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SharkTeam:十大智能合约安全威胁之逻辑校验漏洞

SharkTeam 2022-09-08 16:40
摘要:

智能合约漏洞真的是实际中威胁最大、发生最频繁的安全漏洞吗?

问:我们常提到的智能合约漏洞真的是实际中威胁最大、发生最频繁的安全漏洞吗?

答:完全不是那样。例如“溢出”、“外部调用”等常提到的智能合约安全漏洞并不是最常发生,威胁最大的。

到底哪些安全威胁从发生频率和危害性上能称为Top10的呢?SharkTeam合约安全系列课程之【十大智能合约安全威胁】和您一起讨论和深入。第三课【详解逻辑校验漏洞】。

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一、什么是逻辑校验漏洞

智能合约开发的业务相关逻辑设计复杂,涉及的经济学计算和参数较多,不同项目和协议之间可组合性极其丰富,很难预测,非常容易出现安全漏洞。一般常见的逻辑校验漏洞:

(1)未校验返回值

不检查消息调用的返回值,即使被调用的合约抛出异常,执行也会恢复。如果调用意外失败或攻击者强制调用失败,这可能会导致后续程序逻辑出现意外行为

(2)未校验相关数值计算公式

 相关的数值计算公式开发时,没有正确使用相应的业务经济学公式

(3)未校验函数传参

函数接收参数时,它不验证输入的数据属性是否具有安全性和正确性

(4)不规范使用require

require旨在验证函数的外部输入。在大多数情况下,此类外部输入由调用者提供,但也可能由被调用者返回。在前一种情况下,我们将它们称为前提条件违规。违规条件可能是提供外部输入的合约中存在错误和要求的条件太苛刻

二、攻击事件分析

2.1 Eleven Finance

2021年6月23日,币安智能链(BSC)上DeFi项目Eleven Finance受到闪电贷攻击。攻击流程如下:

(1)攻击者ApeSwap上通过闪电贷借到954324.6个BUSD,在PancakeSwap上将部分BUSD兑换为 474378.8个NRV

(2)攻击者将兑换的474378.7个NRV和366962.0个BUSD添加流动性到Pancakeswap,铸造了411515.2个Pancake LP Token

(3)攻击者通过ElevenNeverSellVault合约,将411515.2个LP token存入Eleven Finance中与Nerve相关的机枪池中,铸造411515.2个11nrvbusd LP token

(4)紧急提取 411515.2Pancake LP Token(并未销毁11nvrBUSD LP Token),随后攻击者销毁了对应的11nvrBUSD LP Token,并从金库正常提取了额外的411515.2Pancake LP Token

(5)攻击者将所有823030.5Pancake LP Token销毁,移除流动性,提取出948757.5个NRV和733924.0个BUSD,随后将948757.5个NRV 置换成624113.2个BUSD

(6)最后归还闪电贷,将剩余的647573.8个BUSD转移到私人地址

问题原因分析:ElevenNeverSellValpult.sol合约中有一个紧急销毁函数emergencyBurn,可以紧急提取存入合约内的Pancake LP Token,但没有考虑到销毁用户将Pancake LP Token存入合约所铸造的11nvrBUSD LP Token。这使得攻击者调用该函数可以从MasterMind.sol挖矿合约下紧急提取LP Token,再通过销毁11nvrBUSD LP Token再次从矿池中提取对应价值的Pancake LP Token从而完成套利。究其原因是函数逻辑没有完全考虑完整,如下图所示:

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2.2 SafeDollar

2021年6月28日中午,Ploygon上算法稳定币SafeDollar被攻击,被恶意提取了20万USDC和近5万USDT,损失25万美金,SafeDollar(SDO)代币归零。攻击流程如下:

(1)首先获得天文数字的SDO,在PolyDex上兑换为USDT和USDC

(2)攻击者不断的在资金池中进行存取交易,将资金池中的lpSupply控制到了非常小的量,无限趋近于0,之后发起攻击交易

问题原因分析:在更新资金池中pool.accSdoPerShare时,lpSupply是整个计算的分母,因为分母极小,造成pool.accSdoPerShare极大。而accSdoPerShare是计算SDO奖励的乘数因子,造成攻击者最终获得了天文数字的SDO奖励。

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2.3 Merlin Lab

2021年6月29日,Merlin Lab继5月26日被闪电贷攻击后再次受到攻击,损失近30万美金。随后在23点27分官方宣布关停项目,次日0点26分开始抛售代币并跑路。攻击流程如下:

(1)攻击合约将0.1 WBNB存入Alpaca金库

(2)攻击合约将 63.2886 WBNB 以及1 Alpaca 转入 Alpaca金库

(3)调用Haverst()函数获取奖励,这里的奖励包括第2步中添加的资金, Alpaca金库进行复投的时候也包括了第2步中添加的资金,因为第2步添加资金绕过了复投检查条件

(4)调用withdrawAll()函数提取Alpaca金库中的资金以及获取的奖励。这个过程中会从奖励中扣除绩效费,同时铸造 MERL 作为补偿。还在PancakeSwap中做了流动性添加以及兑换

(5)最后将铸造的MERL兑换成 WBNB实现获利

问题原因分析:在铸币过程中,铸造的MERL 明显偏多,跟其实际价值不符。铸币是由mintFor 函数实现,其中,merlinPerProfitBNB的值为20e18,这个值导致最终铸造的MERL相比于BNB的价格比实际要大,即增发了MERL的数量,使得攻击者从中获得了额外的收益。

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2.4 XDXSwap

2021年7月2日,火币生态链(Heco)上DeFi项目XDXSwap受到闪电贷攻击。损失约400万美金。攻击流程如下:

(1)攻击合约向ETH-WHT交易对合约转账1wei的WHT

(2)攻击合约向ETH-WHT交易对合约中转账约376e18的假币

(3)攻击合约调用ETH-WHT交易对中的swap函数做闪电贷,借贷1.816 ETH

问题原因分析:在步骤1中转入的1 wei的WHT,保证了token0是有输入的,输入为1 wei,闪电贷检查条件成立。攻击者只是使用了1wei 的WHT就兑换了1.816 ETH。同时使得储备金中ETH 数量减少,于是ETH兑换WHT的价格上涨。接下来,攻击用使用同样的办法在 ETH-WHT交易对中使用1wei ETH兑换了376.778 WHT。攻击者使用同样的方法共攻击了11个交易对。共获利约400万USDT。闪电贷的功能实现合约,存在借出不还的严重漏洞,造成用户的巨额损失,是项目方fork Uniswap合约代码并修改时引入的严重漏洞。

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2.5 ApeRocket Finance

2021年7月14日,BSC和Polygon上DeFi项目ApeRocket Finance遭到闪电贷攻击,损失共计126万美金,项目代币SPACE下跌逾75%。攻击流程如下:

(1)以BSC上的攻击交易为例,攻击者首先从Biswap和Pancake上分别通过闪电贷借取355K和1.25M的Cake,共计约1.6M CAKE

(2)攻击者将509K的CAKE存入投入AutoCake金库合约中进行流动性挖矿,占比此金库合约总资金量的99.5%

(3)将剩下的1.1M的CAKE同样转入此AutoCake金库合约,调用harvest函数进行收益耕作

(4)调用getReward函数并获得SPACE奖励

(5)归还闪电贷并获利

问题原因分析:在调用getReward函数时,会出发_harvest函数,在此函数中使用了当前AutoCake金库合约中的CAKE余额,并在MASTCHEF合约中中进行奖励计算,导致SPACE奖励计算错误。

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三、预防措施

开发人员在日常开发中应当采取哪些适当的措施去避免相关逻辑漏洞呢?回顾上述攻击事件后,我们可以发现逻辑漏洞发生在合约开发人员身上,合约开发人员可能在开发时未能完全考虑到业务逻辑的安全性。为了构建安全的智能合约,我们需要考虑其业务逻辑的安全性。应该遵循以下开发规范:

(1)若使用低级调用方法,请确保通过检查返回值来处理调用失败的可能性

(2)函数接收参数时,需要验证输入的数据属性是否具有安全性和正确性

(3)在计算业务经济学公式要正确使用经济学公式

(4)验证合约的业务逻辑是否按照正确的顺序步骤进行,不能出现业务逻辑跳过和顺序不同、条件限制执行

(5)验证合约的业务逻辑不依赖于通过多次调用不受信任的合约中同一函数检索的值

(6)验证合约逻辑不依赖合约余额(例如 balance == 0)

(7)验证合约不会自动发送资金,而是让用户在单独的交易中自行提取资金

(8)项目上线前,需联系专业的第三方专业审计团队进行审计

关于我们:SharkTeam的愿景是全面保护Web3世界的安全。团队成员分布在北京、南京、苏州、硅谷,由来自世界各地的经验丰富的安全专业人士和高级研究人员组成,精通区块链和智能合约的底层理论,提供包括智能合约审计、链上分析、应急响应等服务。已与区块链生态系统各个领域的关键参与者,如OKC、polygon、Huobi Global、Polkadot、imToken、ChainIDE等建立长期合作关系。

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