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區塊鏈攻擊向量：最安全技術的漏洞（上）
3. 智能合約攻擊Apriorit 擁有從事智能合約開發和區塊鏈測試的團隊。我們已經積累了豐富的基於以太坊、EOS、NEO平台的智能合約漏洞分析和規避經驗。與智能合約相關的主要區塊鏈安全問題涉及源代碼、網絡虛擬機、智能合約運行時環境以及區塊鏈本身中的錯誤。讓我們看看這些攻擊向量中的每一個。
合約源代碼漏洞如果智能合約的源代碼存在漏洞，就會對簽署合約的各方構成風險。例如，2016 年以太坊合約中發現的錯誤使其所有者損失了8000 萬美元。 Solidity 中的一個常見漏洞提供了一種可能性，可以將控制權委託給其他智能合約中不受信任的功能，稱為重入攻擊。在此攻擊期間，合約A 從合約B 調用具有未定義行為的函數。反過來，合約B 可以調用合約A 的函數並將其用於惡意目的。
虛擬機中的漏洞以太坊虛擬機(EVM) 是一種基於分佈式堆棧的計算機，其中執行基於以太坊的區塊鏈的所有智能合約。 EVM 最常見的漏洞如下：
不可變缺陷——區塊鏈塊本質上是不可變的，這意味著智能合約一旦創建，就無法更改。但是，如果智能合約在其代碼中包含任何錯誤，它們也無法修復。網絡犯罪分子有可能發現並利用代碼漏洞來竊取Ether 或創建新的分叉，就像DAO 攻擊一樣。
加密貨幣在轉移過程中丟失——如果以太幣被轉移到一個沒有任何所有者或合同的孤立地址，這是可能的。
訪問控制中的錯誤——以太坊智能合約中存在一個遺漏修改器錯誤，允許黑客訪問合約中的敏感功能。
短地址攻擊——這是可能的，因為EVM 可以接受錯誤填充的參數。黑客可以通過向潛在受害者發送特製地址來利用此漏洞。例如，在2017 年對Coindash ICO 的一次成功攻擊中，對Coindash 以太坊地址的修改使受害者將他們的以太幣發送到黑客的地址。
此外，黑客可以通過應用其他典型的破壞區塊鏈技術的方法來破壞智能合約，包括DDoS、eclipse 和各種低級別攻擊。
然而，Cardano 和Zilliqa 等較年輕的區塊鏈使用不同的虛擬機：IELE、KEVM 等。這些新的區塊鏈聲稱在其協議中保證智能合約的安全性。
4.交易驗證機制攻擊與金融機構不同，區塊鏈只有在網絡中的所有節點都達成一致後才能確認交易。在包含交易的區塊被驗證之前，該交易被歸類為未驗證。然而，驗證需要一定的時間，這為網絡攻擊創造了一個完美的載體。
雙花是一種利用交易驗證機制的常見區塊鏈攻擊。區塊鏈上的所有交易都需要用戶驗證才能被確認為有效，這需要時間。攻擊者可以利用這種延遲來獲得優勢，並誘使系統在多個交易中使用相同的硬幣或代幣。
圖2. 雙花攻擊
以下是基於利用交易發起和確認之間的中間時間的最常見攻擊類型。
芬尼襲擊當一筆交易被預挖到一個區塊中，並且在該預挖區塊被釋放到網絡之前創建了一個相同的交易，從而使第二個相同的交易無效時，Finney 攻擊是可能的。
種族攻擊當攻擊者創建兩個相互衝突的交易時，就會執行競態攻擊。第一筆交易被發送給受害者，受害者無需等待交易確認即可接受付款（例如發送產品）。同時，將向攻擊者返回相同數量的加密貨幣的衝突交易被廣播到網絡，最終使第一筆交易無效。
矢量76Vector76 是之前兩次攻擊的組合。在這種情況下，惡意礦工創建兩個節點，其中一個僅連接到交換節點，另一個連接到區塊鍊網絡中連接良好的對等節點。之後，礦工創建兩筆交易，一筆高價值和一筆低價值。然後，攻擊者預挖並從交換服務中扣留一個包含高價值交易的區塊。在區塊公告之後，攻擊者迅速將預挖區塊直接發送到交易所服務。它與一些礦工一起將預挖區塊視為主鏈並確認此交易。因此，這種攻擊利用了這樣一個事實，即網絡的一部分看到攻擊者已包含在塊中的交易，而網絡的另一部分看不到該交易。
交易所服務確認大額交易後，攻擊者向主網發送小額交易，主網最終拒絕大額交易。結果，攻擊者的賬戶被記入了高價值交易的金額。儘管這種類型的攻擊成功的可能性很高，但它並不常見，因為它需要一個託管的電子錢包，該電子錢包在一次確認後接受付款，並需要一個節點來處理傳入的交易。
替代歷史攻擊另一種歷史攻擊——也稱為區塊鏈重組攻擊——即使在多次確認的情況下也可能發生，但需要黑客提供大量的計算能力。在這種情況下，惡意用戶向收件人發送交易，同時使用返回相同代幣的另一筆交易挖掘替代分叉。例如，即使接收方在n 次確認後認為交易有效並發送產品，如果攻擊者釋放更長的鏈並取回硬幣，接收方也可能會損失金錢。
最新的一次區塊鏈重組攻擊發生在2020 年8 月的Ethereum Classic上，當時一名礦工使用舊軟件並在挖礦時暫時無法訪問互聯網。當兩個版本的區塊鏈競爭網絡中節點的有效性並導致插入大約3000 個區塊時，重組就發生了。
51% 或多數攻擊當黑客控制了51% 的網絡哈希率並創建一個最終優先於現有分叉的替代分叉時，多數攻擊是可能的。這種攻擊最初是唯一已知的區塊鏈漏洞，在不久的過去似乎不切實際。然而，至少有五種加密貨幣——Verge 、 ZenCash、Monacoin、Bitcoin Gold 和Litecoin Cash——已經遭受了51% 的攻擊。在每一種情況下，網絡罪犯都收集了足夠的哈希算力來破壞網絡並賺取數百萬美元。
最近在2020 年8 月發生的對以太坊經典(ETC) 的51% 攻擊導致價值約560 萬美元的ETC 加密貨幣被雙花。顯然，黑客非常了解ETC 協議，並在四天內設法挖掘了4,280 個區塊，直到平台發現攻擊。事件發生僅五天后，ETC 就遭遇了第二次51% 攻擊，其中一名礦工進行了4000 個區塊的網絡重組。
圖3. 多數攻擊
不幸的是，所有小型加密貨幣仍面臨多數攻擊的風險。由於這些加密貨幣吸引的礦工較少，攻擊者只需租用計算能力即可獲得網絡的大部分份額。 Crypto51的開發人員試圖提醒人們注意破解較小加密貨幣的潛在風險。他們的網站顯示了對各種區塊鏈進行51% 攻擊的預期成本。
防止雙花攻擊的可能措施包括在監聽期間監控收到的交易、轉發雙花嘗試、插入其他節點以觀察交易以及拒絕直接傳入連接。
此外，還有一項稱為閃電網絡的創新技術，旨在解決交易驗證機制中的漏洞利用問題。該網絡允許用戶通過雙向支付渠道網絡即時驗證交易，而無需委託資金保管。但是，它仍然容易受到DDoS 攻擊，其中一次已經發生在2018 年3 月。
5、礦池攻擊對於像比特幣這樣的主要加密貨幣，個體礦工已經不可能賺取利潤，因此礦工通過創建礦池來統一他們的算力。這使他們能夠開採更多的區塊，並且每個人都能獲得一份獎勵。目前，最大的比特幣礦池是BTC.com、AntPool 和ViaBTC。根據Blockchain.com 的數據，它們加起來佔比特幣網絡總哈希率的52% 以上。
礦池是一個不錯的目標。惡意礦工試圖通過利用區塊鏈共識機制中常見的Web 應用程序漏洞來控制內部和外部的礦池。
以下是對礦池最常見的攻擊。
自私挖礦自私挖礦是指惡意礦工試圖通過在一段時間內不向網絡廣播挖出的區塊然後一次釋放幾個區塊，使其他礦工失去他們的區塊來增加他們的獎勵份額。防止此類攻擊的可能措施是將礦工隨機分配到礦池的各個分支，優先選擇時間戳較新的區塊，並在最大可接受時間內生成區塊。這種類型的攻擊也稱為塊扣留。
圖4. 自私挖礦攻擊
由於2014 年對Eligius礦池的自私挖礦攻擊，礦工損失了300 BTC。自私挖礦有很高的成功機會，並且可能發生在所有加密貨幣上。針對自私挖礦的可能預防措施包括只註冊受信任的礦工，並對現有的比特幣協議進行更改以隱藏部分工作量證明和完整工作量證明之間的差異。
預扣後分叉預扣後分叉(FAW) 是自私挖礦的一種變體，事實證明它對攻擊者更有利可圖。在FAW 攻擊期間，惡意礦工隱藏一個獲勝的區塊，然後丟棄它或稍後釋放它以創建一個分叉，具體取決於情況。由Ujin Kwon 領導的一組研究人員明確描述了這種攻擊的概念。
結論儘管區塊鏈的受歡迎程度仍在上升，但越來越多的針對區塊鏈的網絡攻擊可能對其聲譽產生負面影響。了解最常見的區塊鏈漏洞和攻擊類型對於關注區塊鏈安全並想知道首先要保護什麼的每個人來說都是必須的。