快速理解閃電網路替換交易循環攻擊

最近（2023年10月下旬）比特幣社區爆出閃電網路可能存在重大缺陷，使用者可以構造一種攻擊手法來偷錢，英文名叫“lightning replacement cycling attack”。

我讀了它的原理，中文名可譯成“閃電網络迴圈替換交易攻擊”。

它的攻擊原理如下。

首先解釋下閃電網路的工作原理：

1.alice和bob雙方開通一個支付通道，就是共同開通一個2-2簽名的地址，他們一人持有一把私鑰。

alice和bob分別往這個2-2簽名的位址里充值0.5btc和0.6btc（金額可以任意選擇，我只是舉例），這兩筆充值交易都是發生在比特幣主鏈上的，礦工是要確認的。 這樣這個支付通道的初始狀態就是0.5btc屬於alice，0.6btc屬於bob，我們記為（alice：0.5btc; bob:0.6btc）。

這樣在這個2-2簽名位址里，alice和bob就可以相互支付，比如alice可以支付給bob0.1btc，這樣狀態通道的狀態就變成了0.4btc屬於alice，0.7btc屬於bob，（alice：0.4btc; bob：0.7btc）。 並且這樣的交易是不需要到比特幣主鏈上打包，只是發生在alice和bob之間的記帳，這就叫支付通道。

alice和bob之間可以任意轉帳，而不需要到主鏈結算，這就節省了大量的礦工費，並且可以即時到賬，不再需要10分鐘的區塊確認。

但如果只能在兩個人之間相互轉帳交易，那也沒啥用。

2.bob和carol之間也開通一個支付通道，初始狀態是bob有1.0btc，carol0btc，記為（bob：1.0btc; carol:0btc）。

3.這時，你看alice和bob之間有支付通道，bob和carol之間也有支付通道。

那alice就可以通過bob，向，carol支付比特幣。

支付過程如下：alice向carol支付0.1btc，事實在上述兩個支付通道里發生如下的狀態變更

1）alice和bob之間的狀態變更為（alice：0.3btc;bob：0.8btc）

2）bob和carol之間的狀態變更為（bob：0.9btc;carol：0.1btc）

3）這樣就完成了從alice向carol轉0.1btc的交易。

4.當越來越多的雙方打開支付通道，並且實現了相互聯通，就形成了一個支付網路了，我們稱之為閃電網路。

當然詳細的技術解釋太複雜了，上述就是最精簡的解釋。

下面介紹下閃電網路迴圈替換交易攻擊的大致過程，詳細的技術細節我也講不明白，那些opcode、合約和函數有點複雜。

1.攻擊者是alice和carol兩人，這兩人合謀去攻擊bob，bob是受害者。

2.alice向carol支付0.3btc。

1）初始狀態通道如下（alice：0.3btc;bob：0.8btc）和（bob：0.9btc;carol：0.1btc）

2）alice和bob之間的狀態通道應該變更為（alice：0; bob：1.1btc）

3）bob和carol之間的狀態通道應該變更為（bob：0.6btc;carol：0.4btc）

3.alice和carol決定合夥騙bob的0.3btc

1）carol一直不去認領確認自己收到了來自alice支付的0.3btc，即carol不將閃電網路的收款回執資訊發給bob。 這樣就導致bob也無法在閃電網路內將alice的0.3btc合法的納為己有。

2）到了一定時間，alice耍賴，直接在比特幣主鏈發起清算交易tx1，聲稱自己還有0.3btc，而bob在和他的狀態通道里只有0.8btc。

tx1這筆交易中有0.3btc是發給alice自己的位址（單簽），這樣alice就是試圖將不屬於自己的0.3btc偷為己有。

3）因為bob沒有拿到carol的收款回執，所以bob無法證明（alice; bob）這個狀態通道當中狀態應該修改為（alice：0btc; bob：1.1btc）

4）一旦tx1在鏈上被打包，即alice真的偷到了0.3btc后，carol就會立刻在閃電網路里收下0.3btc，將收款回執發給bob。

5）這樣，alice沒有真實發出0.3btc給bob，而carol卻真實收到了bob的0.3btc。 所以bob被alice和carol合夥偷走了0.3btc。

6）注意alice在主鏈上發起tx1偷幣交易時，bob是有反制措施的，即向主鏈發起交易tx2證明alice在作弊，但因為bob沒有拿到carol的收款回執，所以tx2這筆交易還是挺麻煩的，但理論上是可做到。

而alice在看到tx2後，就會再次使用更高礦工費的辦法，重置tx1，以誘使礦工打包tx1，而拒絕tx2，這就所謂的“替換交易（replacement）”。

7）而目前開發者說，alice和carol的合謀，確實是可以讓讓bob的tx2在比特幣主鏈礦工上看起來更難合法化，而想要更清楚地證明tx2是合法的，需要修改協定，並且對主鏈來說是一個軟分叉，這就難了。

上述就是閃電網路迴圈替換交易攻擊大致過程，具體的技術原理太複雜了，我也看不明白，我只是假設在網上看到的開發者發佈的技術細節是正確的。

攻擊的辦法是兩個夾一個，而交易所是天然的和所有用戶開通了支付通道，所以交易所要遭殃了。

最後，我感覺這也不是啥大不了的事，軟體哪有沒bug的啊，會有辦法修復的。