智能合約的安全漏洞是什么

本篇博客文章是該系列文章的第一篇，將講述一些現(xiàn)實(shí)中智能合約的安全漏洞，它們是如何被利用的，產(chǎn)生了什么影響和相應(yīng)的代碼修復(fù)。本篇文章講述的智能合約的安全漏洞，曾導(dǎo)致超過(guò)2.5億美元以太坊的損失。

什么是智能合約？是一種旨在以信息化方式傳播、驗(yàn)證或執(zhí)行合同的計(jì)算機(jī)協(xié)議。智能合約允許在沒有第三方的情況下進(jìn)行可信交易，這些交易可追蹤且不可逆轉(zhuǎn)。想想?yún)^(qū)塊鏈2.0，其中交易調(diào)用代碼執(zhí)行。這些自主項(xiàng)目發(fā)行和管理私人貨幣，實(shí)施新的融資系統(tǒng)，標(biāo)記資本資產(chǎn)，啟用新的商業(yè)模式，甚至培育出被稱為CryptoKitties的數(shù)字貓！令人著迷且蓬勃發(fā)展的智能合約世界已經(jīng)在這里，每天都有超過(guò)10億美元的以太坊交易。

限制智能合約發(fā)展的主要挑戰(zhàn)之一是安全性。眾所周知，“每個(gè)程序總會(huì)存在一個(gè)或多個(gè)Bug，而且有些Bug可能會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的毀壞“。對(duì)于智能合約，無(wú)論代碼行為與開發(fā)人員意圖有何差異，都可能存在安全漏洞。在智能合約代碼中，無(wú)論是代碼運(yùn)行偏離開發(fā)者了目的，都可能存在安全漏洞。

Solidity是專為以太坊智能合約開發(fā)的一種新語(yǔ)言，與JavaScript、Java和C有許多相似之處。合約被編譯為bytecode，通過(guò)特殊的交易寫入?yún)^(qū)塊鏈，并最終在以太坊虛擬機(jī)的促進(jìn)下執(zhí)行其他交易。

本篇博客文章將專門介紹數(shù)據(jù)越權(quán)訪問(wèn)（ Broken Access Control ）。盡管智能合約提供了具有獨(dú)特新穎性的執(zhí)行環(huán)境，但這無(wú)疑不是一個(gè)新問(wèn)題。在2017年開放Web應(yīng)用程序安全項(xiàng)目（OWASP）應(yīng)用程序安全風(fēng)險(xiǎn)的前10名列表中，可以在第5項(xiàng)中找到此主題。此外，數(shù)據(jù)越權(quán)訪問(wèn)主題遍及Java的SEI CERT Oracle編碼標(biāo)準(zhǔn)，并且漏洞映射到幾個(gè)常見的Bug中。智能合約主要面臨與公共執(zhí)行環(huán)境的安全，不可變更的性質(zhì)，不同的利益相關(guān)者類別以及邏輯復(fù)雜性相關(guān)的獨(dú)特挑戰(zhàn)。

代碼展示，下面一段Solidity代碼主要摘錄于Parity MulTIsig Wallet合約用于管理加密貨幣用戶帳戶，實(shí)際部署的代碼可以通過(guò)Etherscan區(qū)塊瀏覽器找到。下面顯示的前三個(gè)函數(shù)聲明（在第1、6和16行上）是關(guān)鍵，每個(gè)函數(shù)中都有一個(gè)小Bug。initWallet（）函數(shù)是初始化過(guò)程的一部分，該初始化過(guò)程將在合約創(chuàng)建時(shí)執(zhí)行一次。然后，該函數(shù)調(diào)用initMulTIowned（）和initDaylimit（），分別處理記錄所有權(quán)詳細(xì)信息和交易限制。下面顯示的第四個(gè)也是最后一個(gè)函數(shù)聲明（第21行）非常好，但是可能會(huì)為您提供一些小提示，指出可能會(huì)出錯(cuò)的地方。。.

funcTIon initWallet（address［］ _owners， uint _required， uint _daylimit） {

initMulTIowned（_owners， _required）;

initDaylimit（_daylimit） ;

}

function initMultiowned（address［］ _owners， uint _required） {

m_numOwners = _owners.length ;

m_required = _required;

for （uint i = 0; i 《 _owners.length; ++i）

{

m_owners［1 + i］ = uint（_owners［i］）;

m_ownerIndex［uint（_owners［i］）］ = 1 + i;

}

}

function initDaylimit（uint _limit） {

m_dailyLimit = _limit;

m_lastDay = today（）;

}

function execute（address _to， uint _value， bytes _data） onlyOwner returns（bool _callValue） {

。。. // execute transactions！

}

Bug1：上面所示的第四個(gè)也是最后一個(gè)函數(shù)聲明（第21行）包括onlyowner修飾符，它充當(dāng)網(wǎng)關(guān)守護(hù)者，將execute（）函數(shù)的調(diào)用能力限制為智能合約所有者。這里我們看到修飾符背后的一個(gè)主要目的，它們支持基于每個(gè)函數(shù)的細(xì)粒度訪問(wèn)控制。審核員（和黑客）將通過(guò)缺少修飾符來(lái)檢查每個(gè)功能的訪問(wèn)控制弱點(diǎn)。initWallet（）函數(shù)應(yīng)該類似地包含一個(gè)Gatekeeper修飾符，該修飾符將函數(shù)的執(zhí)行限制為僅在未初始化合約時(shí)（例如僅執(zhí)行一次）。這里沒有修飾符，因此可以重復(fù)調(diào)用initwallet（）函數(shù)，其后調(diào)用的參數(shù)將覆蓋先前調(diào)用的參數(shù)。這些參數(shù)包括合同所有者的（新）地址。是的，所有權(quán)可以反復(fù)更改！嗯。。.

Bug2：此外智能合約函數(shù)還可以通過(guò)具有不同的可見性修飾符（如internal、external、public等）來(lái)約束。上面的中間兩個(gè)函數(shù)聲明（第6行和第16行）是合約本身內(nèi)部初始化方案的一部分，并且因此應(yīng)標(biāo)記為“internal”，以限制外部訪問(wèn)。但是，此處未指定可見性修飾符，因此默認(rèn)為public。是的，任何人都可以調(diào)用這些功能！嗯。。.

發(fā)生了什么？攻擊者調(diào)用了上面顯示的initWallet（）函數(shù)，將所有權(quán)轉(zhuǎn)讓給自己，并設(shè)置了一天的上限（交易）。Etherscan清楚地顯示了此事務(wù)。接下來(lái)，攻擊者調(diào)用了execute（）函數(shù)（現(xiàn)在是合約所有者）將以太坊從合約中轉(zhuǎn)移到他們自己的賬戶中。Etherscan在清楚地顯示了這一系列交易，其中單個(gè)交易位于頁(yè)面底部，頂部附近顯示3000萬(wàn)美元的帳戶余額。此后不久，兩個(gè)白帽團(tuán)隊(duì)迅速介入，搶占了包含2億美元以上的其他賬戶，隨后又返還給合法所有者。

讓我們修復(fù)它。關(guān)鍵問(wèn)題歸結(jié)為能夠設(shè)置所有權(quán)的初始化功能，不幸的是，任何人都可以重復(fù)調(diào)用它。關(guān)于其他兩個(gè)功能的可見性問(wèn)題是相關(guān)的，但是也請(qǐng)記住“總是存在另一個(gè)錯(cuò)誤”。相應(yīng)的修復(fù)并不復(fù)雜，實(shí)際的GitHub編輯如下所示。前綴為“-”的行已從合同代碼中刪除，而前綴為“ +”的行已添加。此修復(fù)程序有4個(gè)部分。

+ // throw unless the contract is not yet initialized.

+ modifier only_uninitialized { if （m_numOwners 》 0） throw; _; }

- function initWallet（address［］ _owners， uint _required， uint _daylimit） {

+ function initWallet（address［］ _owners， uint _required， uint _daylimit） only_uninitialized {

- function initMultiowned（address［］ _owners， uint _required） {

+ function initMultiowned（address［］ _owners， uint _required） internal {

- function initDaylimit（uint _limit） {

+ function initDaylimit（uint _limit） internal {

回想起來(lái)很簡(jiǎn)單？首先，在第2行創(chuàng)建一個(gè)名為“only_uninitialized”的修飾符，用為作網(wǎng)關(guān)守護(hù)者-它通過(guò)在合約已經(jīng)初始化時(shí)引發(fā)異常來(lái)防止執(zhí)行。其次，將此修飾符應(yīng)用于第5行的initWallet（）函數(shù)，以便初始化只能執(zhí)行一次。最后，在第8行和第11行上，使用internal標(biāo)記initMultiowned（）和initDaylimit（）函數(shù)，因此無(wú)法從合約外部調(diào)用它們。

回想起來(lái)，這些Bugs看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但仍然存在缺陷，這也不是最后一個(gè)Bug。在這種情況下，在某些新穎的情況下，一切都?xì)w結(jié)為數(shù)據(jù)越權(quán)訪問(wèn)（ Broken Access Control ）。本篇文章是非常仔細(xì)地檢查函數(shù)修飾符和函數(shù)可見性，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)越權(quán)訪問(wèn)（ Broken Access Control ）的弱點(diǎn)。