開發者出走、「替換循環攻擊」風險：比特幣閃電網路遭遇困境

在 2023 年 10 月 16 日的一封電子郵件中，比特幣安全研究員、開發人員 Antoine Riard 深入探討了閃電網路通道所面臨的資金遺失風險，這些風險主要是由於交易池的問題引發的。他特別提到了一種影響閃電網路通道的交易中繼干擾攻擊，這在實踐中是完全可能的，即使沒有網路交易池擁塞也可能發生。

為了應對這些攻擊，多個主要的閃電網路實現在過去幾個月都已經設計、實施並部署了相應的緩解措施。Riard 也列舉了這些主要實現的版本號：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 強調，固定攻擊（Pinning attacks）多年來被視為實際攻擊向量，而現在，替換循環攻擊（Replace-by-Fee Cycle Attack）似乎為攻擊者提供了一種新的手段。

同時 Riard 表示，自己將從現在開始停止參與閃電網路的開發，因為這種新的替換循環攻擊會將閃電網路置於非常危險的境地。

閃電替換循環攻擊如何運作？

在郵件列表中有很多關於這個新發現的漏洞的討論。在講閃電替換循環攻擊如何運作之前，首先我們要先知道的是；HTLC (哈希/時間鎖定合約) 作為有條件的付款工具，從發送方到接收方創建了一個安全的支付路徑。這個路徑要麼是接收方通過提供某個哈希值的原像來立即完成付款，要麼是在一定時間內未完成，則發送方可以拿回資金。

BitfeedLive 和 mempool 的開發者 mononaut（@mononautical）做了一個入門圖解：

閃電替換循環攻擊攻擊的核心是，假設 Bob 正在從 Alice 那裡透過閃電網路支付給 Carol 。 Bob 有兩個掛起的 HTLC：一個是從 Alice 那裡來的，另一個是寄給 Carol 的。

但 Bob 不知道的是， Alice 和 Carol 正在串通竊取他的錢。當 Carol 未能在規定的時間內提供付款的原像， Bob 嘗試在鏈上超時並回收他的資金。

這時， Alice 和 Carol 串通起來，透過廣播兩筆交易的鏈條來為攻擊做準備，並準備了一系列低成本的交易，偽裝成與閃電網路無關的普通交易，這些交易稱為「循環父」和「循環子」。

當 Bob 的超時交易出現在記憶體池中，攻擊者立即發布一個交易，這個交易使用 Carol 的哈希原像並引用「循環父」交易。由於這個新交易的費率更高，它在記憶體池中取代了 Bob 的超時交易。

攻擊者繼續這樣操作，每次 Bob 嘗試重新發布他的超時交易時，他們都會阻止它。如果攻擊者成功進行了足夠長的時間，那麼 Alice 可以利用 Bob 與她之間的通道上的另一個時間鎖來回收資金。

替換循環攻擊：實現和防範都很困難

在比特幣閃電網路面臨的替換循環攻擊問題上，Tether 的 CTO Paolo Ardoino 也表達了他的關注，他提到 Bitfinex 自 2019 年以來一直運作閃電網路的三個主要節點，這意味著這個問題也吸引了其他大公司的注意。

雖然比特幣開發者 Riard 表示他可能會退出閃電網路的開發，因為他認為該網路正面臨風險。他也特別指出，為了解決這種新攻擊方式，可能需要對比特幣網路進行修改。

但事實上，這種攻擊有極大的複雜性，並不容易實現。

慢霧創始人余弦也有相似的看法，他在社交媒體上指出，為了成功實施這一攻擊，攻擊者需要滿足多個條件，例如在受害者上開啟兩個通道並確保受害者未發現 HTLC 預映像交易等。針對這種威脅，余弦建議專案方與有信譽的方建立通道，降低風險。

雖然實現這種攻擊很複雜，但作為用戶，我們完全避免也相當困難，即使採取一些措施。

在這個問題上，mononaut 指出：「Bob 可以主動監控其交易池，以便及時發現 HTLC 逾時。但是，熟練的攻擊者仍然可以繞過這些防禦措施。要真正修復這個問題，我們可能需要進行更深層的調整。我們可以考慮重新設計 HTLC 協議，或修改傳播策略，或引入新的操作來應對此問題。」

從三明治攻擊到替換循環

顯然，閃電替換循環攻擊的手法與以太坊上的 MEV 三明治攻擊相似，這些攻擊都是利用前後夾擊來套取目標資金。但以太坊 MEV 三明治攻擊的研究在最近幾年裡，仍然沒有很好的改進。

就在近日，以太坊基金會透過 Uniswap V3 出售 1700 枚 ETH 時，仍遭到 MEV Bot 的三明治攻擊，損失 9101 美元，MEV Bot 獲利約 4,060 美元。

DeFi 專家 CHRIS POWERS 在最近的一篇文章中指出：自從 Flashbots 推出旨在「有效應對 MEV 問題」的 MEV-Geth 以來，近三年裡的變化相當劇烈。以太坊見證了市場的起落，並成功地邁向了權益證明（Proof of Stake）的新階段，這是其技術進展的一大里程碑。

然而，鏈上經濟資源的競爭變得更為激烈，儘管我們已經做出了很大努力，但 MEV 的問題仍然存在。

對於 MEV 的挑戰，有許多潛在的解決方法。但是，有些人錯誤地認為某些方法，如公平排序，可以徹底解決問題。從設計開始，我們就應該考慮如何應對 MEV。儘管許多開發者正在努力減少 MEV 的影響，但他們也需要認識到完全避免損失是不切實際的。

MEV 並非不可避免，因此開發者應該更積極地與 MEV 生態系統的參與者進行溝通與合作。重要的是，支付流程本身並不是問題的核心，真正的問題在於它的不透明性。

以太坊的 MEV 三明治攻擊的研究在最近幾年裡仍然沒有得到很好的改進。而比特幣的這個類似問題，閃電替換循環攻擊，或許在短時間也很難解決。面對開發者退出和替換循環攻擊風險，比特幣閃電網路又將何去何從？