解读造成tBTC紧急关闭的系统设计缺陷-掘金网

解读造成tBTC紧急关闭的系统设计缺陷

掘金K • 4 6 月, 2022 12:07 上午 • 7×24快讯

为了将比特币相对庞大的市值注入到以太坊DeFi世界中，许多团队尝试去做两边跨链的转移，发行针对比特币做锚定的代币，例如imBTC，wBTC，tBTC等专案，而相对去中心化的tBTC在5/15上线3天后紧急关闭，原因是合约存在漏洞，官方于5/20发布了详尽的说明，这边做一点翻译跟总结，让大家快速了解到底发生了什么事情

TL; DR
tBTC验证比特币链上交易的设计有瑕疵，导致某些情况下合法的赎回永远无法被确认，造成错误赔偿，可被有心使用者作为攻击手段

对细节有兴趣的朋友，可以继续往下看，会需要一些基本的比特币脚本知识

tBTC如何运作

首先很快速的描述一下tBTC基本上是怎么运作的，这边的细节并不影响理解实际出问题的替代。

每一次抵押铸币及赎回，是由系统中随机选出来的三个签名者去协助完成的，这些签名者可以是任意使用者，他们需要超额抵押ETH到合约里做担保，超额抵押贷款150％，目的是防止signer卷款逃走。

赎回时，申请赎回的人需要多支付一些费用给signer（目的是奖励signer），并且指定赎回的目的地，signers他们确认后需要一起签出bitcoin的交易并等待tBTC系统确认这笔交易已经上链，才可以拿回原先抵押的ETH以及额外的手续费。

透过这样的抵押机制，希望可以做到去中心化的跨链货币转换。

什么地方出了错？

tBTC在智能合约里面验证通过歌手发送给他们的比特币tx中，第一个输出脚本与redeemer当初次指定的一致，即，签名人确实有返还比特币给用户指定的地址（或输出脚本）。合约中使用的输出资料结构如下图

tBTC智能合约中使用的比特币TX输出的数据结构

而出问题的部分，是在验证交易的最后一项检查

require（
keccak256 （_output.slice（8，3）.concat（_output.extractHash（）））== 
keccak256（abi.encodePacked（_d.redeemerOutputScript）），
“ Tx将值发送到错误的pubkeyhash” 
）;

首先他先将第8〜10这三个字节拉出来，并且跟_output.extractHash()做合并，目的是得到下图这样的结果

用输出脚本附加长度

利用这样的结构，去跟原先的的redeemerOutputScript做比对，期待两者一致，可是很不幸的，这样的做法，只适用于原生隔离见证脚本。

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不同标准类型的比特币输出脚本的脚本结构

上图为bitcoin标准输出脚本各种类型态分别的组成结构，extractHash()这个功能会解析出输出脚本中的hash部分（上图绿色区块链，可能为公钥哈希或脚本哈希），对于不同类型的脚本，哈希前面都有可能还有bitcoin OP_CODE，在这边称为hash的prefix＆postfix（上图橘色和蓝色区块链），下面将是上述结构统一整成一张图，作为比较。

比特币脚本结构分解

由此可知_output.slice(8, 3).concat(_output.extractHash())这样的做法，遇到P2PKH或P2SH型态的输出脚本时，并无法完整还原出正确的输出脚本，在这样的情况下，即使签名者发送出正确的交易，也永远不可能被验证成功，而根据tBTC的设计，签名者收到退款退回申请后，必须在6小时之内发送出赎回交易并成功被确认，迟迟无法验证会员签名者离线，因此也会将原本超额抵押的ETH返回给redeemer做补偿，但实际上BTC是有成功赎回的，等于redeemer白白拿走多余的ETH。

为什么现在才发现？

坦白说，tBTC团队本身需要付满大的责任，根据官方说法，他们原本只支持P2PKH这种地址，不过后来上了一个PR让赎回可以支持多种地址，此PR作者在提交消息里面写着

结果通过了所有当前测试，尽管回购中还没有针对非p2wpkh输出脚本的测试。

另外根据官方文章的描述，他们没有在测试链上测到赎回的部分（不确定原因），而他们测试链使用的钱包是P2SH地址，如果有测到，就应该会发现了。

其实还有更严重的问题被挖出

tBTC团队通过此事件进一步发现，甚至输出脚本组对了，仍然可能会被恶意攻击，原因出局在redeemer可能提交了一个不合法的比特币脚本，目前tBTC合约并没有另外检查脚本合法性，不合法的脚本想当然是不可能的上链，同样地超过6小时之后，签名者的抵押的ETH被清算，虽然攻击者确实也没有拿回BTC，却拿到价值更高的ETH。