BCH硬分叉背后：一场预谋已久的真实攻击

来源：慢雾科技

5 月 15 日 BCH 升级遭到攻击，慢雾安全团队及时跟进，并在社区里注意到相关分析工作，通过交流将此分析文完整转载于此。这是一场真实攻击，从行为上分析来看确实预谋已久，但 BCH 响应很及时，成功化解了一场安全危机。

BCH 的 5 月 15 日 升级遭到攻击，导致节点报出 too many sigops 错误。经分析，攻击载荷为一个精确构造的 P2SH Transaction，利用了 BCH 去年 11 月升级引入的 OP_CHECKDATASIG 操作码。

攻击导致了矿工节点无法打包，BCH 方面通过类似于空块攻击的方式，紧急挖出十个空块以触发滚动检查点保证升级。攻击发生约 1 小时后，BCH 矿池上线紧急修复后的代码成功继续出块。

不过同时也有人观察到，在 582698 区块高度，有矿工挖出了哈希结尾为 6bf418af 的区块，大小 139369 字节。但随后该区块被 10 分钟后 BTC.top 挖出的哈希结尾为 449e2bb4 区块所重组。或许是一次误伤，不过可见 BCH 对于升级防守之严密。

攻击原理分析

攻击载荷

捕捉到的攻击载荷 TXID 为

4c83ab55623633c86ec711b3d68ccdea506b228178ff1533f287ab744b006c44

该攻击载荷由 1334 个 Input 构成，每一个 Input 均是 P2SH 格式。

其内容为

• OP_FALSE OP_IF OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG
• OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG
• OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG
• OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG OP_CHECKDATASIG OP_14 OP_CHECKDATASIG 
• OP_ENDIF
• OP_TRUE

可见其中包含 15 个 OP_CHECKDATASIG

该攻击载荷利用了一个 CORE 曾经帮 ABC 修复，但未完全修复的漏洞，制造了组块和验证之间的差异，从而导致矿工组出的区块不被节点接受。

漏洞背景

OP_CHECKDATASIG 是一种椭圆曲线签名校验指令 (SigOP)，这类指令由于需要进行椭圆曲线运算，执行开销远高于其他指令。因此在节点代码中，对于这类指令的数量做出了限制，以避免拒绝服务攻击。

相关代码位置：

https://github.com/Bitcoin-ABC/bitcoin-abc/blob/f27da0752c0a3b7382df54a65ca3cf1c3629aad4/hide/consensus/consensus.h#L27

static const uint64_t MAX_TX_SIGOPS_COUNT = 20000;

即，单个 Transaction 中 SigOP 的数量不能超过 20000。

漏洞原理

细心的话，你已经发现了，攻击载荷的 SigOP 数量为 1334*15 = 20010，这个攻击载荷 TX 会被节点拒绝，报错即是 too many sigops，这是导致节点拒绝包含该 TX 的区块的原因。

相关代码位置：

https://github.com/Bitcoin-ABC/bitcoin-abc/blob/f27da0752c0a3b7382df54a65ca3cf1c3629aad4/hide/validation.cpp#L1936

if (nSigOpsCount > nMaxSigOpsCount) {    return state.DoS(100, error("ConnectBlock(): too many sigops"),                     REJECT_INVALID, "bad-blk-sigops");}

然而在组块时为什么没有拒绝这个 TX 呢？我们可以在 Bitcoin-ABC 的补丁中发现端倪。

补丁位置：https://reviews.bitcoinabc.org/D3053

相关代码位置

https://github.com/Bitcoin-ABC/bitcoin-abc/blob/f27da0752c0a3b7382df54a65ca3cf1c3629aad4/hide/validation.cpp#L592

// 原代码 int64_t nSigOpsCount = GetTransactionSigOpCount(tx, view, STANDARD_SCRIPT_VERIFY_FLAGS);
// 补丁代码 int64_t nSigOpsCount = GetTransactionSigOpCount(tx, view, STANDARD_CHECKDATASIG_VERIFY_FLAGS);

所在的函数为：AcceptToMemoryPoolWorker

可见原代码组块过程中在计算 Transaction 中的 SigOP 数量时，错误地使用了 STANDARD_SCRIPT_VERIFY_FLAGS，而非 STANDARD_CHECKDATASIG_VERIFY_FLAGS。

这两个标志有什么区别呢？

在 policy 中我们可以找到他们。

相关代码位置：

https://github.com/Bitcoin-ABC/bitcoin-abc/blob/f27da0752c0a3b7382df54a65ca3cf1c3629aad4/hide/policy/policy.h#L108

static const uint32_t STANDARD_CHECKDATASIG_VERIFY_FLAGS =    STANDARD_SCRIPT_VERIFY_FLAGS | SCRIPT_ENABLE_CHECKDATASIG;

所以我们可以见到，当仅使用了 STANDARD_SCRIPT_VERIFY_FLAGS 时，计算脚本中 SigOP 数量时，是不包含 OP_CHECKDATASIG 的。所以这个包含 20010 个 SigOP 的攻击载荷，在组块时，统计出来的 SigOP 数量为零。

因此，攻击载荷会在矿工组块的时候被包含进区块中，然而，由于其他代码正确地统计了 SigOP，节点会拒绝该区块，这导致了 BCH 无法出块。

总结

攻击者利用了 BCH 引入 OP_CHECKDATASIG 时产生的，又未完全修复的漏洞，巧妙地构造了攻击载荷。攻击者应该高度了解客户端代码，并熟悉 OP_CHECKDATASIG 漏洞。