閃電網路有資金風險？ 一文解讀其原理和處理方法

原創 | Odaily星球日報

作者 | 南枳

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引言

10 月 20 日，Bitcoin Core 核心開發者/dev/fd0 在 X 平台宣佈，將停止參與閃電網路及其實施的開發，包括協調處理協定級安全問題。

/dev/fd0 表示，每個比特幣節點都有自己的記憶體池。 交易由對等節點轉發。 如果閃電網路節點用於打開通道並接受 HTLC 轉發，那麼很容易受到替代迴圈攻擊（Replacement Cycling Attacks）。

該開發者所指的「替代迴圈攻擊」是什麼，其具體實現途徑如何，Odaily星球日報將於本文揭示。

閃電網路

比特幣網路的 TPS 僅約為 7 ，並且手續費高昂，為解決小額支付的需求，閃電網路應運而生。

閃電網路（Lightning Network）是一種針對比特幣和其他加密貨幣的第二層擴展解決方案，旨在解決加密貨幣網路的可擴展性和交易速度問題。

其實現原理可簡化為：

1. 交易雙方 A 與 B 建立了一個「交易通道」（實際上是個多簽錢包）
2. A 與 B 分別往裡面充錢 A1 和 B1 （此步上鏈）
3. A 與 B 在鏈下發生任意筆交易，A 凈轉出額 X（例如 A 向 B 轉帳 100 次 1 元，B 向 A 轉帳 99 次 1 元，最終 A 凈流出 1 元）
4. 將 A1-X 與 B1+X 的交易更新上鏈

通過以上流程，不論 A、B 在鏈下進行多少次交易，都只要支付兩筆上鏈費用，並節約了大量的時間。

哈希時間鎖合約（HTLC）

以上介紹的形式限於 A 和 B 之間有直接的交易通道，為跨通道支付而出現了中繼節點，中繼節點中轉兩者交易，以便跨通道進行支付，而中繼節點可以收取小費。

但這面臨著一個問題：需要確保每個通道內每個參與者都是誠實守信的，通過多通道連結是安全的。

因而出現了 HTLC（Hash Time-Lock Contract、哈希時間鎖合約），一筆帶有 HTLC 的支付事務可簡化為：

1. A 準備一個暗號 R，並計算其哈希值 H
2. A 設定一個時限 T
3. A 向 B 發送一筆帶有 HTLC 的支付事務，僅當符合以下兩個條件時交易才會最終成立

• B 回答出暗號 R（透過 H 驗證）
• B 回答的時間在 T 之內（例如 10 個區塊內給出答案）

5. 若 B 不知道暗號，或者回答超時，則資金退回給 A

正常交易流程

通過上述的 HTLC，一筆涉及中繼節點的支付流程如下：

1. 最終的接收者 C 向發送資金者 A 提供暗號
2. A 用哈希值 H 發起 HTLC 支付（請注意，此時資金並未到 B 手中）
3. B 接收到支付資訊，向 C 用哈希值 H 發起 HTLC 支付
4. C 為了接收資金，回答暗號，收到資金。 B 此時也知道了暗號
5. B 用暗號獲取 A 發起的支付，收到資金，交易完成

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涉及三者的流程如上，中間也可以多加入幾個中繼節點，而支付模式仍保持不變，通過鏈式發送支付到最終接收者，然後再反向傳播暗號至初始的中繼節點，最終完成交易。

而中繼節點如果遲遲沒有收到暗號 R（下家不做解答，時限由中繼節點自行判斷）**，則中繼節點可以選擇關閉通道，**若成功上鏈，**則 B 發起的支付將“失效”，沒有資金損失。 **

迴圈替代攻擊

回到 HTLC 的基本原理中，除了回答暗號外，中繼節點還需要達成另一條件「中繼節點回答的時間在 T 之內」，而惡意攻擊者即是瞄準了該點進行攻擊：

1. A 和 C 惡意串通，受害人為中繼節點 B（B 要求下家 3 個區塊內回答）
2. A 向 B 發起支付（假設此時區塊高度為 1000），要求在 區塊 1020 前回答
3. B 向 C 發起支付（區塊高度 1005）
4. 區塊高度 1008 時，B 見到 C 還不回答，決定關閉通道，將在區塊 1009 生效
5. C 發起高 Gas 的交易（1）（區塊 1008），使 B 發起的交易無法進入記憶體池
6. C 發起高 Gas 的交易（2）（區塊 1009），B 仍無法進入記憶體池
7. C 無限迴圈操作，直到區塊 1020 ，給出暗號 R，提取資金

B 儘管獲取了暗號，但已沒有時間回答 A 發起的支付，資金退回給 A，而向 C 的支付又已經成立，最終“迴圈替代攻擊”實現。 此外，A、C 也可以通過串通，迴圈攻擊 B 的關閉交易而實現雙花。

結語

儘管存在以上攻擊途徑，但並不意味著攻擊者就可以為所欲為，任意盜取閃電網路中的資金，原文中作者也提出了五種處理辦法，如本地記憶體池和事務中繼流量監控、礦工記憶體池監控等。

前途是光明的，道路是曲折的，今年比特幣網路上也誕生出了 Ordinals、BRC-20、Taproot Asset 等一系列新事物，問題雖存在，但持續的發展終將能解決問題。

參考資料