EOS 回滚攻击手法分析之重放篇

by yudan@慢雾安全团队

事件背景

2018 年 12 月 19 日，众多游戏类 DApp 遭遇交易回滚攻击，其中包括 BetDice，EOSMax，ToBet 等。按当时 18 元人民币的价格计算，损失超过 500 万人民币。期间 BetDice 通过链金术平台发出多次公告，一度造成恐慌。

与此同时，慢雾安全团队对交易所和中心化钱包给出了暂时性的方案。此刻，攻击手法依旧是一个谜团。那么，攻击手段究竟是怎样的呢？在进行攻击回顾之前，需要先了解一点技术背景。

技术背景

1、我们知道 EOS 采用的共识算法是 DPOS 算法，采用的是 21 个超级节点轮流出块的方式。除了 21 个超级节点外的其他全节点，并没有出块的权限。起到的作用是将收到的交易广播出去，然后超级节点将其进行打包。

说到这里，很容易看出，如果一笔交易是发给除了超级节点外的其他全节点，这笔交易会经历两个过程。首先，这笔交易先被全节点接收，然后交易再被节点广播出去进行打包。而一笔交易是需要超级节点中超过 2/3+1 的节点进行确认之后才是不可回滚的，也就是不可逆的。

这个过程大概需要 3 分钟左右，也就是说，交易发到除了超级节点外的全节点的时候，由于全节点没有打包的权利，此时此刻交易仍然处于可逆状态（这里假定节点数据库的读取模式为默认的 speculative，有关阅读模式的参考：https://developers.eos.io/eosio-nodeos/docs/read-modes ）。这是一个核心关键点。

2、每一个 bp(超级节点)，都可以在自己的节点的 config.ini 文件内进行黑名单的配置，在黑名单中的帐号是不能进行交易的，也就是说无论怎样，黑名单的交易都会被回滚。

黑名单配置路径：

Mac OS：

~/Library/Application Support/eosio/nodeos/config/config.ini

Linux:

~/.local/share/eosio/nodeos/config/config.ini

配置方法：

将 config.ini 文件内的 actor-blacklist 填入黑名单帐号，如下图中，将 attacker 这个帐号作为黑名单帐号。

了解了以上的知识点之后，我们就可以进行整个攻击事件的回顾了。

攻击回顾

跟踪攻击者的其中一个攻击帐号，发现帐号合约内只有一个 transfer 函数

同时，我们可以通过复盘这个帐号的所有交易记录发现，这个帐号只有开奖记录，而没有下注记录，看起来就好像项目方故意给这个帐号进行开奖一样。然而事实上并非如此。那为什么会出现这样的情况呢？这就需要上面的技术背景的知识了。以下是详细的攻击手法：

1、首先：攻击者调用非黑名单合约的 transfer 函数，函数内部有一个 inline action 进行下注，from 填写的是攻击者控制的非黑名单合约帐号，to 填写的是游戏合约帐号。这时，攻击者发送交易是发向游戏合约自己的全节点服务器。使用的是黑名单帐号进行。

2、游戏节点读取到了这笔交易，立刻进行开奖，如果中奖，将对攻击者控制的非黑名单帐号发送 EOS。

3、在经历了一个 1，2 两个操作之后。理论上攻击者控制的非黑名单帐号是进行了余额扣除。然后进行正常的开奖逻辑。到这里之前，一切都是正常的。也许有读者会问，为什么配置了黑名单，交易还能正常发起？原因是这个黑名单生效范围是在 bp 内，普通的全节点的 config.ini 内是没有黑名单的配置的。所以攻击者依然可以发起交易。

4、到此为止，攻击正式开始，也到了最关键的地方，由于项目方节点在收到下注交易的时候已经立马完成了开奖逻辑，而且采用的是线下开奖的模式，即下注交易和开奖交易是两笔不同的交易。但是，这两笔交易仅仅是在项目方的节点内完成，仍然是可逆的。当项目方节点向 bp 广播这两笔交易的时候，由于第一笔下注交易的发起者在 bp 节点的黑名单内，这一笔交易将被回滚，也就是打包失败，而开奖交易的发起者是项目方，不在黑名单之内，会被正常打包。因此两笔交易中的第一笔下注交易一定会被回滚，而开奖交易依旧会被打包，这也就解释了为什么只有开奖记录，而没有下注记录。因为下注记录都被回滚了。

整个过程可以参考下面的图：

攻击复现

本次攻击复现参考 EOS LIVE 钱包团队的文章：https://eos.live/detail/19255

1、环境准备

（1）本地准备两个节点，一个出块节点，一个同步节点，出块节点用于模拟真实 bp，而同步节点则用于模拟项目方，其中出块节点需要开启 history 插件，方便后续的 debug，并且把 attacker 加入节点黑名单。方便后续的 debug。打包节点则需要开启自动开奖插件,自动开奖插件配置详见：

https://github.com/superoneio/security

本次复现用到的代码：

https://github.com/superoneio/security

本地多节点配置方法官方参考：

https://developers.eos.io/eosio-nodeos/docs/local-multi-node-testnet

（2）三个测试帐号，分别是 tobetioadmin,tobetiologs1,attackproxy1，分别为项目方帐号，项目方 log 帐号，和攻击代理帐号，其中 tobetioadmin 部署 tobet 游戏合约，tobetiologs1 部署 logs 合约，attackproxy1 部署 attack 合约。注意除了攻击代理帐号外的其他两个帐号不要改为其他帐号，如果改为其他帐号需要对自动开奖插件进行修改，自动开奖插件是拦截 tobetioadmin 这个帐号的。

（3）附上我的双节点的配置：

其中 nodeos_main 为出块节点，nodeos_second 为同步节点。

2、启动节点

看到以上信息则代表 dice_plugin 配置成功

3、首先对正常的逻辑进行测试。

使用 attackproxy1 对 tobetioadmin 帐号进行正常的转账交易

可以看到，攻击代理合约进行了正常的转账。

4、开始攻击，使用黑名单帐号调用攻击代理合约，向项目方合约发起攻击。

（1）查询初始余额

（2）为保证攻击成功，连续向项目方发起 4 起攻击

（3）再次查询余额

（4）查询attacker帐号记录

可见，并没有 attacker 对 attackproxy1 的调用记录，最后两条记录是我测试直接使用黑名单向 tobetadmin 发起攻击的时候留下的记录。与本次测试无关。但是通过查询发现，本地记录和链上记录是相吻合的，即无下注记录。

（5）查询 attackproxy1 的帐号记录

可以看到的是，这个也与链上记录吻合，只有开奖记录，就像 tobetadmio 故意给 attackproxy1 开奖一般。通过以上的复现及和链上记录的对比，我们可以证明上文说的攻击手法，就是黑客本次进行攻击的手法，采用的就是使用黑名单进行回滚的操作。

防御建议

1、针对 DApp 的防御建议

（1）节点开启 read only 模式，防止节点服务器上出现未确认的块

（2）建立开奖依赖，如订单依赖，开奖的时候判断订单是否存在，就算在节点服务器上开奖成功，由于在 bp 上下注订单被回滚，所以相应的开奖记录也会被回滚。

2、针对交易所和中心化钱包的防御建议

慢雾安全团队建议 EOS 交易所及中心化钱包在通过 RPC 接口 get_actions 查询热钱包充值记录时，应检查充值 transaction 所在的 block_num 是否小于 last_irreversible_block(最新不可逆区块)，如果 block_num 大于 last_irreversible_block 则表示该区块仍然是可逆的，存在“假充值”风险。

致谢

感谢 EOS LIVE 钱包团队对本地复现过程中的技术解疑和复现代码的提供。

参考：

节点配置参考：

https://developers.eos.io/eosio-nodeos/docs/read-modes

EOS LIVE 钱包团队的文章：

https://eos.live/detail/19255