Qtum研究院:以太坊智能合约潜在风险

量子链区块大康2018-11-18 18:40:48  阅读 -评论 0  阅读原文

最近作者一直在思考 EVM 和 Solidity 对不可支付合约(non-payable contracts)的错误概念,以及其可能蕴含的针对智能合约的攻击(attack vectors),该类型攻击在现有 EVM 中几乎不可修复。EVM 是以太坊Qtum 量子链和其他一些区块链合约运行的基础。基本上写 Solidity 代码就等同于使用 EVM。这篇文章只以以太坊(ETH) 为例,不过该问题同样适用于用 QTUM 等所有兼容 EVM 的项目。

对没有经验的人来说,EVM 似乎并没有只发送 ETH 到合约,但不潜在地执行任何合约代码的方法(这样的交易会失败/抛出异常)。但事实上,确实存在比较不为人知的强制合约地址接收 ETH 的方法。

强制接收 ETH 攻击

异常的余额改变并不会影响所有合约,有些时候只会导致合约中 ETH 被锁定而永远无法使用。但有些合约可能会因此完全失效,故需要加入expectedBalance 状态字段,或者添加余额异常处理方法来避免这一问题。

人为例子:

pragma solidity 0.4.18;
contract ForceEther {
bool youWin = false;
function onlyNonZeroBalance() {
require(this.balance > 0);
youWin = true;
}
// throw if any ether is received
function() payable {
revert();
}
}

另一个看上去更真实的例子:

contract EtherGame {
uint public payoutMileStone1 = 3 ether;
uint public mileStone1Reward = 2 ether;
uint public payoutMileStone2 = 5 ether;
uint public mileStone2Reward = 3 ether;
uint public finalMileStone = 10 ether;
uint public finalReward = 5 ether;
mapping(address => uint) redeemableEther;
// users pay 0.5 ether. At specific milestones, credit their accounts
function play() public payable {
require(msg.value == 0.5 ether); // each play is 0.5 ether
uint currentBalance = this.balance + msg.value;
// ensure no players after the game as finished
require(currentBalance <= finalMileStone);
// if at a milestone credit the players account
if (currentBalance == payoutMileStone1) {
redeemableEther[msg.sender] += mileStone1Reward;
}
else if (currentBalance == payoutMileStone2) {
redeemableEther[msg.sender] += mileStone2Reward;
}
else if (currentBalance == finalMileStone ) {
redeemableEther[msg.sender] += finalReward;
}
return;
}
function claimReward() public {
// ensure the game is complete
require(this.balance == finalMileStone);
// ensure there is a reward to give
require(redeemableEther[msg.sender] > 0);
redeemableEther[msg.sender] = 0;
msg.sender.transfer(redeemableEther[msg.sender]);
}
}

用户每次给合约发送 0.5 ETH,依次达到每个 milestone。攻击者可以强行将ETH发送给该合约,令其超过 finalMileStone 值,从而使合约中的所有资金都被锁定并且无法访问。 当然,这个例子也是人为设计出来的。

不幸的是,我还无法找到任何现实生活中的例子。不过,如果有目的地把代码隐藏在Solidity合约中,这些类型的漏洞可能会非常狡猾。这种性质的攻击是Underhanded Solidity比赛的第二和第三名获胜者的获胜关键。

强制发送 ETH 到合约

首先介绍一下交易是怎么发生的。假设有如下代码:

someAddress.transfer(self.balance() / 10);

这段代码有什么作用?

someAddress 可以是非合约地址,这种情况没有合约执行,除标准交易费用外不会消耗任何 gas。这永远不会失败,但也无法保证地址是真实的和可访问的

someAddress 可以是合约地址。合约可以成功交易并消耗足够的 gas 费用。

someAddress 可以是合约地址。合约交易如果失败,费用会返回,但会消费掉所有 gas,并且合约调用交易停止执行。

这看起来还行。如果合约不想收到 ETH,或者只想接收白名单上某些地址、合约的 ETH,那你对其发送 ETH 就会失败。

然而,若以其他方式发送 ETH 的话,这种安全特性会被完全击破:合约可以在被创建时接收 ETH。然后,合约可以自毁,把它所有 ETH 发送给一个易受攻击的合约,而不用调用任何目标合约的代码。

如果发送者和当前易受攻击的合约能在部署前被提前预测到,可以提前把 ETH 发送到那个地址。矿工/区块创建者能直接将区块奖励的 ETH 发送给任何合约,而不需要执行任何代码。

这些虽然都不是常规用法,但它们确实提供了一种方法来将 ETH 发送到合约并完全绕过任何阻止这一行为的代码。

在没有特殊权限的情况下,能利用起来的唯一方法就是自毁。这个操作只需要你用点 ETH 来创建合约,以及支付额外的 gas 费用。

另一个有趣的方法是在创建合约之前将ETH发送给合约。这样恶意开发者故意在合约代码里放漏洞。这类和合约余额有关的 bug 很难被发现,至少我已知的审核软件都没能明确指出错误,比如require(balance == whatever)。

可以用下面这种代码阻止漏洞:

uint256 expectedBalance = 0;
function () public payable {
expectedBalance+=msg.value;
}

现在我们只用.transfer() 给它发送一些ETH

VM Exception while processing transaction: out of gas

因为我们现在必须读写一个状态变量,这要昂贵得多。默认的 gas 费用是2300 gas。读取一个状态变量需要200 gas,并且写一个已经存在的变量需要 5000 gas(如果之前不存在则需要20,000 gas)

所以,需要用下面代码:

someAddress.transfer.value(whatever).gas(7000); //just a guess

大多数合约在交易时使用默认gas,但这里不是默认情况...不过,仔细考虑这个问题,既然我们需要更多 gas,我们可以写个更有趣的 payable 函数:

function () public payable{
sender.call(....);
}

所以现在为了处理所调用合约的异常的余额改变问题,我们将合约暴露到一个全新形式的攻击下。默认值为2300只能调用一个非常小的外部函数,它不进行状态修改操作,基本上只能生成一个LOG

既然我们已经增加 gas 使得合约可以读取和存储状态,那么这个合约现在也有足够的 gas 来调用之前调用它的合约,于是就可能导致重入攻击(reentrancy attack)。我不会详细介绍所有细节,但基本上它需要一个非常谨慎的合约设计来防止这个"功能"的 bug,并且唯一100%处理掉它的方法是 gas 费用低到不能进行状态修改。没有100%的方法知道当前的合约执行是不是可重入的,EVM 并未公开这类信息。

总结

对我来说,这部分 EVM 设计毫无意义。正常接受资金需要获得批准,这似乎被说成是一种安全功能,同时却有清晰且有记录的方法来绕过它,所以它没有提供任何安全性方面的价值。

此外,如果你想减少交易费用,那么这些方法在很大程度上是你无法访问的,它们只对攻击者有用。理论上,如果你只想将代币只发送到合约,而不关心合约的执行,gas 成本应该便宜33%。

为什么EVM没有暴露这样类似的方法呢?从历史上看,这种意外行为导致了许多合约DoS攻击和漏洞。幸运的是,Solidity让这些类型错误更难以出现。但显然它不能完全解决安全方面的问题,更不用说经济方面了。

如果希望跟踪合约中确切的预期余额,那么需要支付比平常更多的 gas 并使用非标准接口,这实际上会带来更多的风险,比如重入攻击。

我们可能永远不会知道为什么EVM这样设计,但这一问题将在 Qtum x86VM 中得到解决。将来会有一种在不执行合约的情况下向合约发送 QTUM 的方法,而且它比实际执行合约更加便宜。

声明:链世界登载此文仅出于分享区块链知识,并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考,不构成投资建议。投资者据此操作,风险自担。此文如侵犯到您的合法权益,请联系我们kefu@lianshijie.com

参与讨论 (0 人参与讨论)

相关推荐

关键比特币及以太坊期权指标表明交易员疯狂看涨

关键比特币及以太坊期权指标表明交易员疯狂看涨

尽管BTC缺乏类似的价格走势,但比特币交易员似乎不为所动,数据显示他们仍然疯狂看涨。以太坊期货基数一直在10%到20%之间,指向看涨预期。目前,似乎没有理由怀疑比特币的积极势头。

比特币有什么缺点?

1.交易平台的脆弱性。比特币网络很健壮,但比特币交易平台很脆弱。交易平台通常是一个网站,而网站会遭到黑客攻击,或者遭到主管部门的关闭。2.交易确认时间长。比特币钱包初次安装时,会消耗大量时间下载历史交易数据块。而比特币交易时,为了确认数据准确性,会消耗一些时间,与p2p网络进行交互,得到全网确认后,交易才算完成。3.价格波动极大。由于大量炒家介入,导致比特币兑换现金的价格如过山车一般起伏。使得比

业务中使用区块链的四种方式

业务中使用区块链的四种方式

暴走时评:区块链是一种支持像比特币这样的数字货币的公共分类帐本,并且正改变着我们的业务方式。一旦那些对匿名交易,甚至是秘密交易感兴趣的人接纳了这样一种鲜为人知的工具,加密货币就会日趋成为主流。 区块链是一种支持像比特币这样的数字货币的公共分类帐本,并且正改变着我们的业务方式。一旦那些对匿名交易,甚至是秘密交易感兴趣的人接纳了这样一种鲜为人知的工具,加密货币就会日趋成为主流。越来越多的个人和企

区块链:法定数字货币技术路线的必然选择

区块链:法定数字货币技术路线的必然选择

在人类发展史上,货币的进化从未停止。从物物交换,到金属铸币,再到纸质货币,以及当前正在发展的数字货币正在向着越来越便捷的方向进化。 比特币的出世起初并未带来轰动,但是最近几年其价格惊人的爬高创造出了一个个造富神话,引起各国政府及监管机构的关注。虽然金融专家普遍认为它只是一种资产,而非货币,但是,其背后的区块链(Blockchain)技术引起了包括各大金融机构、政府、企业及学术界的浓厚兴趣,未

用区块链记录证书,证明真伪,墨尔本大学迈出了第一步

用区块链记录证书,证明真伪,墨尔本大学迈出了第一步

墨尔本大学宣布发起区块链认证和审核计划,允许通过一种隐私、安全且持久的方式验证学生的证书。 墨尔本大学正在试验一个区块链记录维护项目,允许接收者(即学生)存储他们的证书,出于核验目的,第三方也能访问这个系统。Learning Machine是这个发布系统的开发者,他们采用的是麻省理工媒体实验室(MIT Media Lab)在2016年提交的Blockcerts开源代码。 墨尔本大学副校长格雷

日本IT巨头富士通联合日本“三大行”开发区块链p2p资金转移系统

日本IT巨头富士通(Fujitsu)与三家大型银行已经宣布计划试点一项基于区块链创建的点对点资金转移系统。 通过与日本三大行——瑞穗金融集团,三井住友金融集团和三菱UFJ金融集团——的合作,富士通将现场试验一种基于云的区块链平台,用于在个体之间发送资金,并开发一款智能手机APP来提高这个系统的可用性。 从理论上讲,这个平台将把三大行的客户法定货币账户与这个区块链系统相连接。客户然后将能够使用这

动画科普:什么是比特币?

动画科普:什么是比特币?

比特币(Bitcoin,简写BTC)概念由中本聪(化名)提出,是一种点对点、去中心化的数字资产;2009年,中本聪打包了第一个区块,并获得50枚比特币的挖矿奖励,挖矿奖励每4年减半一次,按此计算,比特币预计2140年发行完毕,总量为2100万枚。 随着比特币的发展,比特币逐渐受到认可:德国为全球首个接受比特币支付的国家;微软、戴尔等知名企业也纷纷接受比特币支付。 举个栗子,你能直接用比特币买到

3分钟理解什么是公有链、私有链、联盟链、许可链

不同的区块链有着不同的内涵和功能,在区块链领域经常出现的公有链、私有链、联盟链、许可链,这些又都代表什么意思呢? 公有链 公有链是指全世界任何人都可以随时进入系统中读取数据、发送可确认交易、竞争记账的区块链。公有链通常被认为是完全去中心化的,因为没有任何人或机构可以控制或篡改其中数据的读写。公有链一般会通过代币机制鼓励参与者竞争记账,来确保数据的安全性。比特币、以太坊都是典型的公有链。 私

麦妖榜
更新日期 2019-09-03
排名用户贡献值
1牛市来了30910
2BitettFan24187
3等待的宿命23810
4区块大康20369
5六叶树20310
6linjm122719429
7天下无双16192
8lizhen00215280
9让时间淡忘14586
10yelanyi050511349
返回顶部 ↑