摘要:重入攻击本质上与编程里的递归调用类似,当合约将以太币发送到未知地址时就可能会发生,威胁以太坊智能合约的安全性。知道创宇区块链安全实验室?从转账方法、fallback函数、漏洞代码、源码分析四个方面入手,深入分析攻击原因,详解?The?DAO事件。
前言
智能合约的概念于1995年由NickSzabo首次提出,它是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议,它允许在没有第三方的情况下进行可信交易,这些交易可追踪且不可逆转。
然而智能合约也并非是安全的,其中?重入(Re-Entrance)攻击?漏洞是以太坊中的攻击方式之一,早在2016年就因为TheDAO事件而造成了以太坊的硬分叉。
漏洞概述
在以太坊中,智能合约能够调用其他外部合约的代码,由于智能合约可以调用外部合约或者发送以太币,这些操作需要合约提交外部的调用,所以这些合约外部的调用就可以被攻击者利用造成攻击劫持,使得被攻击合约在任意位置重新执行,绕过原代码中的限制条件,从而发生重入攻击。重入攻击本质上与编程里的递归调用类似,所以当合约将以太币发送到未知地址时就可能会发生。
Fireblocks Web3负责人:传统金融公司正在深入研究加密货币:金色财经报道,Fireblocks的Web3负责人表示,传统金融公司正在进一步进入加密领域。Fireblocks代表1,500多家金融机构托管资金,并使它们能够与区块链和加密服务进行交互。
Amsel表示,这些公司,尤其是更传统的公司,从托管服务开始,然后慢慢转向更多的加密原生交互。Amsel说,“我们看到越来越多的传统金融正在探索进入加密货币的方式,也许他们正在采取一种更加胆小的方法”。
Amsel举了一个假设的例子,一家公司可能在一两年前开始使用加密货币托管。他说,这些公司迈出了第一步,看到没问题,然后开始更多地探索这项技术。[2022/11/6 12:21:55]
简单的来说,发生重入攻击漏洞的条件有2个:
调用了外部的合约且该合约是不安全的
外部合约的函数调用早于状态变量的修改
下面给出一个简单的代码片段示例:
上述代码片段就是最简单的提款操作,接下来会给大家详细分析重入攻击造成的原因。
国务院办公厅卢向东:区块链等新技术与政府业务深入融合:10月12日,第三届数字中国建设峰会数字政府分论坛在福州召开。国务院办公厅电子政务办公室主任卢向东表示,党中央、国务院作出推进数字政府建设的重要决策部署,意义重大,影响深远。目前推进数字政府建设已经具备良好的支撑条件。当前,5G网络覆盖范围不断拓展,云计算统筹优化基础设施资源,物联网、大数据、人工智能、区块链等新技术与政府业务深入融合,新一代信息技术为数字政府建设提供了强有力的技术保障。(经济参考报)[2020/10/15]
漏洞分析
在正式的分析重入攻击之前,我们先来介绍几个重点知识。
转账方法
由于重入攻击会发送在转账操作时,而Solidity中常用的转账方法为
.transfer(),.send()和.gas().call.vale()(),下面对这3种转账方法进行说明:
.transfer():只会发送2300gas进行调用,当发送失败时会通过throw来进行回滚操作,从而防止了重入攻击。
声音 | 中国银行支付清算部总经理:商业银行借助区块链等技术,深入分析客户行为以提升支付效率:金色财经报道,11月28日,中国银行支付清算部总经理范耀胜在第八届中国支付清算论坛上指出,如今数字化转型已经成为商业银行共同关注融入和推动的行业趋势,主要体现在一智能化,借助大数据、机器学习、区块链等技术,深入分析客户行为,提升支付效率,实现安全便捷的统一。[2019/11/29]
.send():只会发送2300gas进行调用,当发送失败时会返回布尔值false,从而防止了重入攻击。
.gas().call.vale()():在调用时会发送所有的gas,当发送失败时会返回布尔值false,不能有效的防止重入攻击。fallback函数
接着我们来讲解下fallback回退函数。
回退函数(fallbackfunction):回退函数是每个合约中有且仅有一个没有名字的函数,并且该函数无参数,无返回值,如下所示:
function()publicpayable{???
声音 | 国家医疗保障局副局长:国家医疗保障局将深入研究引入区块链等先进技术:金色财经报道,国家医疗保障局副局长施子海表示,国家医疗保障局将不断探索创新,深入研究引入5G和区块链等先进技术,加快完善电子凭证功能和推广应用,不断优化设计、完善功能、简化流程,提升群众使用体验,加强业务协同。[2019/11/26]
???...
}
回退函数在以下几种情况中被执行:
调用合约时没有匹配到任何一个函数;
没有传数据;
智能合约收到以太币。
漏洞代码
下面的代码就是存在重入攻击的,实现的是一个类似于公共钱包的合约,所有的用户都可以使用deposit()存款到Reentrance合约中,也可以从Reentrance合约中使用withdraw()进行提款,当然了所有人也可以使用balanceof()查询自己或者其他人在该合约中的余额。
首先使用一个账户(0x5B38Da6a701c568545dCfcB03FcB875f56beddC4)扮演受害者,将该合约在RemixIDE?点击Deploy按钮进行部署。
工信部于佳宁:深入理解区块链,要从两个层次来看:近日,工业和信息化部信息中心工业经济研究所所长,中国计算机学会区块链专委会委员于佳宁在接受《人民创投·区块链》采访时表示,区块链有两个层次的含义:第一个层次强调技术层面创新,是一种分布式、不可篡改的数据库技术。这项新技术有力扩展了数据库技术的使用场景和应用范围,使得数据库技术在“弱信任”的环境中也可以应用。第二个层次强调模式层面的创新,实际上是一种新型独立数字资产载体,可以助力实现资产的数字化。[2018/5/23]
在部署合约成功后在VALUE设置框中填写5,将单位改成ether,点击deposit存入5个以太币。
点击wallet查看该合约的余额,发现余额为5ether,说明我们的存款成功。
而下面的代码则是针对上面存在漏洞的合约进行的攻击:
使用另外一个账户(0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2)扮演攻击者,复制存在漏洞的合约地址到Deploy的设置框内,点击Deploy部署上面的攻击合约。
部署成功后先调用wallet()函数查看攻击合约的余额为0。
攻击者先存款1ether到漏洞合约中,这里设置VALUE为1ether,之后点击攻击合约的deposit进行存款。
再次调用合约的wallet函数查看漏洞合约的余额,发现已经变成了6ether。
攻击者(0xAb8483F64d9C6d1EcF9b849Ae677dD3315835cb2)调用攻击合约的attack函数模拟攻击,之后调用被攻击合约的wallet函数去查看合约的余额,发现已经归零,此时回到攻击合约查看余额,发现被攻击合约中的6ether已经全部提款到了攻击者合约中,这就造成了重入攻击。
源码分析
上面讲解了如何进行重入攻击已经漏洞原因,这里梳理了漏洞源码和攻击的步骤,列出了关键代码。
相关案例
2016年6月17日,TheDAO项目遭到了重入攻击,导致了300多万个以太币被从TheDAO资产池中分离出来,而攻击者利用TheDAO智能合约中的splitDAO()函数重复利用自己的DAO资产进行重入攻击,不断的从TheDAO项目的资产池中将DAO资产分离出来并转移到自己的账户中。
下列代码为splitDAO()函数中的部分代码,源代码在TokenCreation.sol中,它会将代币从theparentDAO转移到thechildDAO中。平衡数组uintfundsToBeMoved=(balances*p.splitData.splitBalance)?/p.splitData.totalSupply决定了要转移的代币数量。
下面的代码则是进行提款奖励操作,每次攻击者调用这项功能时p.splitData都是一样的,并且p.splitData.totalSupply与balances的值由于函数顺序问题,发生在了转账操作之后,并没有被更新。
paidOut=reward更新状态变量放在了问题代码payOut函数调用之后。
对_recipient发出.call.value调用,转账_amount个Wei,.call.value调用默认会使用当前剩余的所有gas。
解决办法
通过上面对重入攻击的分析,我们可以发现重入攻击漏洞的重点在于使用了fallback等函数回调自己造成递归调用进行循环转账操作,所以针对重入攻击漏洞的解决办法有以下几种。
使用其他转账函数
在进行以太币转账发送给外部地址时使用Solidity内置的transfer()函数,因为transfer()转账时只会发送2300gas进行调用,这将不足以调用另一份合约,使用transfer()重写原合约的withdraw()如下:
先修改状态变量
这种方式就是确保状态变量的修改要早于转账操作,即Solidity官方推荐的检查-生效-交互模式(checks-effects-interactions)。
使用互斥锁
互斥锁就是添加一个在代码执行过程中锁定合约的状态变量以防止重入攻击。
使用?OpenZeppelin官方库
OpenZeppelin官方库中有一个专门针对重入攻击的安全合约:
https://github.com/OpenZeppelin/openzeppelin-contracts/blob/master/contracts/security/ReentrancyGuard.sol
参考文献
1.以太坊的几次硬分叉:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/111446792
2.以太坊智能合约安全漏洞(1):重入攻击:
https://blog.csdn.net/henrynote/article/details/82119116
3.?区块链的那些事—THEDAO攻击事件源码分析:
https://blog.csdn.net/Fly_hps/article/details/83095036
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