什麼是簽名重放攻擊以及如何預防？

了解區塊鏈中的簽名重放攻擊

1. 當惡意行為者攔截有效的數字簽名並將其重新提交到區塊鍊網絡以執行未經授權的交易時，就會發生簽名重放攻擊。此漏洞利用了以下事實：某些區塊鏈協議無法充分區分在不同時間或不同網絡上發送的相同交易。

2. 這些攻擊在跨鏈環境中尤其危險，因為在多個區塊鏈上使用相同的私鑰。攻擊者可以從一條鏈（例如以太坊）獲取已簽名的交易，然後在另一條鏈（例如幣安智能鏈）上重放該交易，如果保護措施不到位，可能會耗盡資金。

3. 核心漏洞在於簽名的驗證方式。如果交易缺少時間戳、鏈 ID 或隨機數等唯一標識符，則網絡可能會接受重複提交作為合法操作。

4.實現重放攻擊的一個關鍵因素是事務參數的重用，這些參數在每次執行時應該是唯一的。如果沒有確保簽名一次性可用性的機制，即使在處理初始交易後，用戶仍然會遭受重複利用。

簽名重用漏洞的常見向量

1. 一種常見的場景涉及去中心化應用程序 (dApp)，它允許用戶簽署消息以進行鏈外計算。如果這些簽名的消息隨後在鏈上使用而沒有額外的保護措施，則攻擊者可以捕獲並重複使用它們。

2. 支持多個 EVM 兼容鏈的錢包提供商在不強制執行特定於鏈的簽名時會增加風險。為 Polygon 生成的簽名可能在 Avalanche 上有效，除非鏈 ID 嵌入到簽名數據中。

3. 智能合約僅依賴於通過 ECDSA 恢復進行地址驗證，而不檢查輔助上下文，這為重放打開了大門。攻擊者通過將截獲的簽名提交給需要經過身份驗證的輸入的合約函數來模擬用戶意圖。

4、網絡分叉也為重放攻擊創造了機會；除非共識規則明確區分，否則在一個分叉上有效的交易可能在另一分叉上以相同的方式執行。

現代密碼學中的預防機制

1. 將鏈 ID 合併到簽名消息哈希中，確保簽名僅在預期網絡上有效。在以太坊/以太坊經典分裂證明存在廣泛的重播風險後，這種做法成為標準。

2. 交易有效負載中使用隨機數可防止重複處理。每個簽名都包含一個與發送者地址相關的單調遞增值，一旦隨機數前進，先前的簽名就會失效。

3. 時間戳或區塊號綁定簽名限制了有效性窗口。合約拒絕定義範圍之外的簽名，從而減少攔截和重用的機會窗口。

4. 結構化數據哈希中的域分離技術（例如 EIP-712）將特定於應用程序的上下文嵌入到簽名過程中。這使得簽名在 dApp 之間不可移植，即使密鑰是共享的。

5.通過映射或位圖註冊表對已使用簽名進行鏈上狀態跟踪，保證原子消耗——一旦驗證，簽名就無法再次通過驗證。

常見問題解答

EIP-155 在防止簽名重放方面發揮什麼作用？ EIP-155 將鏈 ID 引入交易簽名過程，修改簽名生成，以便交易變得特定於給定的區塊鏈。這可以阻止在一個網絡上創建的簽名在另一個網絡上有效，從而有效地消除跨鏈重放威脅。

硬件錢包可以減輕簽名重放攻擊嗎？硬件錢包通過隔離私鑰操作來增強安全性，並且通常包括對鏈 ID 和交易上下文的固件級檢查。雖然它們不能消除協議級漏洞，但可以降低在不安全條件下意外簽名的風險。

智能合約升級如何影響重放保護？升級後的合約必須保留重放緩解邏輯，尤其是隨機數管理和簽名註冊表。狀態遷移不當可能會重置安全措施，重新暴露之前捕獲的簽名。

零知識證明對簽名重放有效嗎？零知識系統可以通過將證明與獨特的挑戰或序列號綁定來集成重放阻力。由於每個證明都依賴於上下文，因此在重新驗證時復制會失敗，在正確實施時提供強大的防禦。