由證明中其他節點的哈希構造的。

這就是 IAVL RangeProof 的代碼遇到問題的地方。 IAVL RangeProof 允許填充 InnerNode 中的 Left 和 Right 字段。 而這不應該發生。

攻擊者基本上利用了將信息粘貼到 Right 字段中的優勢，它們從未經過驗證，也從未影響哈希計算，從而使驗證者相信某些子葉是樹的一部分。 因此，他們成功地偽造了一個默克爾證明。

值得注意的是，這個問題取決於攻擊者能否將子葉添加到單個證明中，因為 RangeProof 允許你一次證明多個子葉。 因此，即使你的協議只希望一次證明一個 key，使用 RangeProof 也會為攻擊者打開攻擊面。

所以使用 RangeProof 並不是一個好主意。 但是我們也可以提出一個簡單的防禦措施——如果任何內部節點同時填充了 Left 和 Right 字段，則預先拒絕證明。 這樣做應該可以解決這個問題。

雖然 RangeProof 是一個核心 Cosmos 存儲庫 (IAVL) 的一部分，但它實際上並未用於 Cosmos 堆棧內的區塊鏈協議中。IAVL 樹本身被所有 Cosmos SDK 鏈使用，但 RangeProofs 並沒有。這是理解的關鍵！

相反，對於 IBC 中的默克爾證明，開發者按照 IBC 標準設定的更嚴格的流程開發了一個新規範。 該規範稱為 「ICS23」，它位於 IBC 規範存儲庫中： https://github.com/cosmos/ibc 中。

那什麼是 ICS23？ 這是支持多種默克爾樹的默克爾證明的通用標準（包括 IAVL 樹）。 ICS23 定義了一種用於序列化和驗證默克爾證明的通用格式。

IBC 沒有使用 IAVL 樹的內置 RangeProof 系統，而是使用 ICS23 標準來生成和驗證 IAVL 樹的默克爾證明。而 ICS23 代碼中並沒有這個漏洞。

這不僅僅是使用不同的代碼，並因此僥倖躲過一劫的問題。 這代表了一種根本不同的軟件工程方法。

ICS23 遵循更嚴格的設計流程，旨在最大限度地減少攻擊面，同時仍然是通用的，這是一項艱巨的任務！作為其中的一部分，它明確地拒絕了 range proofs，ICS23 中並沒有 range proofs。

因此，該漏洞本身在 ICS23 規範中是不可接受的，這是好的，IBC 的目標是使跨鏈通信更加安全。

當然，IBC 規範和協議可能並不完善，並將繼續改進。作為一個複雜的協議和軟件實現，它（IBC）甚至可能存在我們社區必須應對的尚未被發現的漏洞，安全需要一個社區。

我們都必須認真對待安全。 如果發現潛在漏洞，請負責任地披露：https://github.com/cosmos/cosmos-sdk/blob/main/SECURITY.md。

如果你可以為改進軟件和協議做出貢獻，我們邀請您這樣做！

總的來說，這次事件是一個機會，它提醒了大家在軟件開發生命周期中加強安全實踐的重要性，傳播一些關於 IBC 是什麼及其工作方式的一些認識，並邀請整個生態來幫助改進 IBC。

跨鏈橋黑客對我們的行業來說是一個真正的問題，如果不認真致力於更高的安全性和標準流程，它們（跨鏈橋）就不會變得更好。讓 IBC 成為一個光輝的例子。

這裡還有一個關於使用開源軟件的重要教訓：遵循最佳實踐，保持最新狀態，並向上游貢獻資源！ 很高興看到 binance 成為更負責任和協作的生態參與者！