硬件錢包上的達(dá)摩克利斯之劍：隱秘的中間人威脅
作者：RevanZhang 來源：Medium
近年來，硬件錢包在Blockchain行業(yè)中，被視為相對安全的私鑰存儲方式之一。私鑰生成后，會存儲在硬件錢包的安全芯片（SecureElement）中，僅用于對外部傳入的信息進(jìn)行簽名。這種無法聯(lián)網(wǎng)的封閉式硬件設(shè)計，配合禁止導(dǎo)出私鑰的軟件機制，構(gòu)建起了強大的保護(hù)屏障。
然而，這種安全架構(gòu)也有其“軟肋”—— 硬件錢包高度依賴外部客戶端軟件和通信通道。一旦這些外圍環(huán)節(jié)被篡改，攻擊者便可實施“中間人攻擊”（MITM），在用戶毫無察覺的情況下替換信息，造成資產(chǎn)損失。什么是中間人攻擊
中間人攻擊是指攻擊者秘密地介入通信雙方之間，攔截、篡改或偽造雙方的通信內(nèi)容，而通信雙方誤以為他們在直接交互。
這種攻擊常見于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽、數(shù)據(jù)偽造、身份盜用和地址替換等場景。在加密資產(chǎn)領(lǐng)域尤其危險，因為攻擊者只需替換一個地址，就可能造成巨大的資產(chǎn)損失。
舉個生活中的例子：你寄給朋友一封重要信件。一個“壞郵差”在途中截獲，將信件內(nèi)容進(jìn)行替換，然后重新封好寄出。朋友收到信件后，此時獲取的信息因為被郵差替換，已經(jīng)不再準(zhǔn)確了。
在這個例子中，郵差扮演了中間人的角色，通過替換信件內(nèi)容實施了中間人攻擊。
在Blockchain系統(tǒng)中，由于大多數(shù)公鏈轉(zhuǎn)賬只需要收款地址，而不需要額外的諸如姓名的驗證。這種場景的中間人攻擊更容易得手，且造成的損失往往更大，更難追回。
硬件錢包通信流程：看不見的郵差
市面上主流的硬件錢包大致采用四種通信方式：
USB：最常見且穩(wěn)定，通過數(shù)據(jù)線實現(xiàn)雙向傳輸
藍(lán)牙：低功耗藍(lán)牙BLE，常用于移動端
二維碼：airgap，較為新型的方式，物理隔離，通過互相掃碼達(dá)到通信的目的
NFC：近場通信，暫時較少使用
其中，USB與藍(lán)牙最為常見。無論采用哪種方式，通信流程大致相同：
“錢包端”發(fā)起連接，例如瀏覽器插件錢包或者手機APP錢包
向“硬件錢包”發(fā)送請求，例如獲取硬件內(nèi)部的地址，發(fā)起簽名等等
請求經(jīng)上述“通信通道”送達(dá)硬件設(shè)備
設(shè)備完成處理并返回響應(yīng)
“錢包端”接收并顯示結(jié)果
盡管硬件錢包自身是安全的“保險庫”，但通信過程卻依賴客戶端、通信通道這一“郵差鏈條”。一旦“郵差”遭到劫持或者作惡，傳遞的數(shù)據(jù)信息就可能早已被調(diào)包。
這正是“達(dá)摩克利斯之劍”懸于硬件錢包之上的隱秘威脅——中間人攻擊。
所有代碼和操作均發(fā)生在 2023年9月，距本文發(fā)布時間（2025年6月）已超過20個月。
所有演示基于當(dāng)時公開版本的官方軟件，具體版本信息已在文中注明。
所涉及的攻擊方式，已于當(dāng)時向相關(guān)團(tuán)隊披露并確認(rèn)。
本文所有內(nèi)容僅供學(xué)習(xí)與安全研究之用，觀點僅代表作者本人。
本文不對由此引發(fā)的任何行為或后果承擔(dān)責(zé)任。Trezor通信的基本流程
Trezor通過USB連接Metamask瀏覽器錢包時可選擇通過TrezorBridge進(jìn)行通信，TrezorBridge的基本流程
安裝軟件之后，會在用戶的電腦中，在本地21325端口啟動HTTP服務(wù)器
Metamask連接Trezor硬件錢包時，會通過彈出 https://connect.trezor.io 網(wǎng)頁來加載JSSDK
Trezor的SDK會嘗試的將基于protobuf的序列化數(shù)據(jù)，發(fā)送向這個本地服務(wù)器
TrezorBridge接收到數(shù)據(jù)后，通過lib-usb庫查找本地滿足條件的PIDVIDTrezor設(shè)備并傳輸數(shù)據(jù)
當(dāng)檢測到本地已安裝TrezorBridge時，所有通過 https://connect.trezor.io 網(wǎng)頁，也就是TrezorSDK的序列化數(shù)據(jù)都會經(jīng)由本地TrezorBridge服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)給設(shè)備，而不使用WebUSB。TrezorBridge的基本信息
TrezorBridge使用 Golang 開發(fā)，當(dāng)前用戶版本為v2.0.27。
從GitHub開源倉庫可見，v2.0.27使用 xgo 進(jìn)行跨平臺編譯，從而生成MacOS，Windows和linux的安裝包。
以MacOS為例，安裝時會在 /Applications/Utilities/TREZOR\Bridge/trezord 目錄創(chuàng)建 trezord 服務(wù)器二進(jìn)制文件，并在用戶本地創(chuàng)建 com.bitcointrezor.trezorBridge.trezord.plist 文件，通過 KeepAlive 實現(xiàn)開機自啟和進(jìn)程守護(hù)。
SDK讀取公鑰階段的 hexbodyStr 和 hexres 在多次調(diào)用時，對同一設(shè)備的不同時間操作參數(shù)和返回結(jié)果完全相同。通過日志篩選，發(fā)現(xiàn)Metamask讀取ETH地址時的 call 函數(shù)調(diào)用數(shù)據(jù)如下：
根據(jù)日志比對，
003700000000 和 000b0000001f08ac8080800808bc80808008088080808008080008002207426974636f696e 等數(shù)據(jù)，均為發(fā)送、接收報文的序列化結(jié)果。
經(jīng)過重放測試，在信息構(gòu)建過程中并沒有時間戳等參數(shù)，可以非常簡單輕易的模擬攻擊手法，即針對部分發(fā)送報文，硬編碼返回的結(jié)果，進(jìn)行結(jié)果替換：
在這個例子中，我們針對性的將數(shù)據(jù)進(jìn)行了替換，當(dāng)接收到SDK獲取ETH公鑰的請求時，不再使用硬件返回的結(jié)果，而是直接使用上述代碼中硬編碼的結(jié)果。重新通過文檔編譯后制作二進(jìn)制文件，同時制作守護(hù)進(jìn)程等攻擊必要組件。
準(zhǔn)備工作完成后，當(dāng)用戶不慎安裝和運行惡意軟件后。每當(dāng)用戶使用Metamask連接Trezor并且發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過bridge通信的數(shù)據(jù)不再是硬件讀取出來的信息，而是上述代碼中硬編碼的序列化數(shù)據(jù)，再基于業(yè)務(wù)SDK的反序列化，讀取地址的信息即替換成功。完整的攻擊如上述視頻所示。與團(tuán)隊的溝通
整理好問題及操作之后，我第一時間已與Metamask和Trezor團(tuán)隊進(jìn)行了溝通，以下是所有溝通信息及郵件信息
Metamask溝通記錄：https://hackerone.com/reports/2166893
Trezor郵件溝通信息：
盲簽的威脅，可能比我們想象中的更大
按照這種攻擊手段和攻擊方式，我們可以得出結(jié)論：所有硬件非確定性的信息，都是理論上不安全的。
所有的盲簽同理，雖然盲簽硬件上有確認(rèn)，但是這個確認(rèn)的信息對于用戶來說并不可讀，所以他也滿足硬件非確定性的信息，無法確保不被中間人攻擊。
safe多簽錢包的案件就是一個典型，錢包構(gòu)造的簽名信息被服務(wù)器惡意javascript代碼替換，同時因為ledger錢包是盲簽，導(dǎo)致這一次攻擊的發(fā)生。通信通道的中間人攻擊，方式眾多
除了用戶本地有惡意軟件以外，一些錢包的通信和構(gòu)建流程可能涉及到服務(wù)器（例如一些錢包encodeTx需要通過服務(wù)端進(jìn)行構(gòu)建）。這些都是潛在的攻擊對象和被攻擊點。
通信通道當(dāng)然還包括硬件層面，例如不安全的電腦攝像頭外設(shè)，不安全的USB數(shù)據(jù)線等等。從物理層到應(yīng)用層，在通信層面，所有環(huán)節(jié)都有被攻擊的可能。主動提升安全意識，任重而道遠(yuǎn)
客戶端到硬件錢包的完整通信，核心流程理論上是不需要聯(lián)網(wǎng)的。所以即使有端到端的加密通信，也無法100%確保流程安全。
增加端到端的加密之后，對于真正的黑客來說，增加的只是逆向客戶端，對通信信道的破解成本。而對于攻擊本身，從來都不是難度的較量，而是黑客付出的成本和法律后果的考量。
同時，大部分Blockchain的產(chǎn)品團(tuán)隊，一般在面對這類中間人攻擊的威脅時，會將這部分的優(yōu)化放在整個迭代中處于低優(yōu)先級，變相等于允許一部分中間人攻擊的風(fēng)險出現(xiàn)。如上面的團(tuán)隊溝通郵件，如Metamask的bugbounty界面，就將MITM中間人攻擊排除在外：https://hackerone.com/metamask。
所以對于用戶來說，更需要主動我們自身提高防范意識。對于重要資產(chǎn)，即使是使用硬件錢包，也最好隔離電腦，不連接不可信的網(wǎng)絡(luò)，不訪問不可信的網(wǎng)頁等等等等。寫在最后
硬件錢包的“安全神話”并非來自單一設(shè)備本身，而是建立在整個生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)作安全。
當(dāng)我們忽視客戶端的可信性、放松對通信通道的防護(hù)，那把“達(dá)摩克利斯之劍”便悄然懸于我們的資產(chǎn)之上。
真正的安全，從不止于硬件，而在于每一個你以為“無關(guān)緊要”的細(xì)節(jié)。