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私鑰丟失也能找回?五分鐘了解V神的秘密多重簽名恢復方案

寫在前面:丟失錢包密碼或私鑰是加密貨幣用戶經常會遇到的問題,那能否有方法可在最小化信任的同時,恢復丟失的密鑰呢?這正是以太坊聯合創始人vitalik等人正在探索的一個方向,而他們已編寫了一個新的EIP(以太坊改進提案),并將其命名為秘密多重簽名恢復(Secret Multisig Recovery)方案。

昨日,知名黃金愛好者兼加密貨幣懷疑者Peter Schiff 在Twitter上聲稱自己的錢包丟失了密碼,因此無法訪問自己的比特幣。

Schiff接著補充說:

“所以現在我的比特幣在本質上毫無價值,它也沒有市場價值。我知道擁有比特幣是個壞主意,但我從來沒有意識到它是如此糟糕!”
私鑰丟失也能找回?五分鐘了解V神的秘密多重簽名恢復方案

Schiff在推特上公布自己的損失后,加密貨幣社區很快展開了討論,例如Morgan Creek Digital 聯合創始人兼合伙人Anthony Pompliano就提問他是否自己忘記了密碼,而Schiff對此的回答卻是:“是我的錢包忘記了密碼。”

看不下去的Pompliano只好耐心解釋道:

“軟件只是執行人類發出的命令,它不能‘忘記’任何事情,給我發郵件吧,我會盡力幫你找回丟失的比特幣。”

不過根據Schiff的回答,他的比特幣基本已無望找回了,他提到說:

“是Eric Voorhees(注:ShapeShift首席執行官)幫我準備的錢包,即便是他也覺得我無能為力。如果你有任何想法,歡迎嘗試。”

看到這里,讀者可能覺得這是一個非常悲傷的故事,一位加密貨幣懷疑者好不容易嘗試了比特幣,結果卻因為自己忘記了密碼而丟失了它們。而倘若他在多處備份好私鑰,那么即使他忘記了錢包密碼,也可以通過私鑰訪問自己的錢包。

當然,也有人會認為這是一個深刻的教訓,它提醒我們要開發相關的技術,為類似的人群提供安全保障。

比如以太坊聯合創始人vitalik就評論稱:

私鑰丟失也能找回?五分鐘了解V神的秘密多重簽名恢復方案
“對于人們用‘加密貨幣就是加密貨幣,你的工作就是要非常小心地在三個地方寫下備份種子’來回答這個問題,我感到失望。我們可以,也應該創造更好的錢包技術,使得安全變得更容易實現。

例如,這里有一個社交恢復提案:https://t.co/tuSbHhXKgd?amp=1 ”

那V神所說的社交恢復提案具體是指什么呢?

下面我們就來簡單了解一下吧。

EIP 2429:秘密多重簽名恢復

作者:Ricardo Guilherme Schmidt(ricardo3@status.im)、Miguel Mota(@Miguel Mota)、Vitalik Buterin(@vbuterin)、naxe(@ngmachado)

狀態:草案

創建日期:2019-12-07

要求:EIP (137, 191, 831, 1271, 1344, 2470)

摘要

一般來說,加密貨幣的一個糟糕體驗是私鑰丟失或暴露,這可能導致不可逆轉的情況。

社交恢復被視為賬戶合約去中心化恢復的一種選擇,然而社交恢復的使用,帶來了人的因素,而人的因素通常是安全系統脆弱性的主要原因。

社交恢復的主要風險是:

  1. 合謀:如果一些用戶知道他們是某個恢復的一部分,他們可能會對恢復攻擊的執行感興趣;
  2. 目標攻擊:外部代理可能了解恢復的所有者,并瞄準執行恢復攻擊所需最薄弱的點;
  3. 一般暴露:攻擊者如果設法感染大型用戶基礎環境依賴項,并獲得對多個身份的訪問權限,也可能通過恢復對未受影響的用戶產生副作用;
  4. 模擬攻擊:針對性攻擊可以了解用戶的情況,并將該用戶模擬到其社交對等方以執行恢復攻擊。這變得更加令人關注,因為AI研究能夠“深度偽造”其他人的聲音和面部動作。

盡管還沒有完美的解決方案來解決所有這些問題,但我們的目標是實現“信任最小化”控制者合約,并為用戶可能使用的不同錢包啟用互操作性。

據悉,該標準提出了一種定義存儲在Melkle樹中的地址列表方法,這些地址連同它們的權重和用戶的個人秘密,將組成一個秘密集,而該秘密集可以在不直接危及用戶的情況下公開,因為它仍然需要對地址列表中的總閾值進行人工驗證。

該秘密集可以保存,例如存儲在web2云存儲當中,而不會嚴重影響安全性,這對于一些不信任自己,但也不希望信任某些特定實體的用戶而言是非常有用的。

用戶秘密永遠不會在鏈中顯示,顯示的只是一個nonce哈希,每次恢復時它都會增加。恢復設置獲取此哈希秘密nonce的哈希值的哈希值(hash of a hash),這種雙哈希方法被用于數學證明請求恢復的人知道該秘密,而不會泄露它。

根據提案,用戶可通過提供秘密(user_secret_data)以及加權地址列表(address_list)來配置恢復。

user_secret_data可以是用戶可猜測的半私有信息。而user_secret_type是可選的隨機大整數,并將其與address_list一起導出為private_hash

地址列表的總權重必須大于閾值,而閾值是一個常數:THRESHOLD = 100 * 10^18

而標準定義了生成可預測用戶秘密的幾種方法。

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當生物識別(biometrics,例如指紋、面部和瞳孔)技術可用時,應該使用它們,這是最簡單的方法。

而當沒有生物識別技術時,一組通常只有用戶知道的諸多問題的標準表單,可被用于生成用戶的秘密數據。所有可選的默認字段有:Full Name(全名)、Birth Date(生日)、Mother Name(母親名字)、Mother Birthdate(母親生日)、Nationality(國籍)、First Love's Name(初戀者姓名)、First Pet's Name(第一只寵物名)、Childhood Nickname(童年昵稱)。

私鑰丟失也能找回?五分鐘了解V神的秘密多重簽名恢復方案

而密碼派生方法,則類似于詳細表單方法,但它只要求用戶輸入一些內容:Full Name(全名)和Password(密碼)。

地址列表

用戶將定義監護人賬戶列表,該列表通過用戶的聯系人列表進行填充。導入選項和輸入一個地址應該是很方便的,如圖所示:私鑰丟失也能找回?五分鐘了解V神的秘密多重簽名恢復方案

選擇好監護人后,系統將提示用戶定義每個監護人的權重:

這些地址存儲在一個標準的merkle樹當中,但是每個子葉必須與hash_to_peer進行哈希運算。

merkle_root被哈希為一個標準merkle樹,它由keccak256(bytes32(hash_to_peer), uint256(weight), boolean(is_ens), bytes32(ethereum_address))格式的address_list子葉組成。

方案支持了ENS域名,當監護人擁有一個ENS域名時,應該使用ENS域名。根據EIP-137,如果使用了ENS域名,則is_ens必須為“true”。

列表中的地址可以是賬戶合約,如果是賬戶合約,則可以直接調用審批功能,也可以提供EIP-1271簽名。而如果是外部擁有帳戶,則應用ecrecover邏輯,但它們也可以直接調用approve函數。

weight設置此地址值相對于THRESHOLD常量的批準程度。

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用戶秘密數據哈希

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  1. 對于多個用戶而言,recovery_contract可能是相同的,這是用戶正在使用的共享秘密多重簽名合約地址;
  2. user_secret_data是用戶數據的純格式字節數據,它從不暴露,也不會被保存。當private_hash是未知時,應向用戶進行請求;
  3. private_hashkeccak256(user_secret_data),它從不暴露,可以用秘密集導出。這可以在所有恢復中重復使用;
  4. merkle_root是通過對普通merkle樹進行哈希運算得到的,它在執行時會被揭露;
  5. weight_multipler定義要達到THRESHOLD需要乘以多少個單獨權重;
  6. hash_to_executekeccak256(private_hash, address(recovery_contract), recovery_contract.nonce(user_address)),它僅在執行時公開,每次恢復都是唯一的,也被稱為“顯示哈希”。Nonce和恢復合約地址被用于允許重用private_hash
  7. hash_to_peerkeccak256(hash_to_execute),它在恢復授權請求時會公開,其被用于通過揭露public_hash種子來證明用戶知道hash_to_executemerkle_root,這也被稱為“部分泄漏哈希”;
  8. public_hashkeccak256(hash_to_peer,merkle_root,weight_multiplier),它自配置后就是公開的,只能使用一次,這也用于防止執行的重放。執行成功后,必須使用setup(bytes32,uint256)進行重配置;

恢復秘密集URL

恢復所需的所有信息都將存儲在url類型標準中:

recovery = erc831_part account_contract [ "@" chain_id ] "/" recovery_contract "/" private_hash | secret_type "/" address_list / weight_multipler [ "?" parameters ] [ "#" notes ] erc831_part = "ethereum:recovery-" account_contract = ADDRESS chain_id = 1*DIGIT recovery_contract = ADDRESS private_hash = "0x" 64*HEXDIG secret_type = UINT address_list = ethereum_address *( ";" ethereum_address ) weight_multipler = UINT ethereum_address = ADDRESS / ENS_NAME "*" weight weight = UINT ADDRESS = "0x" 40*HEXDIG parameters = parameter *( "&" parameter ) parameter = key "=" value key = STRING value = STRING notes = STRING

  1. account_contract是指要進行恢復的賬戶合約,可以使用任何賬戶合約,因為恢復合約可以執行到任何接口或地址(如常規多重簽名);
  2. chain_id為所有地址定義了以太坊鏈,如果不存在,則預設為1(主網);
  3. recovery_contract 執行恢復合約的邏輯,必須支持此文檔中指定的ABI;
  4. secret_type選擇生成user_secret_data時使用的標準,在未給定private_hash時是必需的;
  5. private_hashuser_secret_data的哈希,如果不存在,恢復將要求使用secret_type所選的標準來獲取user_secret_data
  6. weight_multipler是每個weight將乘以的值,以達到THRESHOLD常數;
  7. address_list是具有個人權重的地址列表,最好是另一個帳戶合約,表明它們可用于恢復請求,但任何地址都可以幫助恢復。可以使用ENS域名,并在恢復過程中進行解析。總權重應高于THRESHOLD常數;
  8. weight默認為Math.ceil(THRESHOLD / address_list.length),由用戶設置自定義;
  9. parameters可能需要特定的secret_type
  10. 如果需要的話,notes可用于密碼提示;

恢復程序

當需要恢復時,用戶需要將其Recovery Secret Set URL(恢復密鑰集URL)加載到支持此標準的電子錢包中。根據配置的不同,當private_hash(私有哈希)不可用時,必須從對用戶構成挑戰的user_secret_data處生成。

加載有效的密鑰集時,它將提示哪些用戶請求幫助。一些錢包或許能自動發送請求,而另一些錢包則允許用戶共享這個Help Recover Request URL(幫助恢復請求URL)。

該EIP鼓勵盡可能使用預簽名的消息EIP-191,這一點很重要,因為gas成本是一個常見的障礙。如果監護人選擇的地址是帳戶合約,則必須是EIP-1271才能使用預簽名信息。建議的正常順序如下:

私鑰丟失也能找回?五分鐘了解V神的秘密多重簽名恢復方案

在特殊情況下,如果賬戶合約無法簽署信息,或者用戶的錢包無法按照這個EIP上指定的格式簽署信息,則也可以通過使用msg.sender的方法執行常規操作。

在這種情況下,監護人將不得不支付一小部分gas費用。

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理論基礎

user_secret_data從不公開,在用keccak256算法進行哈希運算一次后,它就成為從不公開的private_hash。理論上,應該使用生物特征技術,因為用戶不太可能丟失他們的生物特征。而生物特征通常是不安全的,因為它們并不是真正的秘密,任何高分辨率相機實際上都可以讀取大多數生物特征,而且這些信息通常也為政府所知。

當生物特征不可用時,用戶數據表單仍然提供相當好的安全性,因為合約中存儲的哈希是離源數據非常遠的加鹽(salted )哈希,即使只有名字被用作user_secret_data,也是很難發現的。這些數據越不可預測,就越能抵御目標攻擊,而目標攻擊仍需要發現用戶列表并接收足夠的授權。

在成功執行之后,需要重新配置以實現安全性保障。在經歷一次恢復后,恢復合約必須禁用自身,并等待新的配置。

可能存在的攻擊

需要注意的是,支持此EIP的錢包,應考慮用戶可能被請求幫助恢復其他賬戶,而請求可能來自任何知道secret_set的人,包括合法擁有者或以某種方式獲取secret_set的攻擊者。

因此:

  1. 錢包必須詢問用戶請求的合法性,詢問請求是否是通過個人驗證后進行的;
  2. 用戶必須知道,他們對自己的鏈上操作負有責任(在某些國家是道德的、合法的),并且必須驗證恢復請求的合法性;
  3. 視頻通話可能是通過AI偽造的,但攻擊者需要圖像和語音樣本,例如互聯網上的公共演講內容;
  4. 為名人進行恢復的用戶,永遠不要信任視頻通話,應該去嘗試直接聯系周圍的人,以檢查請求的合法性;

簡評:這種方案正是針對Peter Schiff這樣容易忘記錢包密碼或私鑰的群體而設計的,但其也存在著安全隱患,但對于加密貨幣的社會可擴展性而言是非常重要的,因為多數人會是和Peter Schiff類似的。

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