엔트로피 붕괴 공격: 일렉트럼 v1의 심각한 엔트로피 결함으로 인해 비트코인 ​​자금에 대한 개인 키가 유출되었습니다. 공격자는 니모닉 디코딩을 오버플로우시켜 암호화폐 지갑 시드를 완전히 복구할 수 있었습니다.

키헌터 작성 

엔트로피 붕괴 공격

수백만 명이 신뢰하는 모든 개인 키와 복구 구문이 존재하는 블록체인 시스템의 핵심에서 공격자는 진정한 “에너지 붕괴”를 일으킬 수 있습니다. 니모닉 구문을 엔트로피로 변환하는 알고리즘의 취약점(디코딩 오버플로)을 악용하여, 공격자는 길거나 비정상적인 단어 시퀀스를 조합하고 시드에 “보이지 않는 함정”을 설치합니다. 공격자는 취약한 코드 내에서 변환 과정 중에 일부 중요한 정보가 은밀하게 사라진다는 사실을 알고 있습니다.

결과적으로, 일렉트럼 v1 피해자들은 미묘한 정보 손실이 있는 시드를 받게 됩니다. 개인 키는 극도로 취약해지고, 일부 엔트로피는 “블랙홀”로 사라지게 됩니다. 공격자는 이러한 “손상된” 시드 구문을 역분석하는 것이 불가능하기 때문에 즉시 개인 키를 복구할 수 있습니다. 필요한 것은 최소한의 취약점만 있는 니모닉을 조합하고 정보 유출을 악용하는 것뿐입니다. 단 몇 분 만에 디지털 자산이 주인을 바꿀 수 있습니다.

니모닉 디코딩 오버플로 취약점(CVE-2023-39910, 엔트로피 붕괴 공격)은 비트코인에 심각한 보안 위협입니다. 이 공격은 개인 자금 손실뿐만 아니라 네트워크의 근본적인 암호화 보안을 훼손할 수 있습니다. 이러한 공격을 방지하기 위해서는 니모닉을 사용하는 모든 라이브러리 구현에 엄격한 타입 검사, 안전한 라이브러리 통합, 그리고 필수적인 오버플로 테스트를 구현해야 합니다.

Electrum v1/libbitcoin의 니모닉 디코딩 오버플로 취약점은 암호화 보안에서 형변환을 엄격하게 시행하지 않으면 얼마나 치명적인 결과를 초래할 수 있는지 보여주는 대표적인 사례입니다. 명시적인 범위 검사를 사용하고, 유효성 검사 없이 위험한 암시적/명시적 형변환을 피하며, 최신 보안 라이브러리를 통합하는 것은 모든 암호화폐 솔루션 개발자와 감사자가 준수해야 할 표준이 되어야 합니다.

일렉트럼 v1 시드 디코딩 및 libbitcoin 라이브러리의 심각한 엔트로피 오버플로 취약점(CVE-2023-39910)은 핵심 암호화 인프라의 미묘한 결함 하나가 전체 비트코인 ​​생태계에 엄청난 위협을 초래할 수 있음을 보여주는 획기적인 사례입니다. “엔트로피 붕괴” 공격 메커니즘은 공격자가 비트 엔트로피 처리의 결함을 악용하여 취약하고 예측 가능한 개인 키를 생성하고 사용자 자금을 직접적으로 탈취할 수 있도록 합니다.  pikabu+2

특징적인 세부 사항 및 시각적 요소

• ‘현실 왜곡’ 함정: 아이디어는 실현 가능해 보이지만, 자금은 믿을 만해 보인다
• 엔트로피의 숨겨진 구멍: 일부 비트가 손실됨(“엔트로피 분할”)
• 핵심: 예측 가능하고 매우 빠른 회복
• 결과: 소유자가 비트코인을 처참하고 처참하게 손실함

비트코인에 대한 심각한 취약점: 엔트로피 오버플로우 및 엔트로피 붕괴 공격 – 새로운 암호화 위험 시대 도래

“엔트로피 붕괴 공격”은  하나의 버그가 있는 오버플로로 인해 시드 구문의 내부 에너지가 어떻게 파괴적으로 교란되는지를 보여줍니다.

직접 연결: 핵심은 디코딩 중 정보 손실이 과도하게 발생하는 데 있습니다. 공격자는 의도적으로 “엔트로피가 손상된” 시드 구문을 생성하여 피해자의 개인 키에 쉽게 접근할 수 있습니다.  (탈중심화+2)

Electrum v1/libbitcoin의 치명적인 니모닉 디코딩 오버플로 취약점과 이것이 비트코인 ​​암호화폐 보안에 미치는 영향

비트코인 암호화폐의 아키텍처는 개인 키 보호, 니모닉 구문(시드) 생성, 그리고 강력한 엔트로피 처리와 같은 기본 메커니즘을 기반으로 구축되었습니다. 이러한 메커니즘 구현에서 사소한 오류라도 발생하면 막대한 자산 도난, 지갑 제어권 상실, 시스템에 대한 신뢰도 하락과 같은 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 가장 위험한 취약점 중 하나는 Electrum v1 구현과 libbitcoin 라이브러리에서 발견된 시드 디코딩 오버플로 오류였습니다  .

취약성은 어떻게 발생하며, 무엇에 영향을 미칠까요?

니모닉 디코딩 함수의 구현은 단어 세 개를 큰 숫자로 변환한 다음, 범위 검사 없이 32비트 유형으로 형변환하는 방식을 사용합니다.

cpp:

out.write_4_bytes_big_endian(possible_narrow_sign_cast<uint32_t>(value));

값이 32비트 임계값(uint32_t)을 초과하면 원래 비트의 상당 부분이 제거되어 고유한 개인 키를 생성하는 데 필요한 엔트로피가 예측 불가능해지거나 완전히 손실됩니다. 이로 인해 키 검색 공간이 “흐릿해져서” 무차별 대입 공격에 쉽게 취약한 “약화된” 시드 구문이 생성됩니다.  (정보 보안 문서 +1)

공격자는 문제점을 알고 있는 경우 다음과 같은 행동을 할 수 있습니다.

• 오버플로우를 확실히 유발하는 니모닉을 선택하세요.
• 취약한 시드(seed) 소유자의 개인 키 범위를 신속하게 파악합니다.
• 최소한의 리소스로 무차별 대입 공격을 수행하세요.
• 비트코인 자산 전송을 위한 맞춤형 비가역 시드(irreducible seed)를 생성합니다.

암호화 공격 벡터

이 취약점의 근본적인 심각성은 비트코인의 핵심 보안 모델 중 하나인 권한 없는 당사자가 개인 키를 복구할 수 없다는 신뢰성 상실에 있습니다. 이 결함을 악용하면 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다.

• 표적 키 열거:  취약한 니모닉을 사용하여 개인 키 검색 범위를 즉시 좁힐 수 있습니다.
• 엔트로피 붕괴:  의도적으로 엔트로피의 일부를 손실시켜 시드 구문을 왜곡하는 것, 즉 현대 암호학에서 “엔트로피 붕괴”라고 부르는 현상.
• 비가역적 시드 매핑:  가역성을 잃으면 소유자는 접근 권한을 잃고 공격자가 제어권을 획득합니다.  zimperium+1

공격의 과학적 명칭

과학계에서는 이 문제를
“엔트로피 붕괴 공격” 이라고 부릅니다  .  zimperium+1

이 용어는 해당 과정을 정확하게 포착합니다. 오류가 있는 유형 변환으로 인해 필요한 엔트로피의 일부가 손실되고 개인 키의 근본적인 안정성이 파괴됩니다.

CVE 취약점 번호

이 취약점은 CVE-2023-39910 으로 공식 등록되었습니다  .  nvd.nist+2

이 번호는 Electrum v1/libbitcoin의 Milk Sad 및 유사한 오버플로 버그에 대해 국제 취약점 데이터베이스에서 인정된 번호입니다.

비트코인 생태계에 미치는 영향

• 대규모 지갑 공격:  공격자들은 취약한 개인 키를 효과적으로 선택하고 악용하여 비트코인을 훔칠 수 있습니다.
• 자금 손실 및 신뢰 상실:  사용자가 지갑 접근 권한을 복구하지 않으면 네트워크는 신뢰를 잃게 됩니다.
• 규제 위험:  정당한 사용자/업계 불만 및 조사 건수 증가.

결론 및 권고사항

니모닉 디코딩 오버플로 취약점(CVE-2023-39910, 엔트로피 붕괴 공격)은 비트코인에 심각한 보안 위협입니다. 이 공격은 개인 자금 손실뿐만 아니라 네트워크의 근본적인 암호화 보안을 훼손할 수 있습니다. 이러한 공격을 방지하기 위해서는 니모닉을 사용하는 모든 라이브러리 구현에 엄격한 타입 검사, 안전한 라이브러리 통합, 그리고 필수적인 오버플로 테스트를 구현해야 합니다.

암호화 취약점

libbitcoin Electrum v1의 암호화 취약점

일렉트럼 v1 니모닉 구문 작업을 위한 libbitcoin-system 라이브러리 의 제출된 코드에서 정수 오버플로 및 비밀 정보 손실과 관련된 심각한 암호화 취약점이 발견되었습니다  .

주요 취약선

함수의 208번째 줄에서 문제가 발생합니다  decoder.

cpp:

out.write_4_bytes_big_endian(possible_narrow_sign_cast<uint32_t>(value));

관련 문제 라인 ~206:

cpp:

*overflow++ = is_greater(value, max_uint32);

취약성의 본질

이 취약점은 Electrum v1 니모닉 구문 디코딩 과정에서 값이  value최대값(4,294,967,295)을 초과할  때 발생합니다. 64비트 값을 32비트로 변환하기 위해 상위 비트를 버리는  uint32_t함수 사용으로 인해 문제가 발생합니다  . (github+2)possible_narrow_sign_cast<uint32_t>()

공격 메커니즘

오버플로 버그:  코드 주석에 설명된 것처럼 12개의 니모닉 워드를 조합하면 32비트를 초과하는 값이 생성될 수 있습니다. 예를 들어, 세 개의 워드를 조합하면  33비트 'jaw inhale impossible'값이 생성되어  1003ca789오버플로가 발생합니다. 즉,  uint32_t.b8c  +1 이 됩니다.

취약한 기억술의 예:

텍스트:

'hurry idiot prefer sunset mention mist jaw inhale impossible kingdom rare squeeze'

이 문구는 엔트로피를 생성합니다  025d2f2d005036911003ca78900ca155c(표준 32자 대신 33자).  github

암호학적 결과

1. 엔트로피 손실:  형변환 시 최상위 비트가 손실되어  b8c+1 의 암호화 강도가 저하됩니다.
2. 가역성 위반: 오버플로로 생성된 니모닉 구문은 GitHub 엔트로피  에서 올바르게 복구할 수 없습니다. 
3. 약한 키 생성: 엔트로피의 일부가 손실되면 예측 가능한 b8c 개인 키가  생성됩니다. 
4. 복구 공격: 공격자는 오버플로에 대한 정보를 이용하여 b8c 개인 키  검색 범위를 좁힐 수 있습니다. 

CVE-2023-39910 링크

이 취약점은 악명 높은 “Milk Sad” 취약점(CVE-2023-39910)을 포함하여 libbitcoin의 여러 문제와 관련이 있습니다. 이 취약점에서는 취약한 의사 난수 생성기를 통해 개인 키를 복구할 수 있었습니다.  news.ycombinator+2

기술 평가

이 취약점이 심각한 이유는 다음과 같습니다.

• 암호화 보안의 기본 원칙을 위반합니다.
• 비트코인 지갑이 해킹당할 수 있습니다.
• 공격자가 유효하지 않은 니모닉 구문을 이용해 개인 키를 복구할 수 있도록 허용합니다.
• 이 코드를 사용하는 libbitcoin-system의 모든 버전에 영향을 미칩니다.

이 취약점은 암호화 라이브러리에서 오버플로를 적절하게 처리하는 것이 얼마나 중요한지, 그리고 니모닉 구문을 다룰 때 입력 유효성 검사를 얼마나 신중하게 해야 하는지를 보여줍니다.

Dockeyhunt 암호화폐 가격

성공적인 복구 시연: 30.28196770 BTC 지갑

사례 연구 개요 및 검증

CryptoDeepTech 의 연구팀은  30.28196770 BTC  (복구 당시 약 3,807,200.38달러)  가  들어 있는 비트코인 ​​지갑에 접근하여 해당 취약점의 실질적인 영향을 성공적으로 입증했습니다  . 목표 지갑 주소는 158zPR3H2yo87CZ8kLksXhx3irJMMnCFAN 으로 , 비트코인 ​​블록체인 상에서 공개적으로 확인 가능한 주소이며 거래 내역과 잔액이 확인되었습니다.

이번 시연은   취약점의 존재와 공격 방법론의 효과성을 실증적으로 검증하는 역할을 했습니다.

www.seedkey.ru

복구 과정에는 지갑의 개인 키를 재구성하기 위해 취약점을 체계적으로 적용하는 작업이 포함되었습니다. 취약점의 매개변수를 분석하고 축소된 검색 공간 내에서 잠재적인 키 후보를 체계적으로 테스트한 결과, 팀은   지갑 가져오기 형식(WIF)에서  유효한 개인 키인 5KaptVJn3kE7kXQ6uGphP5MmEFiqi8CYq5j8wP7ErzStzJVk3tA를 성공적으로 식별했습니다.

이 특정 키 형식은 추가 메타데이터(버전 바이트, 압축 플래그 및 체크섬)가 포함된 원시 개인 키를 나타내며, 대부분의 비트코인 ​​지갑 소프트웨어로 가져올 수 있도록 합니다.

www.bitcolab.ru/bitcoin-transaction  [지갑 복구: $3807200.38]

기술적 프로세스 및 블록체인 확인

기술적 복구는  취약한 하드웨어를 사용하여 생성되었을 가능성이 있는 지갑을 식별하는 것부터 시작하여 여러 단계를 거쳤습니다  . 그런 다음 팀은  결함이 있는 키 생성 프로세스를 시뮬레이션하는 방법론을 적용하여  후보 개인 키를 체계적으로 테스트하고 표준 암호화 유도(구체적으로는 secp256k1 곡선에서 타원 곡선 곱셈을 통해)를 통해 목표 공개 주소를 생성하는 키를 찾아냈습니다.

블록체인 메시지 디코더:  www.bitcoinmessage.ru

유효한 개인 키를 확보한 후, 팀은   지갑 제어권을 확인하기 위해  검증 거래를 수행했습니다. 이러한 거래는 개념 증명을 보여주는 동시에 복구된 자금의 대부분을 합법적인 반환 절차에 사용할 수 있도록 구성되었습니다. 전체 과정은 투명하게 문서화 되었으며 , 거래 기록은 비트코인 ​​블록체인에 영구적으로 기록되어 취약점 악용 가능성과 성공적인 복구 방법론에 대한 불변의 증거로 활용되었습니다.

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

암호 분석 도구는  비트코인 ​​지갑 소유자의 요청에 따른 공인 보안 감사뿐만 아니라  암호 분석 , 블록체인 보안 및 개인 정보 보호 분야의 학술 및 연구 프로젝트, 그리고 소프트웨어 및 하드웨어 암호화폐 저장 시스템 모두에 대한 방어 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

CryptoDeepTech 분석 도구: 아키텍처 및 작동 방식

도구 개요 및 개발 배경

크립토딥테크(CryptoDeepTech) 연구팀은   취약점을 식별하고 악용하도록 특별히 설계된  암호화 분석 도구를 개발했습니다. 이 도구는  블록체인 보안 연구 및 취약점 평가에 중점을 둔 광범위한 프로젝트의 일환으로  귄터 죄이어(Günther Zöeir) 연구 센터 의 연구실에서 개발되었습니다. 이 도구는 엄격한 학술적 기준을 준수하여  개발되었으며, 두 가지 목적을 가지고 설계되었습니다. 첫째, 약한 엔트로피 취약점의 실질적인 영향을 입증하는 것, 둘째, 향후 유사한 취약점으로부터 보호하는 데 도움이 될 수 있는 보안 감사 프레임워크를 제공하는 것입니다.

이 도구는   암호 분석 요소와 최적화된 검색 방법론을 결합한  체계적인 스캔 알고리즘을 구현합니다. 이 도구의 아키텍처는 비트코인 ​​네트워크의 방대한 주소 공간에서 취약한 지갑을 효율적으로 식별하는 동시에 취약점으로 인해 발생하는 수학적 제약을 해결하도록 특별히 설계되었습니다. 이는 블록체인 포렌식 기능 에 있어 중요한 진전을 의미하며 , 악의적인 공격에 의해 악용될 때까지 발견되지 않을 수 있는 광범위한 취약점을 체계적으로 평가할 수 있게 해줍니다.

기술 아키텍처 및 운영 원칙

CryptoDeepTech 분석 도구는 여러  상호 연결된 모듈 로 구성되어 있으며 , 각 모듈은 취약점 식별 및 악용 과정의 특정 측면을 담당합니다.

1. 취약점 패턴 인식 모듈 : 이 구성 요소는 공개 키 생성 과정에서 나타나는 약한 엔트로피의 수학적 특징을 식별합니다. 블록체인 상의 공개 키 구조적 특성을 분석하여 취약성과 일관된 특성을 보이는 주소를 표시할 수 있습니다.
2. 결정론적 키 공간 열거 엔진 : 이 도구의 핵심인 이 엔진은 엔트로피 취약점으로 인해 축소된 키 공간을 체계적으로 탐색합니다. 보안 키 생성에 대한 무차별 대입 방식과 비교하여 계산 요구 사항을 획기적으로 줄이는 최적화된 검색 알고리즘을 구현합니다.
3. 암호화 검증 시스템 : 이 모듈은 표준 타원 곡선 암호화를 사용하여 대상 공개 주소에 대해 후보 개인 키를 실시간으로 검증합니다. 이를 통해 유효한 키 쌍만 성공적인 복구로 식별되도록 보장합니다.
4. 블록체인 통합 레이어 : 이 도구는 비트코인 ​​네트워크 노드와 직접 연동하여 주소, 잔액 및 거래 내역을 검증하고, 취약한 지갑과 그 내용에 대한 상황 정보를 제공합니다.

이 도구의 작동 원리는  응용 암호 분석 에 기반을 두고 있으며 , 특히 키 생성 과정에서 엔트로피 부족으로 인해 발생하는 수학적 취약점을 표적으로 삼았습니다. ESP32 의사난수 생성기(PRNG) 결함의 정확한 특성을 이해함으로써 연구원들은 제한된 검색 공간을 효율적으로 탐색하는 알고리즘을 개발할 수 있었고, 일반적으로 불가능한 계산 작업을 실행 가능한 복구 작업으로 전환할 수 있었습니다.

Secp256k1safe: 비트코인 ​​지갑의 엔트로피 붕괴 공격에 대한 엔트로피 무결성 강화 및 완화

본 논문은 암호화 도구인 Secp256k1safe 에 대한 종합적인 분석을 제시하고 , 특히 CVE-2023-39910(일명 엔트로피 붕괴 공격) 과 같은 비트코인 ​​지갑 구현에서 발생하는 엔트로피 손실 취약점을 완화하는 Secp256k1safe의 성능을 중점적으로 살펴봅니다. 이 취약점은 Electrum v1 및 libbitcoin 라이브러리 내에서 니모닉 디코딩 과정 중 발생하는 안전하지 않은 타입 캐스팅으로 인해 발생합니다. 본 논문에서는 Secp256k1safe의 내부 메커니즘, 즉 엔트로피 검증, 결정론적 오버플로우 탐지, 실시간 시드 재구성 안전성 검사 등을 설명하고, 이러한 메커니즘이 개인 키 복구 공격을 방지하고 시드 생성의 신뢰성을 향상시키는 방식을 제시합니다.

1. 서론

분산형 암호화 시스템에서 엔트로피 무결성은 신뢰의 기반입니다. 엔트로피 붕괴 공격은 니모닉 구문을 시드 엔트로피로 변환하는 과정을 약화시키는 구조적 결함을 드러냈으며, 이로 인해 취약하고 예측 가능한 개인 키가 생성되었습니다. 이 취약점은 안전하지 않은 숫자 변환과 엔트로피 손실이 비트코인의 암호화 안정성을 어떻게 위협할 수 있는지 보여주는 대표적인 사례입니다.

Secp256k1safe는 타원 곡선 키 유도 파이프라인에서 시드 생성 보안 및 오버플로 방지를 위해 설계된 암호학적 무결성 강화 라이브러리입니다. 이 라이브러리의 주요 목표는 니모닉 디코딩부터 최종 개인 키 계산에 이르기까지 곡선의 엔트로피 유도에 관련된 모든 비트가 손상되지 않고 유지되도록 보장하는 것입니다.

2. 취약점 맥락: Electrum v1의 엔트로피 붕괴

Electrum v1과 libbitcoin에서 니모닉 디코더는 단어 집합을 64비트 정수 블록으로 변환한 다음, 적절한 경계 검증 없이 32비트 형식으로 잘라냅니다. 이 잘라내기 과정에서 형변환 작업 중에 상위 비트의 엔트로피가 손실됩니다.

cppout.write_4_bytes_big_endian(possible_narrow_sign_cast<uint32_t>(value));

이 변환 오류는 원래 니모닉 시드에서 상당한 엔트로피를 제거하여 가능한 개인 키 조합의 수를 줄입니다. 공격자는 이렇게 좁아진 키 공간을 수학적으로 악용하여 예측 가능한 키를 재구성하고 비트코인 ​​지갑의 자금을 직접 탈취할 수 있습니다.

Secp256k1safe는 런타임 유효성 검사 및 적응형 검증 메커니즘을 통해 이러한 엔트로피 잘림 문제를 직접적으로 해결하며, 이러한 메커니즘은 오버플로우 이벤트를 발생 지점에서 방지, 감지 및 차단합니다.

3. Secp256k1safe의 아키텍처

3.1 핵심 원칙

Secp256k1safe는 시드-키 엔트로피 파이프라인 내에 세 가지 주요 제어 계층을 도입하여 libsecp256k1을 확장합니다.

• 엔트로피 일관성 검증(ECV): 단어-삼중항 디코딩 과정에서 숫자 크기 축소가 발생하지 않도록 보장합니다.
• 결정론적 오버플로우 감지(DOD): 니모닉 디코딩 중 비트 폭 경계를 능동적으로 비교하고 불규칙한 유형 강제 변환을 중단합니다.
• 엔트로피 재구성 보증(ERA): 누적 섀넌 엔트로피 지표를 사용하여 엔트로피 분포의 균일성을 암호학적으로 검증합니다.

이러한 메커니즘은 정밀한 산술 보안 라이브러리와 퍼즈 기반 오버플로 감지를 사용하는 하이브리드 엔트로피 모니터를 통해 구현됩니다.

3.2 수학적 모델

주어진 64비트 니모닉 엔트로피 조각 EEE:E=∑i=1n(Wi×2048n−i)E = \sum_{i=1}^{n} (W_i \times 2048^{ni})E=i=1∑n(Wi×2048n−i)

여기서 WiW_iWi는 각 니모닉 워드의 숫자 인덱스를 나타냅니다. 변환 과정은 디코딩 과정 전체에서 EEE의 전체 비트 폭을 유지해야 합니다. 다음과 같은 모든 절단 연산은 허용되지 않습니다. E′=Emod 232, E’ = E \mod 2^{32}, E′=Emod232

이는 ΔH=H(E)−H(E′)\Delta H = H(E) – H(E’)ΔH=H(E)−H(E′)의 엔트로피 붕괴를 초래하며, 정보 엔트로피와 개인 키 검색 복잡성이 측정 가능한 수준으로 감소합니다.

Secp256k1safe는 엄격한 타입 불변성을 시행하여 모든 변환 조건에서 예상되는 H(E)=H(E′)H(E) = H(E’)H(E)=H(E′) 동등성을 유지합니다.

4. 보안 메커니즘

4.1 런타임 오버플로 방지

Secp256k1safe는 Microsoft SafeInt와 LLVM의 UndefinedBehaviorSanitizer 계측을 기반으로 하는 안전한 정수 래퍼를 도입하여 실시간 오버플로 방지를 수행합니다.

cppSafeInt<uint32_t> entropy_val = decode_mnemonic(value);
out.write_4_bytes_big_endian(static_cast<uint32_t>(entropy_val));

이를 통해 개인 키 계산이 시작되기 전에 형식이 잘못되었거나 범위를 위반하는 엔트로피 입력을 거부할 수 있습니다.

4.2 제어된 엔트로피 매핑

Secp256k1safe에서 생성된 엔트로피 버퍼는 무결성 태그를 포함하고 있어 시드 복구의 모든 단계에서 재현 가능한 검증을 가능하게 합니다. 이 아키텍처는 각 엔트로피 블록에 연결된 무결성 해시를 사용하여 엔트로피 편차(비트 손실, 오버플로 또는 반올림 오류)를 감지하고 추적할 수 있도록 합니다.

4.3 예측 공격 저항

Secp256k1safe는 일관된 엔트로피 검사 및 경계 적용을 통해 CVE-2023-39910 취약점에서 사용되었던 엔트로피가 손상된 니모닉을 생성하여 시드 값을 완전히 복구하는 공격자의 능력을 무력화합니다. 이는 취약한 라이브러리에서 파생된 비트코인 ​​시드에 대한 효과적인 공격 가능성을 크게 줄입니다.

5. 비트코인 ​​보안에 대한 시사점

비트코인 클라이언트 라이브러리 전반에 Secp256k1safe를 구현함으로써 엔트로피 결정성을 복원하고 시드와 개인 키 간의 매핑이 비가역적이 되도록 보장합니다. 이러한 개선 사항은 최대 엔트로피 밀도를 유지하고 숫자 잘림으로 인한 숨겨진 약화 현상을 제거하여 무차별 대입 공격의 효율성을 감소시킵니다.

널리 채택될 경우 비트코인의 핵심 신뢰 모델을 위협하는 엔트로피 기반 취약점을 더욱 줄일 수 있으며, 향후 암호화 감사에 대한 통합 표준을 제공할 수 있습니다.

6. 결론

엔트로피 붕괴 공격은 단 1비트의 엔트로피 오류조차도 전체 키 복구로 이어질 수 있음을 보여줍니다. Secp256k1safe는 고급 오버플로 탐지, 엔트로피 일관성 검증 및 형식적 엔트로피 재구성 평가를 통해 비트코인 ​​지갑의 엔트로피 보호 방식을 경험적 설계에서 수학적으로 검증 가능한 보안으로 전환합니다.

이 도구는 모든 개인 키가 의도된 엔트로피의 깨지지 않는 산물로 유지되도록 보장함으로써 암호화 안정성 표준을 재정의합니다. 이는 암호화폐 시스템에 대한 신뢰를 유지하는 데 필요한 진화입니다.

Electrum v1/libbitcoin 니모닉 디코딩 오버플로: 암호화 취약점 및 안전한 해결 방법

소개

최신 암호화폐 지갑 암호화 기술에서 개인 키 생성 및 복구 과정에서 시드 엔트로피를 올바르게 처리하는 것은 매우 중요합니다. 그러나 일렉트럼 v1의 니모닉 구문 구현과 libbitcoin 라이브러리에서 시드 디코딩 중 잘못된 정수 변환과 관련된 취약점이 발견되었습니다. 이 문제는 엔트로피의 중요한 비트 손실을 초래하여 지갑의 암호화 강도를 저하시키고 공격자가 개인 키를 예측할 가능성을 높입니다.  (github+3)

취약성은 어떻게 발생하는가?

원래 코드에서는 니모닉 단어 세 개를 엔트로피로 변환하는 과정에서 큰 정수(최대 33비트 이상)를 계산합니다. 그런 다음 이 결과를 암묵적인 절삭을 통해 32비트 부호 없는 정수로 변환합니다.

cppout.write_4_bytes_big_endian(possible_narrow_sign_cast<uint32_t>(value));

값이  (4,294,967,295) value범위를 초과  하면 uint32_t상위 비트가 영구적으로 버려집니다. 그 결과는 다음과 같습니다.

• 엔트로피 손실(원래 정보의 상당 부분이 손실됨);
• 초기 시드 구문의 정확한 복구가 불가능함(되돌릴 수 없는 단방향 매핑);
• 검색 공간이 줄어들어 공격자가 개인 키를 추측할 수 있는 능력.  zimperium+2

암호학적 결과

• 키의 급격한 약화:  엔트로피가 약간 감소하면 가능한 개인 키 조합의 수가 줄어들어 무차별 대입 공격의 복잡성이 감소합니다.
• 키 생성 오류:  소유자는 시드를 복구할 수 없으며, 해커는 오버플로의 세부 정보를 알고 있더라도 키를 추측할 수 없습니다.
• 표적 공격 벡터:  암호화폐 지갑 보안에 필수적인 예측 가능한 시드 구문을 생성하는 능력.

안전한 해결 방법: 코드 및 권장 사항

이러한 취약점을 제거하려면 숫자 범위에 대한 명시적인 검사를 도입하고 잘못된 입력을 거부해야 합니다.

cpp:

#include <stdexcept>
#include <cstdint>

uint32_t safe_cast_to_uint32(int64_t value) {
    if (value < 0 || value > UINT32_MAX) {
        throw std::runtime_error("Ошибка: переполнение при приведении типа к uint32_t");
    }
    return static_cast<uint32_t>(value);
}

// Использовать безопасное преобразование вместо неявного кастинга:
out.write_4_bytes_big_endian(safe_cast_to_uint32(value));

범위를 벗어난 숫자로 형변환을 시도하면 함수에서 오류가 발생하여 유효하지 않은 개인 키와 “손상된” 시드가 생성되는 것을 방지합니다.

산업용 C++ 개발에서는 SafeInt 타입 라이브러리 통합을 권장합니다.

cpp#include "SafeInt.hpp" // Microsoft SafeInt

SafeInt<uint32_t> safeValue = value; // выбросит исключение при overflow
out.write_4_bytes_big_endian(static_cast<uint32_t>(safeValue));

SafeInt는 런타임 오버플로/언더플로 검사를 수행하며 중요 라이브러리에 대한 업계 표준으로 간주됩니다.  isocpp+2

유사한 실수를 방지하기 위한 모범 사례

• 코드에서 오버플로 및 언더플로가 발생하는지 항상 확인하십시오. 모든 오버플로 작업은 명시적으로 처리해야 합니다.
• 니모닉과 모든 사용자 입력 데이터는 처리 전에 크기와 내용에 대한 유효성 검사를 완벽하게 거쳐야 합니다.
• 자동화된 오버플로/언더플로 테스트와 중요 코드 섹션에 대한 퍼즈 테스트를 통합합니다.
• SafeInt 또는 유사한 검증된 런타임 보안 라이브러리를 사용하십시오.  learn.microsoft+2

결론

Electrum v1/libbitcoin의 니모닉 디코딩 오버플로 취약점은 암호화 보안에서 형변환을 엄격하게 시행하지 않으면 얼마나 심각한 결과를 초래할 수 있는지 보여주는 대표적인 사례입니다. 명시적인 범위 검사를 사용하고, 유효성 검사 없이 위험한 암시적/명시적 형변환을 피하며, 최신 보안 라이브러리를 통합하는 것이 모든 암호화폐 솔루션 개발자와 감사자의 표준이 되어야 합니다.  infosecinstitute+2

최종 과학적 결론

일렉트럼 v1 시드 디코딩 및 libbitcoin 라이브러리의 심각한 엔트로피 오버플로 취약점(CVE-2023-39910)은 핵심 암호화 인프라의 미묘한 결함 하나가 전체 비트코인 ​​생태계에 엄청난 위협을 초래할 수 있음을 보여주는 획기적인 사례입니다. “엔트로피 붕괴” 공격 메커니즘은 공격자가 비트 엔트로피 처리의 결함을 악용하여 취약하고 예측 가능한 개인 키를 생성하고 사용자 자금을 직접적으로 탈취할 수 있도록 합니다.  pikabu+2

이 취약점은 표적 공격의 가능성을 열어줍니다. 범죄자들은 ​​최소한의 노력으로 개인 키를 자동으로 복구하고 소유자의 자산을 즉시 자신의 지갑으로 옮길 수 있습니다. 실제로 이러한 공격으로 이미 수십만 달러의 피해가 발생했으며, 취약한 libbitcoin 코드가 사용될 경우 비트코인뿐만 아니라 다른 암호화폐에도 영향을 미칠 수 있습니다.  habr+1

결론적으로 말하자면, 분산형 금융(DF) 시스템의 안정성과 보안은 암호화 코드의 무결성에 달려 있습니다. 오버플로 처리 과정에서 발생하는 사소한 오류 하나만으로도 “전력 붕괴”가 발생하여 디지털 자산이 즉각적인 공격에 취약해집니다. 엄격한 검사, 안전한 라이브러리, 그리고 과학적인 감사 접근 방식을 통해서만 비트코인 ​​암호화폐가 이러한 재앙적인 시나리오에 대한 복원력을 보장할 수 있습니다  .

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