FILE:创宇区块链：传统安全与IPFS间的安全性研究-ODAILY_OOT

前言

通信技术让世界具备了更多的连接，我们每个人都在这样的连接中被影响和受益着。同时这种连接也产生了更多对于监视需求的便利。许多人的隐私或自由可能会在不经意间受到影响，而这也催生了对于隐私保护的需求。通常，由于中心化服务器的存在，我们很难实现完整的隐私保护，而分布式的存储等技术，则让其成为了可能。

无数的开发者加入了Web3的开发实现中，陆续构建一个又一个伟大的Dapp，他们在普通用户与区块链底层技术中扮演着重要的中间人角色。与此同时，对于普通人接触的最多的web-ui与IPFS，它们之间的安全也值得被探索。

知道创宇区块链安全实验室将对此进行详细解读。

Web-interface与IPFS

1.Web-interface是什么

在Web3.0中，分布式的公链技术设施提供了各种接口供给使用者调用，但这些接口无法直接被普通用户直接去使用。对用户来说，Web-interface是用户和运行在Web服务器上的软件之间的桥梁。用户使用浏览器连接Web-interfacce后进行展示与交互，同时通过钱包进行身份识别。对底层区块链基础设施来说，Web-interface是公链/智能合约的一层封装，将其包装成为友好的页面可直接可用的功能展示给用户。其结构功能类似如下的图片：

2.IPFS是什么

星际文件系统是分布式存储和共享文件的网络传输协议，它将现有的成功系统分布式哈希表、版本控制系统Git、BitTorrent、自认证文件系统与区块链相结合。正是这些系统的综合优势，给IPFS带来了以下显著特性：

1.永久的、去中心化保存和共享文件

2.点对点超媒体：P2P保存各种各样类型的数据

3.版本化：可追溯文件修改历史

4.内容可寻址：通过文件内容生成独立哈希值来标识文件，而不是通过文件保存位置来标识

当用户将文件添加到IPFS时，该文件会被拆分为更小的块，经过加密哈希处理并赋予内容标识符CID作为唯一指纹；当其他节点查找该文件时，节点会询问对等节点谁存储了该文件CID引用的内容，当查看、下载这份文件时，他们将缓存一份副本——同时成为该内容的另一个提供者，直到他们的缓存被清除。

IPFS使用实例

网站https://ipfs.io提供一个带UI界面的客户端，安装运行后会启动IPFS的服务，显示当前的节点ID、网关和API地址：

我们导入想上传的文件，上传文件成功后会生成该文件的CID信息，通过QmHash我们也能查找到指定的文件：

由于IPFS是分布式存储和共享文件的网络传输协议，因此上传成功的文件被拷贝到其他节点上后，即使我们本地节点主动删除，依然可以在IPFS网络查询到该文件：

IPFS中的传统安全问题

根据使用实例，我们知道IPFS允许上传任意类型的文件，由于允许Web访问下载文件的特性，导致攻击者可以像传统安全一样使用HTML或SVG文件实现钓鱼：

以https://IPFS.io网关为例，上传一个Metamask钓鱼网站，由于存储在受信域名里，受害者访问该文件很可能攻击成功：

但由于IPFS只能通过CID查询文件，使得钓鱼攻击的利用面很窄，没办法定向的实施攻击。既然CID是发起定向攻击的关键，那我们回头研究下CID。

IPLD是构建IPFS的数据层，它定义了默克尔链接、默克尔有向无环图(Merkle-DAG)和默克尔路径三种数据类型，通过IPLD发送到IPFS的数据保存在链上，使用者会收到一个CID来访问该数据。

CID是一个由Version、Codec和Multihash三部分组成的字符串，目前分成V0和V1两个版本。V0版采用Base58编码生成CID，V1版包含表明内容的编号种类Codec、哈希算法MhType和哈希长度MhLength共同构成：

`CID::=<multibasetype><cid-version><multicodec><multihash>`

我们以go-cid生成一组CID测试：

packagemain

import(

"fmt"

mc"github.com/multiformats/go-multicodec"

mh"github.com/multiformats/go-multihash"

cid"github.com/ipfs/go-cid"

)

const(

File="./go.sum"

)

funcmain(){

pref:=cid.Prefix{

Version:0,

Codec:mc.Raw,

MhType:mh.Base58,

MhLength:-1,

}

c,err:=pref.Sum(byte("CIDTest"))

iferr!=nil{...}

fmt.Println("CID:",c)

}

可以看到在生成CID的过程中，无法实现结果的预测和更换，我们再往上分析上传文件的部分。将文件上传到IPFS,通过块的方式保存到本地blockstore的过程位于/go-ipfs-master/core/commands/add.go：

typeAddEventstruct{

Namestring

Hashstring`json:",omitempty"`

Bytesint64`json:",omitempty"`

Sizestring`json:",omitempty"`

}

const(

quietOptionName="quiet"

quieterOptionName="quieter"

silentOptionName="silent"

progressOptionName="progress"

trickleOptionName="trickle"

wrapOptionName="wrap-with-directory"

onlyHashOptionName="only-hash"

chunkerOptionName="chunker"

pinOptionName="pin"

rawLeavesOptionName="raw-leaves"

noCopyOptionName="nocopy"

fstoreCacheOptionName="fscache"

cidVersionOptionName="cid-version"

hashOptionName="hash"

inlineOptionName="inline"

inlineLimitOptionName="inline-limit"

)

把上传文件信息保存到AddEvent对象中，再通过/go-ipfs-master/core/coreunix/add.go里的addALLAndPin和fileAdder.AddFile方法遍历文件路径，读取文件内容，将数据送入块中:

func(adder*Adder)AddAllAndPin(ctxcontext.Context,filefiles.Node)(ipld.Node,error){

ctx,span:=tracing.Span(ctx,"CoreUnix.Adder","AddAllAndPin")

deferspan.End()

ifadder.Pin{//knownsec如果被锁定

adder.unlocker=adder.gcLocker.PinLock(ctx)

}

deferfunc(){

ifadder.unlocker!=nil{

adder.unlocker.Unlock(ctx)

}

}()

iferr:=adder.addFileNode(ctx,"",file,true);err!=nil{

returnnil,err

}

mr,err:=adder.mfsRoot()

iferr!=nil{

returnnil,err

}

varrootmfs.FSNode

rootdir:=mr.GetDirectory()//knownsec获取路径

root=rootdir

err=root.Flush()

iferr!=nil{

returnnil,err

}

_,dir:=file.(files.Directory)

varnamestring

if!dir{

children,err:=rootdir.ListNames(adder.ctx)//knownsec展示当前路径文件名

iferr!=nil{

returnnil,err

}

iflen(children)==0{

returnnil,fmt.Errorf("expectedatleastonechilddir,gotnone")

}

name=children

root,err=rootdir.Child(name)

iferr!=nil{

returnnil,err

}

}

err=mr.Close()

iferr!=nil{

returnnil,err

}

nd,err:=root.GetNode()

iferr!=nil{

returnnil,err

}

err=adder.outputDirs(name,root)

iferr!=nil{

returnnil,err

}

ifasyncDagService,ok:=adder.dagService.(syncer);ok{

err=asyncDagService.Sync()

iferr!=nil{

returnnil,err

}

}

if!adder.Pin{

returnnd,nil

}

returnnd,adder.PinRoot(ctx,nd)

}

最后再利用addFile函数完成文件的上传：

func(adder*Adder)addFile(pathstring,filefiles.File)error{

varreaderio.Reader=file

ifadder.Progress{

rdr:=&progressReader{file:reader,path:path,out:adder.Out}//knonwsec按字节读取文件

iffi,ok:=file.(files.FileInfo);ok{

reader=&progressReader2{rdr,fi}

}else{

reader=rdr

}

}

dagnode,err:=adder.add(reader)//knownsec添加上传文件

iferr!=nil{

returnerr

}

returnadder.addNode(dagnode,path)

}

分析代码发现，IPFS在打包文件上传返回CID的整个过程，都没实现劫持的可能，而成功上传的文件无法实现修改其内容，同样无法实现篡改：

后记

Web3建立在区块链技术之上，无需中央机构即可维护。其允许用户在互联网上保护他们的数据，并允许网络平台的去中心化。而IPFS技术对他来说就如同一台电脑的硬盘，web-ui就如同主机的显示器一样不可或缺，其间亦存在着复杂而多样的安全风险可能给予不法分子可乘之机，理解其风险并避免发生问题是每一位Web3从业人员的责任与义务。

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