ART:CertiK独家分析：针对MPC钱包的防御特权攻击_CER

ZenGo?是一个使用多方计算技术的安全?Web3?钱包。

最近，CertiK?的?SkyFall?团队对众多移动钱包进行了彻底的审计和研究，发现?ZenGo?的?MPC?解决方案提供了比普通移动钱包更强大的安全防御措施——ZenGo?的钱包用户，尤其是那些高价值的钱包用户可以防御来自高级攻击者的直接攻击：例如利用零日漏洞或高级恶意软件在用户设备上获得?root?权限。

该威胁是最新出现且仅被?CertiK?团队发现，因此?MPC?钱包开发者请务必注意攻击细节！

防御特权攻击者是具有挑战性的。我们在报告结果中提出了一个新的攻击方式，与针对?ZenGo?中的?MPC?方法攻击向量。于是我们立即向?ZenGo?报告了这个安全问题，同时?ZenGo?也迅速做出了回应并修复了该问题。

本文我们将深入探讨该发现的技术细节，并分享我们是如何与?ZenGo?合作以提高?MPC?钱包的整体安全性的。

基于我们对?ZenGo?安全设计的彻底审查和他们对问题的专业回应，CertiK?认为?ZenGo?可以被称为目前市场上安全度较高的钱包解决方案。

如下图所示，该钱包并不是由一个传统的私钥来控制签署交易，而是由多个私钥分片参与交易签署过程，并产生一个最终签名从而进行验证。

Swell Network的swETH/ETH池已上线Balancer和Aura Finance:5月9日消息，以太坊质押协议 Swell Network 的 swETH/ETH 流动性池已上线 Balancer 和基于 Balancer 的生态收益治理平台 Aura Finance。[2023/5/9 14:51:26]

ZenGoMPC?设计和安全保证

通过本次研究，我们已认识到与?MPC?方法相关的挑战和潜在的安全风险对于?Web3?资产保护的重要性。于是我们想要通过探索和解决这些挑战来更好地保护Web3用户。

?因此我们可以想一下这个问题：与传统的加密钱包相比，为什么?MPC?钱包可以提供更高的安全性？它又是如何做到的？

在评估了不同?Web3?钱包的设计后，我们研究了?MPC?的?Web3?钱包——我们评估了市场上最受推崇的?MPC?钱包之一，同时也是头部的自我托管?MPC?钱包——ZenGo。

本次评估我们采用了与之前研究概述中相同的威胁模型：“如果你的设备被植入了恶意软件，那么该钱包还能保护你的资产吗？”

有了这些安全功能，攻击者就不能再从内存或存储文件中窃取用户的私钥并控制?ZenGo?用户的资产。ZenGo?还利用?TEE?来保护服务器和客户端之间的互动不能够被篡改。这也意味着“中间人”和"APP?劫持"攻击被有效阻止和防御了。

CertiK：The Chimpsons项目Discord服务器遭到攻击:金色财经消息，据CertiK监测，The Chimpsons项目Discord服务器遭到攻击。请社区用户不要点击链接，铸造或批准任何交易。[2022/10/30 11:58:29]

我们的审计证实，ZenGo?确实有一个安全的设计和实现可以抵御这些攻击，并且这已是我们所接触过的被审计钱包中具备最高安全水准的设计。

ZenGo?的安全设计和实现成功地防御了包括来自特权的攻击及上述攻击。然而处理所有类型的特权攻击也并不是易事，特别是考虑到攻击者可以读取任意内存。

通过审计整个钱包，我们能够发现?ZenGo?中的一个实现问题那就是：该钱包允许我们作为特权攻击者从而绕过某些保护。

不过在讨论细节之前，让我们先回顾一下?ZenGo?钱包的安全机制。

ZenGo?钱包的安全做法

通过本次研究，我们已认识到与?MPC?方法相关的挑战和潜在的安全风险对于?Web3?资产保护的重要性。于是我们想要通过探索和解决这些挑战来更好地保护Web3用户。

因此我们可以想一下这个问题：与传统的加密钱包相比，为什么?MPC?钱包可以提供更高的安全性？它又是如何做到的？

Khala智能合约桥已通过CertiK安全审计:据官方消息，Web3云计算项目Phala Network预备主网Khala Network的智能合约桥已通过区块链安全公司CertiK的安全审计。据CertiK出具的审计报告显示，Khala智能合约桥没有严重或重大漏洞，并能有效防止恶意攻击，部分次要问题已得到解决。作为Khala链上的重要功能构成，Khala智能合约桥能帮助用户实现ERC20 PHA与K-PHA的兑换，让Khala网络外的PHA资产得以转入Khala账户，从而为后续参与TEE Mining或其他Khala链上活动作准备。[2021/7/31 1:25:42]

一个经典的?Web3?钱包只需要一个私钥。然而用户总是有一定可能会透露私钥或助记词的。因此他们可能会丢失私钥，然后眼睁睁看着攻击者占有资产。

MPC?钱包的工作方式则不同。该钱包没有单一的私钥，用户现在只持有一份私钥分片，对其余的私钥分片一无所知。从这个角度看，攻击者即使获得了用户那一份的个人密钥，也不能直接转移资金。而为了进一步保护用户，ZenGo?使用了多种手段来加强他们的安全设计：不仅仅是上述的双方签名方案和基于?TEE?的设备保护，还有基于面部扫描的生物识别认证及额外密钥加密等。

用户注册和用户账号恢复过程中的保护措施

Balancer社区新提案将流动性挖矿从3层变为4层，引入试验池:去中心化交易所Balancerv2版本流动性挖矿新增第四梯度（Tier4）奖励，以解决由于第三梯度分配风险过大的问题。第四梯度将有10个slot，每个slot每周额外获得1000BAL的奖励，原第三梯度由14个slot减为12个slot。[2021/6/13 23:33:52]

在用户注册和账号恢复过程中，ZenGo?采用了以下保护措施来保护用户资产。

用户识别保护：?双方签名方案要求只有当用户与另一方交互，才能动用他们的资金。为了能够识别用户和存储在服务器上的相关密钥份额，ZenGo?需要用户的电子邮件以便注册账户。

为了避免电子邮件被黑，ZenGo?使用了面部扫描技术，将生物识别信息与用户账户绑定。在注册与电子邮件验证后的账号恢复过程中，用户需要“刷脸”来进行认证。

应用程序-服务器通信保护：?为了确保?ZenGo?服务器与合法用户的设备进行互动，ZenGo?在注册和账号恢复过程中在?TEE?环境中生成并注册了一个非对称密钥。ZenGo?应用程序和服务器之间的所有交互都需要由这个特定的密钥签署。因为它受到硬件支持的安全解决方案的保护，因此攻击者不能直接读取这个密钥，而该密钥也很难被滥用。

ZenGo?用户注册和账号恢复过程

新AMPL Geyser将在SushiSwap、Balancer和Uniswap上启动:Ampleforth宣布新一轮Geyser将在下周启动，新一轮Geyser共包括3个项目，分别将上线SushiSwap、Balancer和Uniswap，3个Geyser项目共将分配390万枚AMPL。到目前为止，已经有数千名社区成员参与在Uniswap和Mooniswap上进行的Geyser项目。[2020/11/21 21:35:46]

用户密钥共享保护：?让用户存储和备份其密钥分片是有风险的，因为这或将危及到?ZenGo?提供的所有安全措施。而为了解决这个安全问题，ZenGo?在注册过程中生成了一个加密密钥。加密密钥对用户的密钥共享进行加密，并将密码文本存储在其服务器上。

但是，加密密钥不与?ZenGo?共享，而是强制与用户的?GoogleDrive?或?iCloud?进行同步。只有在用户通过电子邮件验证和基于服务器的生物识别认证后，才能将加密的密钥共享并进一步解密。其中基于服务器的生物识别认证几乎不可能被常规的2D/3D人脸重建“蒙”。

ZenGoMPC?设计中的问题发现

正如我们之前所讨论的，ZenGo?的安全设计中涉及许多加密密钥，每一个密钥都有不同的职责。在下面的表格中，我们显示了?ZenGo?使用了哪些密钥以及它们是如何被保护的。

通过这个表格，我们可以看到，在客户端有三个密钥被使用：主密钥②，设备密钥和加密密钥。攻击者需要同时获得主密钥②和设备密钥，以便与?ZenGo?服务器互动，窃取用户资金。

正如前面交易细节部分所介绍的，主密钥②在内存中作为文本参与双方签名的生成，它允许攻击者读取进程内存并提取主密钥②。而作为一种一定程度上的解决方案，所有对?ZenGo?服务器的交易请求都需要由设备密钥签署，而设备密钥是不能被读取或提取的。这个过程是在?TEE?中完成的，攻击者无法控制。

然而，尽管?ZenGo?的安全设计考虑到了许多方面，CertiK?的?SkyFall?团队仍然在其中发现了一个漏洞。在对?ZenGo?应用程序中所有?API?进行细节审计后，我们注意到某些?API?允许攻击者?ZenGo?服务器，并轻松生成一个新的设备密钥，以便在其他设备上使用。

这种由设备密钥注册的?API?缺乏必要的安全保护措施：攻击者可以在其他设备上生成一个新的?NISTP-256?椭圆曲线密钥，然后攻击者可以利用设备密钥注册?API，并注册新生成的密钥对，假装新的用户设备并请求交易。

我们将这种攻击命名为设备分叉攻击。

设备密钥：在注册或账号恢复过程中，TEE?中的用户设备上会生成一个有效的设备密钥作为对前述明文提取威胁的解决方案。设备密钥并不能被有特权权限的攻击者读取，然而，攻击者可以使用相同的设备密钥注册?API，从而来注册另一对密钥并使用它。

设备密钥注册?API?只有一个非常基础的认证机制：攻击者可以使用一个普通的明文本地存储的?JWT令牌和提取到的主密钥②进行?API?身份认证。根据设计，该?API?涉及到的服务器代码也应该经过?Facetec?生物识别认证。然而在实践中，由于逻辑缺陷，代码未能执行此环节。

在我们的模拟攻击中，我们模拟了一个具备特权权限的攻击者，并持续监控受害者的设备。一旦?ZenGo?应用程序被启动，我们便立即从内存中提取主密钥②，并从本地数据库中读取?API?令牌。而这些信息足以让攻击者盗取用户的全部资金！

一旦有了?API?令牌，我们就会生成一个新的设备密钥，并调用设备密钥注册?API?从而在?ZenGo?服务器上注册设备密钥。随后，我们构建了所有的?API?请求，与?ZenGo?服务器交互来发起交易。对于?MPC?钱包来说，生成双方签名是一个非常独特并且复杂的过程。不过好在?ZenGo?的开发过程始终秉承着开源精神，我们才能够编译官方?ZenGo?应用程序中使用的双方签名库并在本地运行。

上图中展示了我们是如何提取主密钥②并代表受害者注册一个新的设备密钥的。随后我们利用这两个密钥向“攻击者的账户”发送了?0.00222ETH。这整个过程只用了几秒钟，并且受害者也会完全意识不到。

为了解决这个问题，ZenGo?在服务器端为设备注册实施了?FaceTec?生物识别认证。服务器?API?级别的解决措施消除了这种攻击的可能性，且不需要更新客户端代码。

总结

在?CertiK?对?ZenGo?的评估中，我们彻底检查并审计了其为保护用户资产所采取的所有安全措施。这些措施包括双方签名方案、基于?TEE?的设备保护以及用来注册和恢复账号的生物识别。

尽管?ZenGo?有着较高的安全意识，并采取了诸多措施用来提高自己的安全性，CertiK?还是在?ZenGo?的实施中发现了一个关键的可被利用的?API?访问认证风险。该漏洞可以让持有特权的攻击者绕过现有的安全措施，并在用户的设备被破坏时窃取用户的资金。

ZenGo?及时解决了该问题并部署了一个补丁，CeritK?随后也进行了彻底的进一步审计并确定该补丁已修复报告中提到的风险。

随着补丁的部署，我们相信?ZenGo?在日后可以有效地预防特权用户非法访问用户资金。防御特权攻击者是一项艰巨的任务，而?ZenGo?的安全实践向我们展示了全面保护用户的安全方法。该钱包的做法超过了目前市场上绝大多数常规钱包。

我们很荣幸能够与?ZenGo?合作，并很荣幸能够与?ZenGo?在保护?Web3?用户安全方面做出共同努力并解决安全挑战。同时也感谢?ZenGo?对我们发现漏洞的及时回应与高效的漏洞补丁出台行动。

作为安全行业的从业者，我们很高兴看到一个顶级?Web3?钱包公司如此重视安全，对用户和用户的资金具备如此高的责任心。希望在未来的安全道路中，我们可为更多项目提升安全性，为其用户赋予“安心”。

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