随着加密货币交易的兴起，由于其交易系统及底层设施存在漏洞风险，商家和用户们因此将安全问题视为首要考量。香港理工大学计算机及数学科学学院副院长（研究）暨电子计算机学系教授罗夏朴教授与其研究团队，揭示了区块链二层扩容方案(Layer 2)的回滚机制中的三个严重漏洞，攻击者可利用它们来发动双重支付攻击。第一时间他们将研究成果告知头部区块链二层扩容方案团队，包括Arbitrum和Optimism，协助其修复漏洞和增强安全，因而获赠50万美元的漏洞赏金。其对应的学术文章发表在安全顶会(CCS’24)，并获得最佳论文奖，以及评为2025年度网络安全最佳实践论文。
作为去中心化金融（DeFi）领域的中流砥柱，以太坊(Ethereum)发展迅速，不仅促进创新，也带来了新的安全挑战。随着交易量激增，各类区块链二层扩容方案应运而生。然而，这些扩容方案被采用的速度，已远超过了进行全面深入安全审查的速度，这使得数十亿美元的资产暴露于风险之下。
透过仔细分析与实验验证，罗教授的研究团队发现了一组可滥用 Arbitrum 回滚机制的未知漏洞，攻击者可藉此发动三种不同的双重支付攻击。若不加以修复，此类攻击可被用于从跨链应用中窃取资金，从而动摇 DeFi 的信任基础。团队也成功将这些攻击套用于Optimism，体现其研究结果具有普遍性。
罗教授的团队对Arbitrum的架构进行了系统性分析，识别出三种可触发状态回溯的核心机制：
1.限时机制
为了防止区块链重组及时间戳遭篡改，Arbitrum强制要求在一个时间窗口内（通常为24小时），Layer 2交易必须提交至Layer 1。如果一笔交易的最终性确认被延迟到这个时间窗口之外，协议会修正时间戳，并回滚受影响的软确认交易。
2.活性保存机制
该机制旨在实现抗审查性。如果排序器（Sequencer）无响应，它允许用户通过 Layer 1强制纳入自己的交易。然而，如果这笔强制纳入的交易在延迟后才发生，就可导致 Layer 1 和 Layer 2 的交易队列之间产生不一致，从而触发对队列内软确认交易进行回滚。
3.交易（解）压缩机制
为了降低成本，Arbitrum会先压缩交易批次，再将其提交到Layer 1。但若某个批次解压缩后的大小超过协定限制，Layer 2节点将会视其为无效，并回滚其中所有软确认交易。
这类双重支付攻击能成功的关键，在于研究团队发现一种名为「可操控延迟攻击」（manipulable delay attack）的技术，其作用是在交易汇总（rollup）过程中注入任意时长的延迟。 研究团队亦根据此类攻击的潜在成本，设计了一项成本最佳化策略。他们透过操纵单价，并精确控制交易提交率，证明该攻击可在合理、甚至是固定成本下执行。值得注意的是，他们还在Arbitrum费用调整逻辑中发现了一个实现错误，该错误可能会放大此类攻击的影响，导致所有用户的交易费用在攻击后飙升。
除了对乐观交易汇总（optimistic rollups）的安全性研究，罗教授与其团队亦也揭露了另一种主流的区块链二层扩容方案-零知识汇总（zero-knowledge rollups）-存在的严重漏洞。此外，他们还发现了这两种交易汇总系统中存在的拒绝服务攻击问题。目前，他们的研究正持续突破区块链在安全与性能上的极限。例如，罗教授团队的最新研究，聚焦于利用GPU加速智能合约的模糊测试，以提升安全漏洞发现的速度与效率。透过将 EVM 字节码与模糊测试逻辑转换为并行的 GPU 任务，其原型系统的吞吐量比现有工具高出 15.38 倍，因而能检测出更多错误，并实现更高的代码覆盖率，这是迈向更健壮智能合约生态系统的关键进展。
资料来源: Innovation Digest
