快速理解闪电网络替换交易循环攻击

最近（2023年10月下旬）比特币社区爆出闪电网络可能存在重大缺陷，用户可以构造一种攻击手法来偷钱，英文名叫“lightning replacement cycling attack”。

我读了它的原理，中文名可译成“闪电网络循环替换交易攻击”。

它的攻击原理如下。

首先解释下闪电网络的工作原理：

1.alice和bob双方开通一个支付通道，就是共同开通一个2-2签名的地址，他们一人持有一把私钥。

alice和bob分别往这个2-2签名的地址里充值0.5btc和0.6btc（金额可以任意选择，我只是举例），这两笔充值交易都是发生在比特币主链上的，矿工是要确认的。这样这个支付通道的初始状态就是0.5btc属于alice，0.6btc属于bob，我们记为（alice:0.5btc；bob:0.6btc）。

这样在这个2-2签名地址里，alice和bob就可以相互支付，比如alice可以支付给bob0.1btc，这样状态通道的状态就变成了0.4btc属于alice，0.7btc属于bob，（alice:0.4btc；bob：0.7btc）。并且这样的交易是不需要到比特币主链上打包，只是发生在alice和bob之间的记账，这就叫支付通道。

alice和bob之间可以任意转账，而不需要到主链结算，这就节省了大量的矿工费，并且可以实时到账，不再需要10分钟的区块确认。

但如果只能在两个人之间相互转账交易，那也没啥用。

2.bob和carol之间也开通一个支付通道，初始状态是bob有1.0btc，carol0btc，记为(bob:1.0btc；carol:0btc）。

3.这时，你看alice和bob之间有支付通道，bob和carol之间也有支付通道。

那alice就可以通过bob，向，carol支付比特币。

支付过程如下：alice向carol支付0.1btc，事实在上述两个支付通道里发生如下的状态变更

1）alice和bob之间的状态变更为（alice：0.3btc；bob：0.8btc）

2）bob和carol之间的状态变更为（bob：0.9btc；carol：0.1btc）

3）这样就完成了从alice向carol转0.1btc的交易。

4.当越来越多的双方打开支付通道，并且实现了相互联通，就形成了一个支付网络了，我们称之为闪电网络。

当然详细的技术解释太复杂了，上述就是最精简的解释。

下面介绍下闪电网络循环替换交易攻击的大致过程，详细的技术细节我也讲不明白，那些opcode、合约和函数有点复杂。

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1.攻击者是alice和carol两人，这两人合谋去攻击bob，bob是受害者。

2.alice向carol支付0.3btc。

1）初始状态通道如下（alice：0.3btc；bob：0.8btc）和（bob：0.9btc；carol：0.1btc）

2）alice和bob之间的状态通道应该变更为（alice：0；bob：1.1btc）

3）bob和carol之间的状态通道应该变更为（bob：0.6btc；carol：0.4btc）

3.alice和carol决定合伙骗bob的0.3btc

1）carol一直不去认领确认自己收到了来自alice支付的0.3btc，即carol不将闪电网络的收款回执信息发给bob。这样就导致bob也无法在闪电网络内将alice的0.3btc合法的纳为己有。

2）到了一定时间，alice耍赖，直接在比特币主链发起清算交易tx1，声称自己还有0.3btc，而bob在和他的状态通道里只有0.8btc。

tx1这笔交易中有0.3btc是发给alice自己的地址（单签），这样alice就是试图将不属于自己的0.3btc偷为己有。

3）因为bob没有拿到carol的收款回执，所以bob无法证明（alice；bob）这个状态通道当中状态应该修改为（alice：0btc；bob：1.1btc）

4）一旦tx1在链上被打包，即alice真的偷到了0.3btc后，carol就会立刻在闪电网络里收下0.3btc，将收款回执发给bob。

5）这样，alice没有真实发出0.3btc给bob，而carol却真实收到了bob的0.3btc。所以bob被alice和carol合伙偷走了0.3btc。

6）注意alice在主链上发起tx1偷币交易时，bob是有反制措施的，即向主链发起交易tx2证明alice在作弊，但因为bob没有拿到carol的收款回执，所以tx2这笔交易还是挺麻烦的，但理论上是可做到。

而alice在看到tx2后，就会再次使用更高矿工费的办法，重置tx1，以诱使矿工打包tx1，而拒绝tx2，这就所谓的“替换交易（replacement）”。

7）而目前开发者说，alice和carol的合谋，确实是可以让让bob的tx2在比特币主链矿工上看起来更难合法化，而想要更清楚地证明tx2是合法的，需要修改协议，并且对主链来说是一个软分叉，这就难了。

上述就是闪电网络循环替换交易攻击大致过程，具体的技术原理太复杂了，我也看不明白，我只是假设在网上看到的开发者发布的技术细节是正确的。

攻击的办法是两个夹一个，而交易所是天然的和所有用户开通了支付通道，所以交易所要遭殃了。

最后，我感觉这也不是啥大不了的事，软件哪有没bug的啊，会有办法修复的。

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