【解读合约审计】Harmony的跨链桥是如何被盗一亿美金的？

内容概要

2022年6月24日，由Layer1公链Harmony开发的，以太坊与Harmony间的资产跨链桥Horizon遭到攻击，损失金额约为1亿美元。

这到底是怎么回事?

虽然黑客攻击发生的当天就能断定属于“公证人私钥被盗”，既然贵客点开，不妨来展开聊聊，放心，有少数硬核源码但全篇讲白话，通俗易懂！

• 跨链桥分类与技术原理
• Horizon合约审计报告解读
• 被盗原因复盘分析与总结

1、跨链桥技术原理

跨链，顾名思义是不同区块链之间资产信息如何转移的问题，也称之为互操作性，而目前有超50种跨链解决方案，其方案定义是多种多样的。

《来自iosg-跨链桥方案一览，谁能汇聚多链流动性》

1.1、跨链方案有哪些？

概括来讲，要实现资产价值在另一条链上恒定，有两种大路径按”价格”锚定和按”物理”锚定

乍一听复杂，其实按价格锚定就是在各公链上的USDT这种稳定币，他与美元1:1锚定，因此也属于跨链资产的一种。

抛开各类稳定币更直观一种跨链方案则是物理锚定，即流动性总量是恒定的，其方案也很多（公证人、侧链、中继链、哈希锁定等），咱们重点讲公证人模式。

公证人模式依据”公证人是谁“有三种区分：

• 交易所做担保型：比如币安提币，各种买卖均在中心化交易所进行，提币才兑现
• 流动性池桥接型：比如bridge.connext，o3swap
• 合约锁定铸造型：各类官方桥通用方案polygon/arbitrum/avax/celer，以及今天的主角harmony

锁定铸造型由于产生的是包装代币，因此往往是各公链具有一定公信力的官方桥才采用。

以上均各有优缺，或是怕交易所跑路，或是流动性枯竭，或是公证人私钥被盗，目前并没有完美实现不可能三角的跨链方案出现。

如下图是o3swap的流动性总量和交易量趋势，近半年已然跌去90%，或许是因为去年8月的质押资产被盗案导致不断式微吧。

《流动性总量与交易量，来自o3swap官网》

1.2、Horizon桥的跨链原理

Harmony开发的Horizon桥是非常标准的公证人锁定铸造型。

为何锁定铸造可以被信任呢？

是由于区块链上的合约具有不可更改特性，如果不留后门的话，甚至一旦部署将无任何方式可以影响他的运作，正如无聊猿官方自己将所有权限转入0地址，放弃所有权后，无任何方式可以进一步铸造出新的猴子，其流动性总量将被锁死。

同理的，不同公链之间虽然合约不同，但如果在以太坊上用合约锁住10个ETH，在另一条公链上也以同样有公信力的合约，来释放10个wETH，这样一来其实全局上流动性是固定的，只要wETH可以随时转回以太坊并兑换得到ETH，那wETH就可以被认为是具有了ETH的等同价值。

因此其核心的操作就是

• Lock-and-Mint：A链锁定代币流动性 + B链发行等量的可流通包装代币
• Burn-and-Release：B链销毁包装代币 + A链解锁等量基础代币的流动性
• 公证人：负责发现A链Lock锁定事件后，去B链Mint铸造出锚定代币，转入目标地址。

【Horizon桥的流程示意图，来自官方github】

有锁定自然衡量各个跨链桥规模的最佳方式就是TVL（总价值锁定），可以显著看到6.24之后，Horizon的TVL瞬间跌入谷底，当安全事故来临再多的TVL也就如流水一般，蜂拥而至也一哄而散。

【Horizon链桥TVL图，来自dune】

2、Horizon桥的合约审计报告解读

一次事故对很多Web3项目而言，做不到100%安全就基本等于0的价值，因此为了检查合约的安全性，一般会测试模拟多种攻击场景，通过checklist进行安全审查，以确保合约安全

开发或许几天而已，但要足够可靠则流程多且昂贵（一般报价按时间衡量10W刀起步）

审计报告的核心信息是：风险名称、漏洞描述、风险等级、安全建议、修复状态及审计结果等

而Horizon桥的合约审计报告是老牌审计公司PeckShield进行的，发现了5个漏洞风险

2.1、中低风险点1-兼容不足

是不是很难想象区区3行代码都能有bug？

其实锁定token的逻辑很简单，就是用户制定金额和目标地址，在授权代扣权限后，合约将USDT转入此合约锁定，并发出一个locked事件，让链下的公证人可以得知资产已经被锁定了。

function lockToken(uint256 amount,address recipient)public{
  ethToken_.safeTransferFrom(msg.sender,address(this),amount);
  emit Locked(address(ethToken_),msg.sender,amount,recipient);
}

但PeckShield审计发现LockToken锁定函数对通缩型token是不兼容的，用户传入的amount如果是100，自然Locked事件发出的是成功锁定100个

但是如果是”通缩型“的token呢？进行safeTransferFrom 的过程中amount变少了怎么办？这就会出现锁仓额低于B链释放额的风险

可看前文：【源码解读】你买的NFT到底是什么？

标准协议中都会以虚函数为钩子的方法，在转移前后增加逻辑，有些token则可能在这里_beforeTokenTransfer增加交易损耗，从而控制流通量实现通缩。

当然harmony最后肯定是修改优化了，采用转移前后两次读取balance的方法来算出实际锁定额。

2.2、中低风险点2-异常锁定

还是这段代码，是不是很难想象区区3行代码不仅有BUG，而且有2个！

可看前文：【源码解读】你买的NFT到底是什么？

为了安全的Mint，其实标准协议是禁止向0地址mint的，如果lockToken 的时候目的转入地址recipient 填写为0地址，则会B链上铸造失败，造成锁入此合约但无跨链效果，如果此金库合约没有预留合适的转出方法则会永久锁定。

2.3、高风险点

铸造解锁等函数的调用者为单签账户

在原先程序里，Mint铸造资产unlock解锁释放，都是只能指定公证人进行。

这也正是本次中招的原因，harmony是最终将公证人改了多签钱包，但只不过只改成3个，其中2个私钥被盗就可以横行无忌。

《PeckShield对Horizon桥的审计报告》

怎么说呢，你说他改了吧总觉得有些敷衍，甚至黑客盗出资产的时候，harmony桥依旧在运作中，意味着他的私钥甚至是明文保存被黑客拷贝走的。

3、黑客盗取过程

通过合约审计报告的解读可以发现，原来跨链公证人的权限如此之大，只有他可以进行铸造和释放，而黑客事件发生的时候，看他交易操作就能分辨出来被盗原因

区块链浏览器使用指南见：当我们在看Etherscan的时候,到底在看什么?

3.1、关键信息

攻击者钱包

• wallet1：0x0d043128146654C7683Fbf30ac98D7B2285DeD00
• wallet2：0x9E91ae672E7f7330Fc6B9bAb9C259BD94Cd08715
• wallet3：0x58f4baccb411acef70a5f6dd174af7854fc48fa9

跨链桥相关地址

• MultiSigWallet：0x715cdda5e9ad30a0ced14940f9997ee611496de6
• ETH的金库地址：0xF9Fb1c508Ff49F78b60d3A96dea99Fa5d7F3A8A6
• ERC20金库地址：0x2dccdb493827e15a5dc8f8b72147e6c4a5620857
• 被盗公证人地址：0x812d8622c6f3c45959439e7ede3c580da06f8f25

3.2、盗取过程分析

盗取13100个Ether，详情见交易Link（附录引用）

执行的是确认某个交易ID（多签投票中的一环）

公证人确认->等待确认的公证人数量达标->解锁金库资产转入目标地址

在多签合约合约代码里逻辑可以看出，这个函数会进行notConfirmed 判断，因此只有系统之前设置过的公证人地址可以调用

后续会执行executeTransaction 方法，再调用 isConfirmed 方法做判断，如果认证这笔交易的管理员数量达到2位，就会内部调用EthManager 合约的 unlockEth 方法，最终将 ETH发送至攻击者钱包。

至此很明显，除了私钥被盗，如此简单明了的合约不会有什么特别的犯错可能性了。

顺道看了下现在跨链桥的ETH金库的余额还有94个Eth，ERC20的金库还有30W刀的各类代币

4、思考总结

4.1、盗者会如何？

虽然马上harmony开出了100W美金，提出黑客归还资产并承诺不追究责任，但即使黑客归还且官方不追究也会有其他社会团队做公诉，因此黑客的最佳路线只有想尽一切办法为被盗资产脱敏。

截至 6 月 29 日，攻击者已将大约 35,000 个以太坊（约合 3900 万美元）转移到 Tornado Cash，这是一种常见的混币器，虽然区块链是账本公开，任何交易均可被追踪，但是混币器犹如为100个人集合交易，并不能准确得出哪笔资金最终落到哪个人手里。

4.2、如何更安全？

harmony对多签的实现是每笔投票均上链，或许是出于成本的考虑所以他的公证人只有3位，当初的降本优化造成了满盘皆输

要优化可采用分布式托管的方法，托管给MPC (Multi-Party Computation)公证人网络，不超过一定比例的节点同时作恶即可保证安全

即使公证人稀少也可以参考雪崩桥采用的SGX可信计算技术

《Avalanche Bridge:用英特尔SGX保护跨链资产》

本质上还是对安全重要性的淡漠，在跨链桥的开源代码中写的执行计划，2年前就实现了可用的链桥，却迟迟不进一步优化。

引用：

iosg-跨链桥方案一览，谁能汇聚多链流动性

Horizon桥官方GIT：https://github.com/harmony-one/ethhmy-bridge

Horizon链桥TVL图：https://dune.com/queries/118245

盗取交易Link：

https://etherscan.io/tx/0x27981c7289c372e601c9475e5b5466310be18ed10b59d1ac840145f6e7804c97

《PeckShield对Horizon桥的审计报告》

https://docs.harmony.one/home/general/bridges/horizon-bridge/audit

《Avalanche Bridge：用英特尔SGX保护跨链资产》

https://medium.com/avalancheavax/avalanche-bridge-secure-cross-chain-asset-transfers-using-intel-sgx-b04f5a4c7ad1

写在最后：

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