区块链安全 - DAO攻击事件解析

作者：隐形人真忙
作者博客：http://blog.csdn.net/u011721501/article/details/79450122

0x00 前言

最近关注了一下区块链方面的安全，因此翻出来之前的DAO攻击事件研究了一番，形成此文。

之后可能还会发一些其他的安全分析文章。

0x00 基础知识

1.跨合约调用

智能合约之间的调用本质上是外部调用，可以使用message call或者创建智能合约对象的形式进行调用。

（1）使用message call

比如合约1调用合约2的某个方法：

bytes4 methodId = bytes4(keccak256("increaseAge(string,uint256)"));  
return addr.call(methodId,"jack", 1);  

（2）还原智能合约对象 如果已知合约的地址，可以通过如下方式获取到合约对象：

Contract1 c = Contract1(AddressOfContract1) ;  
c.foo() ; //跨合约调用  

2.智能合约发送ETH

我们可以在智能合约中用代码向某个地址（这个地址可以是人，也可以是智能合约）发送以太币，比较常见的两个方式是：

（1）调用send函数

比如：msg.sender.send(100)

（2）使用message call

msg.sender.call.value(100)()

这两个方式不同的是发送的gas数量，gas就是执行opcode需要花费的一种币，称作为gas也特别形象。当调用send方法时，只会发送一部分gas，准确地来讲，是2300gas，一旦gas耗尽就可能抛出异常。

而使用message call的时候，则是发送全部的gas，执行完之后剩余的gas会退还给发起调用的合约。

3.fallback函数

智能合约中可以有唯一的一个未命名函数，称为fallback函数。该函数不能有实参，不能返回任何值。如果其他函数都不能匹配给定的函数标识符，则执行fallback函数。

当合约接收到以太币但是不调用任何函数的时候，就会执行fallback函数。如果一个合约接收了以太币但是内部没有fallback函数，那么就会抛出异常，然后将以太币退还给发送方。

下面就是一个fallback函数的代码示例：

contract Sample{  
    function () payable{  
       // your code here  
    }  
}  

一般单纯使用message call或者send函数发送以太币给合约的时候，没有指明调用合约的某个方法，这种情况下就会调用合约的fallback函数。

0x01 攻击事件还原

我们先用简单的模拟代码来了解下整个攻击过程。

首先是存在漏洞的智能合约代码，Bank：

用户可以通过addToBalance方法存入一定量的以太币到这个智能合约，通过withdrawBalance方法可以提现以太坊，通过getUserBalance可以获取到账户余额。

注意到这里是通过message call的方式来发送以太币，所以在调用sender的fallback函数的时候我们就会有充足的gas来进行循环调用。如果是send的方式，gas只有2300，稍微一操作就会耗尽gas抛出异常，是不够用来进行嵌套调用的。以下是不同操作所需要的gas数量：

出问题的是withdrawBalance方法，特别是在修改保存在区块链的balances的代码是放在了发送以太币之后。 攻击代码如下：

这里的deposit函数是往Bank合约中发送10wei。withdraw是通过调用Bank合约的withdrawBalance函数把以太币提取出来。注意看这里的fallback函数，这里循环调用了两次Bank合约的withdrawBalance方法。

攻击的过程如下：

（1）假设Bank合约中有100wei，攻击者Attack合约中有10wei
（2）Attack合约先调用deposit方法向Bank合约发送10wei
（3）之后Attack合约调用withdraw方法，从而调用了Bank的withdrawBalance方法。
（4）Bank的withdrawBalance方法发送给了Attack合约10wei
（5）Attack收到10wei之后，又会触发调用fallback函数
（6）这时，fallback函数又调用了两次Bank合约的withdrawBalance，从而转走了20wei
（7）之后Bank合约才修改Attack合约的balance，将其置为0

通过上面的步骤，攻击者实际上从Bank合约转走了30wei，Bank则损失了20wei，如果攻击者多嵌套调用几次withdrawBalance，完全可以将Bank合约中的以太币全部转走。

0x02 复现过程

给Bank合约100wei，给Attack合约10wei。

（1）部署Bank，分配100wei

（2）部署Attack

分配给Attack 10wei。

（3）调用Attack合约的deposit方法

（4）调用Attack合约的withdraw方法

（5）查看Attack合约的余额，变成了30wei，即窃取了20wei

0x03 DAO攻击事件代码分析

在DAO源码中，有withdrawRewardFor函数：

function withdrawRewardFor(address _account) noEther internal returns (bool _success) {  
  if ((balanceOf(_account) * rewardAccount.accumulatedInput()) / totalSupply < paidOut[_account])  
    throw;  
  uint reward =  
    (balanceOf(_account) * rewardAccount.accumulatedInput()) / totalSupply - paidOut[_account];  
  if (!rewardAccount.payOut(_account, reward)) //vulnerable  
    throw;  
  paidOut[_account] += reward;  
  return true;  
}  

这里调用了payOut函数进行付款。

function payOut(address _recipient, uint _amount) returns (bool) {  
  if (msg.sender != owner || msg.value > 0 || (payOwnerOnly && _recipient != owner))  
      throw;  
  if (_recipient.call.value(_amount)()) { //vulnerable  
      PayOut(_recipient, _amount);  
      return true;  
  } else {  
      return false;  
}  

而payOut中直接使用的是message call的方式发送以太币，从而导致了嵌套漏洞。

0x04 总结

在编写智能合约进行以太币发送的时候，要使用send或者transfer，不要使用message call的方式，而send其实还是有些小问题，以后有时间再分析。DAO事件直接导致了以太坊硬分叉，分为ETH和ETC。可见，区块链领域的安全不容忽视，因为其修复难度和所造成的影响都很高，毕竟是和钱打交道。