區(qū)塊鏈公鏈審計過程中遇到的Merkle Tree底

區(qū)塊鏈公鏈審計過程中遇到的merkle tree底層實現(xiàn)問題
前言
區(qū)塊鏈項目態(tài)勢洶涌，156在經(jīng)歷了比特幣、6991以太坊時代之后，3780大量擁有著不同特點與優(yōu)勢的公鏈項目如雨后春筍般層出不窮，吸引著人們的眼球。
這些項目既擁有區(qū)塊鏈1.0、2.0時代中，數(shù)字貨幣交易、去中心化、支持智能合約的特征，也通過更加巧妙的共識機制、更復(fù)雜的技術(shù)和金融模型，來解決現(xiàn)有的種種問題，助區(qū)塊鏈技術(shù)步入我們的生活。
在此期間，長亭科技區(qū)塊鏈安全組也在關(guān)注著諸多公鏈項目，為這些公鏈項目的發(fā)展與上線保駕護(hù)航。在此前一項公鏈審計的項目過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一個有意思的關(guān)于 merkle tree 底層實現(xiàn)漏洞。下面將分享發(fā)現(xiàn)該漏洞的前期技術(shù)積累，以及發(fā)現(xiàn)過程。
公鏈項目審計
回顧2018年，對于區(qū)塊鏈安全從業(yè)人員而言，大部分人印象頗深的可能都是以太坊的諸多合約漏洞，eos 公鏈上層出不窮的合約問題，以及少數(shù)公鏈漏洞信息。使用搜索引擎查找和區(qū)塊鏈相關(guān)的審計類文章，也大多為智能合約的 checklist、智能合約的審計分析等，針對公鏈審計類的技術(shù)分享并無很多。這里t薦大家一份由長亭科技編寫的國內(nèi)首發(fā)的《區(qū)塊鏈安全生存指南》，其中介紹了當(dāng)下區(qū)塊鏈行業(yè)環(huán)境，以及近年來區(qū)塊鏈業(yè)內(nèi)的一些著名事件等。同時分享長亭科技日前發(fā)布的《公鏈審計checklist》，以供公鏈項目開發(fā)者參考。
審計區(qū)塊鏈公鏈項目，與通常的軟件代碼審計略有不同。通常的代碼審計，我們會考慮語言特性以及該語言的 0day 或 1day 漏洞，結(jié)合常見業(yè)務(wù)場景，分析代碼的實現(xiàn)。區(qū)塊鏈公鏈項目，其本身代碼量較多，在項目背后，還有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鹑谪泿拍Ｐ鸵约肮沧R模型，且無較為實用的審計工具，需要更多以來人工審計，審計的定制化程度高，難度及工作量大。依我理解，我們主要從以下方向入手：
語言特性及其已知漏洞
底層實現(xiàn)密碼學(xué)、序列化、大數(shù)運算等
區(qū)塊鏈基本元素的實現(xiàn)區(qū)塊、交易、鏈
區(qū)塊鏈行為的邏輯生成一個區(qū)塊、交易進(jìn)入 tx_pool 等
區(qū)塊鏈的其他組件p2p、rpc、錢包等
共識算法合理性
金融模型合理性
歷史公鏈漏洞
漏洞發(fā)現(xiàn)過程
我們在審計過程中發(fā)現(xiàn)的漏洞利用方式，源于該公鏈項目在實現(xiàn) merkle tree 邏輯時，與常規(guī)實現(xiàn)方式有些許不同。在整理之前比特幣區(qū)塊鏈、以太坊區(qū)塊鏈，出現(xiàn)過的漏洞時，發(fā)現(xiàn)了可能利用的漏洞點，經(jīng)過確認(rèn)發(fā)現(xiàn)可以影響不同節(jié)點間達(dá)成共識，進(jìn)而造成分叉。
在發(fā)現(xiàn)問題后，長亭科技立刻匯報給公鏈項目方，公鏈開發(fā)者響應(yīng)迅速，非常重視此次安全問題，即刻完成了修復(fù)。
什么是 merkle tree
merkle tree，一般也稱為 merkle hash tree。是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中我們所了解的樹，其各個節(jié)點均包含 hash 值。
merkle tree 具有以下的特點：
它是一棵樹，具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，樹結(jié)構(gòu)的所有特點。在講解中我們默認(rèn)其為二叉樹
merkle tree 的葉子節(jié)點中存放數(shù)據(jù)。非葉子節(jié)點的 value，是由其左右兩子節(jié)點，經(jīng)過組合和 hash 運算獲得。