默克尔树漏洞成因和链上资金追踪-BNBChain跨链桥攻击事件分析

一、事件描述

2022年10月7日，BNB Chain内置的跨链桥 BSC Token Hub被黑客攻击。黑客利用跨链桥漏洞，通过CrossChain合约发起了两次攻击交易，每次获利100万枚BNB，BNB Chain被盗资金超过5亿美金。

SharkTeam对漏洞具体成因进行了深入分析，并对黑客地址的资金流转进行了跟踪，希望能尽快定位黑客。

二、VM默克尔树漏洞成因分析

攻击者账户地址：0x489a8756c18c0b8b24ec2a2b9ff3d4d447f79bec，简记为0x489a 被攻击合约地址：0x0000000000000000000000000000000000002000，简记为0x2000，名称为CrossChain，该合约是BNB Chain内置的系统合约，功能是跨链转账。 攻击者发起了两笔攻击交易，每一笔交易都从跨链桥窃取了100万BNB，以第一笔交易为例，txHash：0xebf83628ba893d35b496121fb8201666b8e09f3cbadf0e269162baa72efe3b8b

从执行过程来看，交易调用了CrossChain合约中的handlePackage函数，该函数会调用validateMerkleProof函数来验证交易参数中提供的MerkleProof，而且返回值为true。在此过程中，validateMerkleProof函数访问了VM中地址0x65的validateMerkleProof预编译合约，

该预编译合约定义如下：

该函数中通过调用kvmp.Validate()来验证MerkleProof，Validate()函数如下：

其中的prt构造如下：

构造函数DefaultProofRuntime使用了IAVL库中的IAVLValueOp对Proof进行了验证。

其中的关键两个步骤就是计算和验证rootHash，即ComputeRootHash和Verify两个函数。 ComputeRootHash函数以及调用关系如下： https://github.com/cosmos/iavl/blob/de0740903a67b624d887f9055d4c60175dcfa758/proof_range.go#L202

以上Hash函数中，我们发现，当pin.Left不为空时，并没有处理pin.Right是空值或者不是空值的情况。这里，pin.Right并没有参与Hash的计算，其值对计算的Hash完全没有影响。那么最终计算出的rootHash同样不会受到pin.Right的影响。 黑客正是利用了这一点，自行填充内部节点(InnerNode)的Right字段，同时不影响rootHash，这样可以保证rootHash验证通过。 实际上，内部节点的Right也不是随意填充的，因为除了IAVLValueOp对Proof进行了验证外，MultiStoreOp同样对rootHash进行了验证：

因此，通过伪造Merkle树发起攻击也不是一件容易的事情。

三、被盗资金流向分析

攻击者地址：0x489A8756C18C0b8B24EC2a2b9FF3D4d447F79BEc 资金转移路径如下：

（1）BNB Chain 当前链上攻击者地址余额为4.21亿美元，其中包括102万枚BNB，4128万枚vBNB，2881万枚BUSD，277万枚BSC-USD。

攻击者地址0x489A累计向地址0x10ed...4e转入79955.8枚BNB（约2248万美元），当前该地址余额为0。后续将资金转移至地址0xfF3d...C9，该地址当前余额约为304万美元，尚存4,831枚WBNB（约135万美元）。此外，该地址中SAFEMOON代币持仓量为2,406,871.6亿（约169万美元）。

（2）ETH 攻击者地址0x489A以太坊链上地址余额为763万美元。据统计，被盗资金中约有7739万美元的资产通过跨链桥的方式转入以太坊。 攻击者地址0x489A向地址0xFA0a...e9转移33772枚ETH（约4478万美元）。

（3）Polygon 攻击者地址0x489A当前链上余额约为39.9万美元，其价值主要来源于代币USDC。

（4）Optimism 攻击者地址0x489A当前链上余额约为110万美元，其价值主要来源于代币USDC。

（5）AVAX 攻击者地址0x489A当前链上余额约为173万美元，其价值主要来源于代币USDT。

（6）FTM 攻击者地址0x489A当前链上余额约为5896万美元，其中包括3196万枚gUSDC，2700万枚gfUSDT。

（7）Arbitrum 攻击者地址0x489A当前链上余额约为200万美元，其价值主要来源于代币USDT。

攻击者地址0x489A向地址0xc31e...43转移190万枚USDC，该地址当前余额为1041万美元，其中包括4810枚WETH，409万枚USDC。 黑客地址在攻击前与Uniswap、Curve等Defi协议有过交互，也在ChangeNow中心化交易所上提取过资金，ChangeNow具有KYC机制，但是否在平台上留下了KYC信息，SharkTeam正在跟踪与交涉中，希望能早日准确定位黑客。

四、安全建议

此次事件虽然是通过合约发起的攻击，但实际并不是合约漏洞造成的，而是黑客利用了区块链Merkle验证机制的漏洞，属于区块链层的较深层次漏洞，比常见的合约漏洞更隐蔽，漏洞挖掘难度相对较高。黑客的攻击手段复杂多变，涉及的层面也会越来越多，项目方和用户因对风险应时刻保持敬畏之心。

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