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：
成都链安：ApolloX 项目方因签名系统缺陷被攻击，损失约160万美元:金色财经消息，据成都链安“链必应-区块链安全态势感知平台”安全舆情监控数据显示，ApolloX 项目遭受攻击，根据成都链安技术团队分析，发现ApolloX签名系统存在缺陷，攻击者利用签名系统缺陷生成了255个签名，总共从合约中提取了53,946,802$APX，价值约160万美元，目前被盗金额通过跨链已打入以太坊0x9e532b19abd155ae5ced76ca2a206a732c68f261地址。此前，ApolloX代币APX在今日19:00左右从0.054美元快速跌至0.019美元，闪跌约60%。[2022/6/9 4:11:35]
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
印度娱乐巨头Zee Studios宣布在Polygon上推出NFT-Drop:金色财经报道，印度娱乐巨头Zee Studios已与NFT市场提供商NFTically合作，在Polygon上推出其首个NFT降级解决方案，Polygon是一种以太坊扩展解决方案。在上周五的公告中，Zee Studios表示将提供其电影“SurajPeMangalBhari”中签名海报的NFT。Zee Studios首席商务官ShariqPatel表示：“对于我们成为印度第一家推出NFT的电影制片厂来说，这是一个决定性的时刻，这一举措与我们未来的计划密切相关。Zee Studios将通过其强大的电影内容库为电影爱好者和收藏家提供NFT。”（Coindesk）[2021/9/6 23:03:49]
Poly
0x1a72a0cf65e4c08bb8aab2c20da0085d7aee3dc69369651e2e08eb798497cc80:修改keeper的交易
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:
Flux 协议与跨链互操作性协议Poly Network达成战略合作:据官方消息，多链借贷协议Flux 与跨链互操作性协议Poly Network达成战略合作，双方共同部署安全高效的跨链桥。用户可通过一键跨链工具Poly Bridge实现FLUX资产在火币生态链Heco、以太坊ETH和币安智能链BSC三链之间的快速迁移和转账。
Poly Network已为众多DeFi+NFT项目和应用提供跨链互操作服务，它是轻量级异构链跨链互操作协议。
Flux 协议是由Zero one团队原创代码，在Conflux、Heco、BSC、Okchain、ETH等多链部署的DeFi底层数字加密资产抵押借贷协议。[2021/4/27 21:03:25]
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.
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。
Poloniex将于周末上线Tendies（TEND）期货交易:据官方消息，Poloniex将于周末上线Tendies（TEND）的期货交易。钱包将于UTC时间8月2日星期日下午16:00启用，随后将开放TEND交易。[2020/8/1]
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。
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.
Poloniex承认用户无法交易和提款但确信资金安全:数字货币交易平台Poloniex日前连发三条推文对用户资金安全问题进行澄清，称“在用户完成验证的过程中，用户虽然无法进行交易和提款但用户资金是安全的且账目清晰的。”Poloniex表示将积极鼓励用户在未来两周内完成验证工作。另外它提醒用户警惕，表示在任何时候都不会要求用户通过存款来恢复账户功能。5月27日Poloniex发布公告称将遵守法律要求客户进行身份验证，随后大量用户抱怨未收到任何账户冻结通知和网上公告就被冻结账户，有的用户甚至通过身份认证后仍无法进行交易或提款。[2018/6/1]
CrossChainContractAddress是Ontology链上原生编号为09的智能合约.
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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