开发者出走、「替换循环攻击」风险：比特币闪电网路遭遇困境

在 2023 年 10 月 16 日的一封电子邮件中，比特币安全研究员、开发人员 Antoine Riard 深入探讨了闪电网路通道所面临的资金遗失风险，这些风险主要是由于交易池的问题引发的。他特别提到了一种影响闪电网路通道的交易中继干扰攻击，这在实践中是完全可能的，即使没有网路交易池拥塞也可能发生。

为了应对这些攻击，多个主要的闪电网路实现在过去几个月都已经设计、实施并部署了相应的缓解措施。Riard 也列举了这些主要实现的版本号：LDK: v0.0.118 – CVE-2023-40231；Eclair: v0.9.0 – CVE-2023-40232；LND: v.0.17.0-beta – CVE-2023-40233 ；Core-Lightning: v.23.08.01 – CVE-2023-40234。

Riard 强调，固定攻击（Pinning attacks）多年来被视为实际攻击向量，而现在，替换循环攻击（Replace-by-Fee Cycle Attack）似乎为攻击者提供了一种新的手段。

同时 Riard 表示，自己将从现在开始停止参与闪电网路的开发，因为这种新的替换循环攻击会将闪电网路置于非常危险的境地。

闪电替换循环攻击如何运作？

在邮件列表中有很多关于这个新发现的漏洞的讨论。在讲闪电替换循环攻击如何运作之前，首先我们要先知道的是；HTLC (哈希/时间锁定合约) 作为有条件的付款工具，从发送方到接收方创建了一个安全的支付路径。这个路径要么是接收方通过提供某个哈希值的原像来立即完成付款，要么是在一定时间内未完成，则发送方可以拿回资金。

BitfeedLive 和 mempool 的开发者 mononaut（@mononautical）做了一个入门图解：

闪电替换循环攻击攻击的核心是，假设 Bob 正在从 Alice 那里透过闪电网路支付给 Carol 。 Bob 有两个挂起的 HTLC：一个是从 Alice 那里来的，另一个是寄给 Carol 的。

但 Bob 不知道的是， Alice 和 Carol 正在串通窃取他的钱。当 Carol 未能在规定的时间内提供付款的原像， Bob 尝试在链上超时并回收他的资金。

这时， Alice 和 Carol 串通起来，透过广播两笔交易的链条来为攻击做准备，并准备了一系列低成本的交易，伪装成与闪电网路无关的普通交易，这些交易称为「循环父」和「循环子」。

当 Bob 的超时交易出现在记忆体池中，攻击者立即发布一个交易，这个交易使用 Carol 的哈希原像并引用「循环父」交易。由于这个新交易的费率更高，它在记忆体池中取代了 Bob 的超时交易。

攻击者继续这样操作，每次 Bob 尝试重新发布他的超时交易时，他们都会阻止它。如果攻击者成功进行了足够长的时间，那么 Alice 可以利用 Bob 与她之间的通道上的另一个时间锁来回收资金。

替换循环攻击：实现和防范都很困难

在比特币闪电网路面临的替换循环攻击问题上，Tether 的 CTO Paolo Ardoino 也表达了他的关注，他提到 Bitfinex 自 2019 年以来一直运作闪电网路的三个主要节点，这意味著这个问题也吸引了其他大公司的注意。

虽然比特币开发者 Riard 表示他可能会退出闪电网路的开发，因为他认为该网路正面临风险。他也特别指出，为了解决这种新攻击方式，可能需要对比特币网路进行修改。

但事实上，这种攻击有极大的复杂性，并不容易实现。

慢雾创始人余弦也有相似的看法，他在社交媒体上指出，为了成功实施这一攻击，攻击者需要满足多个条件，例如在受害者上开启两个通道并确保受害者未发现 HTLC 预映像交易等。针对这种威胁，余弦建议专案方与有信誉的方建立通道，降低风险。

虽然实现这种攻击很复杂，但作为用户，我们完全避免也相当困难，即使采取一些措施。

在这个问题上，mononaut 指出：「Bob 可以主动监控其交易池，以便及时发现 HTLC 逾时。但是，熟练的攻击者仍然可以绕过这些防御措施。要真正修复这个问题，我们可能需要进行更深层的调整。我们可以考虑重新设计 HTLC 协议，或修改传播策略，或引入新的操作来应对此问题。」

从三明治攻击到替换循环

显然，闪电替换循环攻击的手法与以太坊上的 MEV 三明治攻击相似，这些攻击都是利用前后夹击来套取目标资金。但以太坊 MEV 三明治攻击的研究在最近几年里，仍然没有很好的改进。

就在近日，以太坊基金会透过 Uniswap V3 出售 1700 枚 ETH 时，仍遭到 MEV Bot 的三明治攻击，损失 9101 美元，MEV Bot 获利约 4,060 美元。

DeFi 专家 CHRIS POWERS 在最近的一篇文章中指出：自从 Flashbots 推出旨在「有效应对 MEV 问题」的 MEV-Geth 以来，近三年里的变化相当剧烈。以太坊见证了市场的起落，并成功地迈向了权益证明（Proof of Stake）的新阶段，这是其技术进展的一大里程碑。

然而，链上经济资源的竞争变得更为激烈，尽管我们已经做出了很大努力，但 MEV 的问题仍然存在。

对于 MEV 的挑战，有许多潜在的解决方法。但是，有些人错误地认为某些方法，如公平排序，可以彻底解决问题。从设计开始，我们就应该考虑如何应对 MEV。尽管许多开发者正在努力减少 MEV 的影响，但他们也需要认识到完全避免损失是不切实际的。

MEV 并非不可避免，因此开发者应该更积极地与 MEV 生态系统的参与者进行沟通与合作。重要的是，支付流程本身并不是问题的核心，真正的问题在于它的不透明性。

以太坊的 MEV 三明治攻击的研究在最近几年里仍然没有得到很好的改进。而比特币的这个类似问题，闪电替换循环攻击，或许在短时间也很难解决。面对开发者退出和替换循环攻击风险，比特币闪电网路又将何去何从？